• Wind and Structures
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• 제23권6호
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• pp.505-521
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• 2016

The objective of this study is to investigate numerically the effect of building roof shaps on wind flow and pollutant dispersion in a street canyon with one row of trees of pore volume, $P_{vol}=96%$. A three-dimensional computational fluid dynamics (CFD) model is used to evaluate air flow and pollutant dispersion within an urban street canyon using Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) equations and the Explicit Algebraic Reynolds Stress Models (EARSM) based on k-${\varepsilon}$ turbulence model to close the equation system. The numerical model is performed with ANSYS-CFX code. Vehicle emissions were simulated as double line sources along the street. The numerical model was validated by the wind tunnel experiment results. Having established this, the wind flow and pollutant dispersion in urban street canyons (with six roof shapes buildings) are simulated. The numerical simulation results agree reasonably with the wind tunnel data. The results obtained in this work, indicate that the flow in 3D domain is more complicated; this complexity is increased with the presence of trees and variability of the roof shapes. The results also indicated that the largest pollutant concentration level for two walls (leeward and windward wall) is observed with the upwind wedge-shaped roof. But the smallest pollutant concentration level is observed with the dome roof-shaped.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제25권5호
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• pp.487-500
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• 2022

Supercavitation is a phenomenon in which the cavity covers the entire underwater vehicle. The purpose of this paper is to compare and analyze the thermal effect on the cavity characteristics by changing the ventilated gas temperature through computational analysis. For this study, a homogeneous mixture model based on the 3D Navier-Stokes equation was used. As a phase change model, it is its own code considering both pressure change and temperature change. A dimensionless number T_m was presented to analyze the numerical results, and as the T_m increased, the cavity length increased by about 3.6 times and the cavity width by about 3.3 times at 393.15 K compared to room temperature. Analyzing these thermal effects, it was confirmed that rapid heat exchange and heat transfer between the gas phase and the liquid phase occurred at the location where the ventilated gas was sprayed, affecting the cavity characteristics. In addition, it can be confirmed that the initial cavity surface becomes unstable as the ventilated gas temperature increases, and it can be confirmed based on the numerical analysis results that the critical temperature at which the cavity surface becomes unstable is 373.15 K.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.391-404
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• 2009

삼천포 화력발전소에서 냉각수로 이용되고 방류되는 해수를 이용한 소수력 발전소를 건설하였다. 본 연구에서는 해양소수력 발전소 건설시 가장 중요한 문제인 기존 화력발전소의 순환수 계통에 미치는 영향을 평가하기 위한 방안으로 배수로 수위의 해양소수력 건설 이전, 건설 중, 건설 이후 해양소수력 운전 상태에서의 변화를 예측한 값과 실제 계측값을 분석하였다. 설계시 일반적으로 이용되는 개수로 수리식에서부터 Flow 3D를 이용하여 3차원적인 수리해석 기법을 이용하는 것까지 다양한 예측을 시도하였고 관측을 통하여 검증하고자 하였다. 예측치와 실제 관측치의 비교 결과, 수위의 전체적인 평균값은 예측치와 관측치가 유사하였지만 수위의 변화 폭은 건설 중과 해양소수력 운전 상태에서 매우 크게 나타났다. 또한, 소수력 건설 이전에는 표준위어식과 Honma식의 예측값이 관측값과 가장 유사하였으나, 소수력 건설 이후에는 HEC-2, HEC-RAS, Flow-3D의 예측값이 실측값과 가까운 결과를 보였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제13권1호
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• pp.47-53
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• 2019

한국항공우주연구원(KARI)은 전기추진 수직이착륙(eVOTL) 항공기 공력성능 향상 방안 연구의 일환으로 교차회전 방식에 대한 기술개발 타탕성에 관한 연구를 진행하였다. 프로펠러 반지름을 증가시켜 전산해석을 수행하고 기존 상용 멀티콥터를 구매하여 0.11 m와 0.21 m 프로펠러를 적용하여 교차회전 구동방식에 관한 기술개발 가능성을 확인한 후, 총 중량 3 kg급의 멀티콥터를 설계 제작하여 추력 및 소음을 측정하기 위한 지상시험을 수행하였다. 교차회전 방식의 효율성을 검증하기 위해 지상시험은 15 in.와 22 in. 프로펠러를 적용하여 동일한 깃끝 속도(Tip speed) 조건에서 추력 및 소음을 측정하여 결과를 비교 분석 하였다. 지상시험결과 요구동력은 22 in. 프로펠러를 적용한 교차회전 방식이 15 in. 프로펠러와 비교하여 약 30%정도 절감 되며 공력소음의 경우 3~5 dB의 소음감소 효과가 측정 되었다.

• 대한치과교정학회지
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• 제40권2호
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• pp.66-76
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• 2010

폐쇄성 수면무호흡(obstructive sleep apnea, OSA)은 수면 중에 반복적으로 상기도의 완전폐쇄나 부분폐쇄가 일어나는 질환으로서 흡기된 공기는 반드시 상기도라는 연조직 관(tube) 구조를 통과해야 하므로 상기도의 폐쇄경향은 관의 형태 및 관을 통과하는 공기의 유체역학적 특성에 따라서도 큰 영향을 받을 수 있다. 본 연구에서는 OSA 환자 3인의 치료 전 상기도 CT 이미지를 이용하여 개별화된 3차원 유한요소모델 A, B, C를 제작하고, 비공 당 170, 200, 230 ml/s의 흡기유량에 대하여 3차원 전산유체역학 해석을 시행하였다. 상기도의 유속, 음압 그리고 압력강하를 측정한 결과 관찰된 3개의 모델에서 모두 단면적이 가장 작은 부위에서 유속이 증가하였고, 음압이 크게 나타났다. 기도의 형태는 구개인두와 구인두 부위에서 좁아지는 형태를 가지며, 최소 단면적 영역과 하인두 단면적의 차이가 클수록 유속과 음압의 변화가 크게 나타났다. 비강 부위의 최고 압력과 최소 단면적 영역의 최저 압력의 차이를 의미하는 압력강하는 상기도 저항을 종합적으로 판단할 수 있는 유용한 지표이며, 유량에 따라 증가하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제16권2호
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• pp.179-189
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• 2012

본 논문은 측풍이 $40^{\circ}$일 때 이착륙 비행안정성의 예측을 위하여 활주로에 발생되는 유동현상과 받음각 변화량을 3차원 수치해석을 통하여 연구하였다. 3차원 수치해석결과 활주로 주변 시설물에서 발생된 후류로 인하여 활주로 상에서 발생되는 받음각 변화량의 최대 진폭은 $2^{\circ}$이고 그 지속 시간은 약 3초로 나타났으며 전체적으로 보면 불규칙적인 비주기적 성향으로 나타난다. 특히 건물의 배치와 형상이 활주로와 유도로에 발생되는 후류의 강도에 직접적인 영향을 미치고 시설물 사이를 통과한 빠른 흐름으로 인하여 더욱 강한 후류영역을 발생시켜 활주로 상에서 심각한 이착륙 불안정성을 발생시킬 것으로 예상된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제26권1호
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• pp.93-102
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• 2020

본 연구는 해중림초 주변에서의 감태 포자의 확산 특성에 알아보기 위하여 연구를 수행하였다. 이를 위해 대상해역에서의 현장관측과 EFDC를 활용하여 수치모형실험을 실시하였다. 또한, 앞선 결과를 바탕으로 대상해역에 설치된 해중림초 중 3개종(정삼각뿔형어초, 이중돔형어초, 날개부를가진어초)에 대하여 Flow-3D를 이용한 수치모형실험을 실시하여 실해역 흐름 재현을 통한 포자이동 방향 및 최대 이동거리를 도출하고자 하였다. 연구결과, 정삼각뿔형어초와 이중돔형어초의 경우 포자의 최대 안착지점은 북서쪽 방향으로 10 m, 서쪽방향으로 6 m로 나타났다. 날개부를가진어초의 경우 포자가 해중림초 주변 4m지점에서 최대 안착을 하였다. 이러한 결과는 해중림초 설치시 감태 포자의 확산특성을 고려하여 배치하였을 경우 포자의 이동에 따른 해조류의 부착기질로서의 기능에 대한 효과가 증대될 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권10호
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• pp.618-627
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• 2016

본 연구는 정사각형 단면 $180^{\circ}$ 곡관 내의 유동특성을 파악하기 위해 RSM 난류모델을 이용하여 작동유체, 입구의 공기속도, 관내의 표면조도, 곡률반경 및 수력직경 등의 다양한 유동인자를 변경하여 각도 위치별 속도분포특성을 수치해석을 통하여 고찰하였다. CFD 해석시 경계조건은 공기와 물의 입구온도를 288 K, 293 K로 설정하였고, 입구의 공기속도, 관내의 표면조도, 곡률반경 및 수력직경은 각각 3~15 m/s, 0~0.001 mm, 2.5~4.5D, 70~100 mm로 적용하여 해석을 수행하였다. 그 결과를 정리하면, 작동유체의 유동특성은 유체의 점성력 차이로 속도분포가 크게 달라짐을 알 수 있었고, 곡관부 내에서의 최대 속도프로파일은 $90^{\circ}$ 단면위치에서 X/D=0.8 영역으로 나타났으며, $180^{\circ}$ 단면위치에서는 Y/D=0.8 영역으로 나타났다. 그리고 관내의 표면조도가 낮고, 곡률반경이 클수록 속도변화율은 크게 변하여 나타냈다. 또한 곡관후류의 직관부에서 유동편차가 안정화되는 직관거리는 L/D=30 영역에서 나타내어 유량 계측시 유효한 측정위치로 잘 제시할 수 있었으며, 수력직경에 따라 곡관후류 직관부의 표준편차특성은 동일한 유속일 때 최소의 편차영역은 대체로 직관거리 L/D=15~30 범위로 나타났다.

• Steel and Composite Structures
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• 제10권2호
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• pp.129-149
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• 2010

The objective of this study is to formulate a general 3D material-structural analysis framework for the thermomechanical behavior of steel-concrete structures in a fire environment. The proposed analysis framework consists of three sequential modeling parts: fire dynamics simulation, heat transfer analysis, and a thermomechanical stress analysis of the structure. The first modeling part consists of applying the NIST (National Institute of Standards and Technology) Fire Dynamics Simulator (FDS) where coupled CFD (Computational Fluid Dynamics) with thermodynamics are combined to realistically model the fire progression within the steel-concrete structure. The goal is to generate the spatial-temporal (ST) solution variables (temperature, heat flux) on the surfaces of the structure. The FDS-ST solutions are generated in a discrete form. Continuous FDS-ST approximations are then developed to represent the temperature or heat-flux at any given time or point within the structure. An extensive numerical study is carried out to examine the best ST approximation functions that strike a balance between accuracy and simplicity. The second modeling part consists of a finite-element (FE) transient heat analysis of the structure using the continuous FDS-ST surface variables as prescribed thermal boundary conditions. The third modeling part is a thermomechanical FE structural analysis using both nonlinear material and geometry. The temperature history from the second modeling part is used at all nodal points. The ABAQUS (2003) FE code is used with external user subroutines for the second and third simulation parts in order to describe the specific heat temperature nonlinear dependency that drastically affects the transient thermal solution especially for concrete materials. User subroutines are also developed to apply the continuous FDS-ST surface nodal boundary conditions in the transient heat FE analysis. The proposed modeling framework is applied to predict the temperature and deflection of the well-documented third Cardington fire test.

• 대한환경공학회지
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• 제22권7호
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• pp.1173-1182
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• 2000

지금까지 급속혼화는 정수처리 공정 중에서 매우 중요한 공정으로 인식되어 왔다. 특히, 응집제의 원수내 확산은 급속혼화 공정에 이어지는 flocculation이나 filtration 공정에 지대한 영향을 미치게 되므로 지금까지 많은 연구자들이 혼화장치의 개발이나 효율적인 혼화방식에 관해 연구를 해왔다. 그러나 선행 연구자들은 급속혼화에 있어서 중요한 변수로 응집제 주입량, pH, 임펠러의 회전속도, 그리고 G값만을 고려하였으나, 실제 응집제와 콜로이드입자와의 충돌기회에 지대한 영향을 미치는 급속혼화 공정상에서 발생되는 난류장을 간과하였다. 특히 급속혼화에서의 난류의 발생은 G값에 전적으로 의지하여 난류장의 평균값으로 혼화조내의 난류를 표현하여 왔으며, 혼화조의 형상에 따라 달라지는 난류장 해석은 연구가 미약한 실정이다. 이에 본 연구는 급속혼화에서 난류장 해석의 중요성을 인식하고 혼화조의 형상 변화에 따라 달라지는 난류장을 전산유체 프로그램을 통하여 해석하였다. 그리고 혼화조 형상을 달리하며 jar-test를 수행한 결과 배플이 없는 원형 jar의 경우가 배플이 장착된 원형 jar나 Hudson jar보다 응집제의 확산에 따른 탁도 제거효율이 좋은 것으로 나타났으며, 전산유체 프로그램을 이용하여 각각 모사한 결과 벽면효과나 사류지역의 발생 등으로 배플이 없는 원형 jar가 혼화에 효과적인 난류장이 분포되는 것으로 확인되었다. 이 결과를 통해 혼화조 형상이 응집제의 확산이나 난류장의 발생에 영향을 미치는 것으로 결론 내릴 수 있다.