• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권7호
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• pp.72-80
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• 2018

과학 및 공학 분야 등에서 유한체적법등과 같은 전산해석방법은 비약적으로 발전하여 주로 대학 연구실 및 기업 등에서 활용하고 있었으나 최근에는 대학의 교육과정에서도 전산해석방법이 도입되고 있다. 이것을 계기로 공학대학의 기계공학과등에서 전산유체동역학이 학부 3학년 또는 4학년에 개설되고 있다. 일반적으로 전산유체동역학에서 다루는 수치해석 예제는 상용 전산유체동역학 소프트웨어 회사에서 개발한 예제이다. 따라서 학부 학생들은 저학년에서 학습한 유체역학의 이론적 해와 전산유체동역학 강의에서 학습하는 수치해석 해를 서로 비교할 수 없는 상황이 되고 있다. 따라서 본 연구에서는 유체동역학의 고전적인 해석 대상인인 정상 상태의 수평 원관 층류 유동의 이론적 배경을 설명한 뒤 ANSYS FLUENT를 이용하여 정상 상태의 수평 원관 층류 유동에 대한 수치해석 해를 구하여 이론적 해와 수치해석 해를 서로 비교하여 학생들의 전산유체동역학에 대한 개념을 확실히 다짐으로서 학생들의 현장적응능력을 높였으며 해당 강좌에 대한 강의 평가 결과 학생들이 전산유체동역학에 대한 이해력과 tutorial에 대한 만족도가 매우 높았다.

• 항공우주기술
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• 제4권1호
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• pp.39-44
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• 2005

로터의 성능 예측 검증을 위해 tilt rotor aeroacoustic model(TRAM)에 대한 3차원 CFD 해석을 수행하였고 로터 파워 효과에 의한 영향을 분석하기 위해 수치해석을 행하였다. 수치 기법은 multiple reference method(MRF)와 sliding mesh technique을 사용하였다. TRAM 실험치와 비교 결과 정지 비행시에는 수치해석이 실험보다 적은 추력을 예측하였고 전진 비행시에는 실험결과와 매우 유사한 결과를 예측하였다. 로터효과를 고려한 비행체의 양력은 감소하고 항력 및 피칭 모멘트는 거의 변화가 없는 것으로 판단된다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제2회(2013년)
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• pp.377-381
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• 2013

익형의 형상이 대칭인 NACA00xx 시리즈의 두께 비 변화에 따른 익형의 공력 특성을 조사하였다. 익형주위의 유동을 2D-압축성 유동으로 가정하여 비선형 유동방정식인 2D-Comp-2.0 solver를 사용하여 수치해석을 수행하였다. 주어진 두께 비에 대한 mesh study를 수행하고 수치해석의 결과는 Fluent 6.3의 수치해석 결과와 비교 분석하였다. 또한 선택 된 최적의 mesh size를 이용하여 익형의 두께비에 따른 양력계수와 항력계수를 비교 분석 하였다. 수치해석 결과로부터 익형의 두께비가 증가할수록 양력계수와 항력계수는 증가하였으며, 또한 받음각의 크기에 따른 익형의 공력특성은 받음각이 증가할수록 양력계수와 항력계수는 증가하였다. 일반적으로 익형의 두께비가 증가하면 shock wave의 강도는 증가하고, shock wave의 위치는 익형의 끝단으로 이동한다. 본 연구에서는 NACA00xx 시리즈의 공력특성에 대한 이해뿐만 아니라 Edison CFD 코드를 이용하여 얼마나 우리가 정확하게 공력해석을 수행할 수 있는지에 중점을 두었다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제3회(2014년)
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• pp.659-662
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• 2014

본 연구에서는 전산유체 해석프로그램인 EDISON_CFD를 이용하여 Clark-Y 에어포일의 공력특성 변화를 수치해석하고, 여러 가지 받음각의 변화를 통해 양력계수, 항력계수, 양항비 등을 도출하였다. 공력해석을 위한 조건으로 압축성 Navier-Stokes 방정식에 난류 유동조건을 적용하였다. 해석 결과는 에어포일 공력해석 툴로 널리 알려져 있는 XFOIL을 이용하여 비교 검토하였다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제1회(2012년)
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• pp.105-108
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• 2012

이차원 단면 Cylinder는 외부유동상태에서 후류에 Vortex를 생성한다. 또한 비정상 유동 상태에서는 후류에 카르만 Vortex열을 생성한다. 이런 이차원 Cylinder는 여러 분야에서 사용 된다. 이때 적절한 설계를 위해 수치적으로 유동을 해석할 필요가 있다. 이에 대한 수치적 해석 값을 얻기 위해 Edison CFD를 이용하여 여러 2차원 형상 Cylinder의 Reynolds number에 따른 Vortex shedding을 해석했다. Edison CFD를 통한 시뮬레이션 결과 값에 대한 검증을 얻기 위해 원형, 사각형의 Vortex shedding과 유동을 타 논문과 비교 검증했다. 형상마다 같은 조건의 Reynolds number라도 후류와 유동 등의 형상이 차이를 보인다. 상황마다 적절한 모형의 Cylinder를 Edison CFD를 통해 예측 할 수 있다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제6회(2016년)
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• pp.15-18
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• 2016

본 연구는 조류발전 터빈의 블레이드 형상 최적화 해석 시스템 개발에 대한 사전연구의 일환으로 EDISON CFD의 프로펠러 단독성능 S/W와 SNUFOAM ShipMesh Advanced 자동격자생성기를 이용하여 조류발전 터빈 주위 유동장에 대한 수치해석을 수행하였다. TSR 조건 변화에 따라 수치해석을 수행하고 이에 대한 power, total coefficient를 동일한 조건에서 수행된 실험결과와 비교 검증하여 해석자의 신뢰도를 확인하였다. 또한, 블레이드 전체를 모델링한 full body 해석과 하나의 블레이드만을 모델링한 single body 해석 결과를 비교하여 경제적이면서 정도 높은 터빈 성능해석 프로세스를 제안하였다. 조류발전 터빈의 TSR 조건 변화에 따라 낮은 TSR 조건에서는 국부적 와동발생에 의해 $C_P$가 감소하는 것을 확인하였고 설계 TSR에서 가장 좋은 효율을 보임을 확인하였다. 이를 통해 suction side의 압력 분포, 팁 와동의 강도 등 성능개선을 위한 주요한 설계변수를 식별하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권4호
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• pp.275-281
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• 2016

본 연구에서는 전산유체역학(CFD)을 이용하여 저압에서의 과냉각 비등 현상에 대한 수치해석적 연구를 수행하였다. 과냉각 비등 현상을 시뮬레이션하기 위해서 벽비등 모델을 사용하였으며, 벽비등 모델은 기포 이탈 직경, 핵 사이트 밀도 그리고 기포 이탈 빈도로 구성된 하위모델을 필요로 한다. 전산유체역학 코드 CFX는 실험 자료에 근거한 기본 모델을 제공한다. 하지만 이러한 모델은 대부분 고압조건에서 개발되었기 때문에 저압조건에서는 잘 맞지 않는 것으로 보인다. 따라서 본 연구에서는 저압조건에서 과냉각 비등 현상에 대해서 CFD의 유효성을 검토하였다. 수치해석적 결과는 기존의 실험 결과와 비교하였다. 수치해석은 질량유속 $250{\sim}750kg/m^2s$, 열유속 $0.37{\sim}0.77MW/m^2$ 그리고 출구압력 0.11 MPa범위에서 수행되었다. 저압조건에서 개발된 상관식을 적용함으로써 수치해석의 정확성을 높일 수 있었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권2호
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• pp.394-405
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• 2022

본 논문은 CFD 해석법을 이용한 단일선체 및 이중선체 선박의 손상에 따른 기름 유출량 추정 결과를 소개한다. 수치해석 기법으로 다상유동 해석법을 사용하고 기름 유출 유동에 대한 다양한 수치해석적 조건의 변화에 대한 영향을 조사하였다. 좌초 또는 충돌에 의한 다양한 손상 조건에서의 기름 유출량의 변화를 해석하였으며 실험 결과를 통해 검증하였다. 본 논문의 수치해석 결과는 단일선체와 이중선체의 기하학적 특성을 따라 실험 결과와 잘 일치하였다. 특별히 물과 기름의 복잡한 상호작용이 나타나는 이중선체의 기름 유출 상황도 실험과 동일하게 타당하게 예측하였다. 본 연구를 통해 사고 선박의 기름 유출량 추정에 필요한 CFD기법을 정립할 수 있었다.

• 대한조선학회지
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• 제32권5호
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• pp.33-35
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• 1995

수치 해석적 방법으로서의 CFD(Computational Fluid Dynamics)는 급속한 전산기성능의 발달과 더불어 많은 발전을 거듭하고 있으며, 특히 선박분야에 있어서도 일반선형에 대한 주위의 유 동장해석 및 성능추정, 초기설계에의 응용에서 그 활용성이 입증되고 있다. 따라서, 초고속선에 대하여도, CFD의 대표적 장점이라 할 수 있는 실선에 대한 수치실험이 짧은 시간에 저가의 경비로 가능하다는 것과 그 결과가 모형선 실험결과보다 상세하고 충실한 정보의 확보가능 등을 감안한다면, 앞으로 초기 초고속선 선형개발단계에서 CFD의 적용을 기대해 볼만 할 것이다. 이러한 관점으로부터, 본 고에서는 초고속선의 선형개발에 있어서 CFD의 활용성에 관하여 고 찰해 보고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.281-281
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• 2019

수리모형실험은 수로 내에서 장시간 파랑을 발생시킬 경우, 수로 내에 반사 파랑의 성분이 누적될 수 있어 상당한 계측 오차를 발생시킬 우려가 있어 수리모형실험 결과의 검증이 필요하다. 일반적으로 수리모형실험 결과의 검증을 위해서는 동일 실험을 무수히 반복하여 불확실성을 제거하거나 다양한 수리실험실에서 수리모형실험을 수행하고 결과를 분석하여 불확실성을 제거할 수 있다. 그러나 이는 엄청난 시간과 노력은 물론 막대한 실험비용이 소요되기 때문에 경제적으로 효용성이 매우 낮아 현실적으로 수행이 어렵다. 이에 비해 수치모형실험은 상대적으로 저렴한 비용으로 수행할 수 있으며, 다수의 실험을 수행하지 않아도 불확실성을 제거할 수 있어 수리모형실험의 검증에 효율적이다. 일반적으로 난류 거동을 동반하는 복잡한 구조물 주변의 흐름 해석에는 3차원 CFD 모형이 필요하다. 특히, 병렬연산이 가능한 CFD 모형을 활용하면 수리모형실험에서도 재현이 쉽지 않은 다양한 조건에 따른 복잡한 흐름을 해석할 수 있어 효용성이 점점 증가하고 있다. 그러나 복잡한 구조물이 존재하게 되면 구조물에 재현에 막대한 격자구조가 필요하여 현실적으로 적용이 쉽지 않다. 이에 대한 대안으로 복잡한 구조물을 비교적 큰 격자에서 재현할 수 있는 가상경계법을 활용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 가상경계법은 Navier-Stokes 방정식에서 유체 내에 존재하는 고체를 모멘텀 이론으로 대체하여 고려하는 기법으로 수치모델링 수행 시 매질을 유체만으로 구성할 수 있어 안정적으로 적용할 수 있는 것으로 알려져 있다. 본 과업에서는 다양한 분야에서 널리 활용되고 있는 3차원 CFD 모형인 OpenFOAM®기반으로 파랑해석에 필요한 경계조건을 계산할 수 있는 olaFlow를 활용하여 복잡한 구조물을 지나는 파랑해석을 수행하기 위해 가상경계법을 olaFlow에 도입한 수치 알고리즘을 개발하였다. 개발한 수치알고리즘을 활용하여 복잡한 구조를 수치모델에서 재현하였으며, 수치모델에 적용된 수치 알고리즘의 안정성에 대해 고찰하였다.