• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제9권1호
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• pp.35-44
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• 2017

Supercavitation is one of the most attractive technologies to achieve high speed for underwater vehicles. However, the multiphase flow with high-speed around the supercavitating vehicle (SCV) is difficult to simulate accurately. In this paper, we use modified the turbulent viscosity formula in the Standard K-Epsilon (SKE) turbulent model to simulate the supercavitating flow. The numerical results of flow over several typical cavitators are in agreement with the experimental data and theoretical prediction. In the last part, a flying SCV was studied by unsteady numerical simulation. The selected computation setup corresponds to an outdoor supercavitating experiment. Only very limited experimental data was recorded due to the difficulties under the circumstance of high-speed underwater condition. However, the numerical simulation recovers the whole scenario, the results are qualitatively reasonable by comparing to the experimental observations. The drag reduction capacity of supercavitation is evaluated by comparing with a moving vehicle launching at the same speed but without supercavitation. The results show that the supercavitation reduces the drag of the vehicle dramatically.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년 영문 학술대회
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• pp.700-710
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• 2008

A Bubble size distribution model has been developed for the numerical simulation of cryogenic high-speed cavitating flow of the turbo-pumps in the liquid fuel rocket engine. The new model is based on the previous one proposed by the authors, in which the bubble number density was solved as a function of bubble size at each grid point of the calculation domain by means of Eulerian framework with respect to the bubble size coordinate. In the previous model, the growth/decay of bubbles due to pressure difference between bubble and liquid was solved exactly based on Rayleigh-Plesset equation. However, the unsteady heat transfer between liquid and bubble, which controls the evaporation/condensation rate, was approximated by a theoretical solution of unsteady heat conduction under a constant temperature difference. In the present study, the unsteady temperature field in the liquid around a bubble is also solved exactly in order to establish an accurate and efficient numerical simulation code for cavitating flows. The growth/decay of a single bubble and growth of bubbles with nucleation were successfully simulated by the proposed model.

• 대한조선학회논문집
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• 제53권2호
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• pp.92-100
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• 2016

A comparative method is applied to evaluate well-known formulas for estimating the size of supercavities of axisymmetric cavitators for the supercavitating underwater vehicle. Basic functional forms of these formulas are derived first for the cavity diameter from a momentum integral estimate and second for the cavity length from an asymptotic analysis of inviscid supercavity flows. The length and the diameter of axisymmetric supercavities estimated by each formula are compared, with available experimental data for a disk and a 45° conical cavitators, and also with computational results obtained by a CFD code, ‘fluent’, for conical cavitators of wide range of cone angles. Results for estimating the length and the diameter of the supercavities show in general a good agreement, which confirms the size of the supercavities for disk and conical cavitators can be estimated accurately by these simple formulas of an elementary function of cavitation number and drag coefficient of the cavitator. These formulas will be useful for from conceptual design of the cavitator to real-time control of the supercavitating underwater vehicle.

• 한국가시화정보학회지
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• 제20권1호
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• pp.18-28
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• 2022

In this study, a cavity shape measurement experiment was conducted by changing the diameter and the angle of attack of a disk cavitator. Since the gravity effect is proportional to the cavity volume, the larger the cavity, the greater the effect. It is concluded that the gravity effect becomes smaller as the cavitation number decreases because of a short cavity maintaining time. The cavity centerline rises in case of the positive angle of attack and descends in case of the negative angle of attack. Since the effect of the angle of attack is inversely proportional to the square of the cavity radius, the effect of the angle of attack becomes dominant in the vicinity of the cavitator. It is judged that the horizontal section of the cavity centerline cannot be extended because the factors affecting the gravity effect and the angle of attack effect are different.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권3호
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• pp.245-253
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• 2011

속도 제어형 트림을 구성하는 기본 유로 요소로서 $90^{\circ}$의. 굴곡을 갖는 유로를 선택하여 폭과 길이가 상사성을 가지도록 설정하고 0, 4, 8 회의 굴곡을 갖는 총 48개의 단위 유로 요소에 대해 유동 해석을 수행하였다. 먼저, 동일 요소에 대한 실험과 수치해석 결과를 비교하여 수치해석 접근방법의 타당성을 검증하였다. 일정한 차압에 대해 굴곡횟수에 따른 유량을 계산한 결과, 굴곡이 없으면 유로의 길이가 증가함에 따라 유량이 감소하였다. 굴곡이 있는 경우, 유로가 길어지면 유량이 증가하다가 감소하였다. 케비테이션의 억제의 관점에서 압력장을 분석하였고, 이로부터 동일한 굴곡횟수를 가질 경우 유로가 길수록 유로를 따라 발생하는 압력 강하 특성이 우수함을 알았다. 또한, 유로의 길이가 같은 경우에는 굴곡횟수가 많을수록 압력이 완만히 감소하는 특성을 가짐을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권10호
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• pp.865-871
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• 2014

본 연구는 벤츄리 시스템을 미세기포 생성을 위한 공기공급 장치로 개발하는데 그 목표를 두고 수행하였다. 이를 위해 상용유동해석 프로그램인 ANSYS CFX-15를 사용한 전산 유동해석을 통해 기하학적 형상변화가 벤츄리 관 내 유동특성들에 미치는 영향을 규명하였다 그리고 공급공기를 공급하는 공기 공급관의 위치, 크기, 개수 등을 변수로 2-유체 유동 해석을 수행하여 이들 설계 값들이 공기 공급 특성에 미치는 효과를 규명하였다. 최종적으로 직경 비 ${\beta}=0.75$의 벤츄리 확대관이 시작되는 위치에 공기 공급 구멍을 설치할 경우 가장 많은 공기가 벤츄리 관으로 유입되는 것을 확인할 수 있었으며, 유입공기 공급구멍 개수 및 직경과 벤츄리 관 내 공급되는 공기량 사이에는 선형적인 관계가 성립됨을 확인하였다.

• Journal of Korean Neurosurgical Society
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• 제52권6호
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• pp.509-512
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• 2012

Objective : The purpose of this study is to evaluate neuroprotective effect of sacral neuromodulation in rat spinal cord injury (SCI) model in the histological and functional aspects. Methods : Twenty-one female Sprague Dawley rats were randomly divided into 3 groups : the normal control group (CTL, n=7), the SCI with sham stimulation group (SCI, n=7), and the SCI with electrical stimulation (SCI+ES, n=7). Spinal cord was injured by dropping an impactor from 25 mm height. Sacral nerve electrical stimulation was performed by the following protocol : pulse duration, 0.1 ms; frequency, 20 Hz; stimulation time, 30 minutes; and stimulation duration, 4 weeks. Both locomotor function and histological examination were evaluated as scheduled. Results : The number of anterior horn cell was $12.3{\pm}5.7$ cells/high power field (HPF) in the CTL group, $7.8{\pm}4.9$ cells/HPF in the SCI group, and $6.9{\pm}5.5$ cells/HPF in the SCI+ES group, respectively. Both the SCI and the SCI+ES groups showed severe loss of anterior horn cells and myelin fibers compared with the CTL group. Cavitation and demyelinization of the nerve fibers has no significant difference between the SCI group and the SCI+ES group. Cavitation of dorsal column was more evident in only two rats of SCI group than the SCI+ES group. The locomotor function of all rats improved over time but there was no significant difference at any point in time between the SCI and the SCI+ES group. Conclusion : In a rat thoracic spinal cord contusion model, we observed that sacral neuromodulation did not prevent SCI-induced myelin loss and apoptosis.

• 대한조선학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.159-173
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• 1991

본 논문에서는 양력판 이론을 사용하여 2차원 수중익에 발생한 비 대칭 초월 공동 문제를 포텐셜을 기저로하여 수치 해석하였다. 수중익과 공동 표면에 법선 다이폴을 분포하고 공동 표면에는 공동 형상을 찾기위하여 쏘오스를 분포하였다. 수중익 표면에서의 운동학적 경계조건은 수중익 내부에서의 전체 포텐셜이 0이라는 조건으로 대치하였고 공동 표면에서의 역학적 경계조건은 공동 표면에서의 접선 방향 속도가 일정하다는 조건으로 표현되었다. 표면에 특이 함수를 분포하여 포텐셜을 기저로하여 공동 문제를 해석하였기 때문에 압력 분포에 대하여, 특히 수중익의 앞날 근처에서는 양력면 이론에 의한 결과보다 더욱 향상된 정도의 결과를 얻었다. 본 이론은 먼저 주어진 공동 길이에 대하여 그에 상응하는 공동 형상 및 공동수를 구하였다. 좀더 좋은 결과를 얻기 위하여 새로이 계산된 공동 표면과 수중익 표면에 또 다시 특이 함수를 분포하여 그곳에서 경계 조건을 만족시킴으로써 새로운 공동 형상 및 공동수를 구하는 반복 계산을 수행하였다. 본 이론에 의한 계산 결과의 검증을 위하여 폭 넓은 수렴성 시험을 수행하였으며 특히, Geurst의 선형 이론에 의한 해석해 및 Wu의 비 선형 이론에 의한 해석해, 그리고 Acosta, Parkin, Meijer, Silberman, Waid의 실험 결과와 비교한 결과, 본 이론의 효용성을 입증하였다.

• 대한조선학회지
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• 제26권4호
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• pp.27-34
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• 1989

부분 캐비티가 발생한 2차원 수중익 문제를 해결하기 위하여 포텐시얼을 기저로 한 양력판 이론이 정식화 되었다. 본 이론은 수중익 표면에 다이폴과 쏘오스를 분포함으로써 각각 양력 및 캐비티 문제를 표현하고 있다. 날개표면의 접수부에서의 운동학적 경계조건은 날개의 내부유동에서의 전체 포텐시얼이 영이 된다는 대등한 조건으로 만족되었다. 캐비티 표면에서의 역학적 경계조건은 압력이 일정하다는 즉 속도가 일정하다는 조건을 거쳐 포텐시얼이 선형적으로 변한다는 조건으로 대치되었으며, 운동학적 조건은 특이함수의 세기가 결정된 후에 적분에 의하여 캐비티의 형상을 구하는데에 사용되었다. 따라서 Green 정리를 사용하면, 속도를 기저로 하는 통상적인 정식화가 아닌, 포텐시얼을 기저로 한 경계치 문제가 완성된다. 또한 수중익의 정확한 표면에 특이함수를 분포함으로써, 날개두께가 영인 수중익 신경 이론에 비하여, 날개표면에서의 압력분포의 정도를(특히 날개 앞날부근에서) 향상시켰다. 본 이론에서는 캐비티 길이를 가정하고 이에 대응하는 캐비티의 모양과 캐비테이션수를 계산하였다. 계산정도의 향상을 위하여 약 5회정도의 반복계산이 필요하지만 공학적 목적을 위해서는 2회의 반복계산이 충분함을 보였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제50권6호
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• pp.399-406
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• 2013

In the present study, the flat plate model test method is developed to evaluate the skin friction of the marine coating in the cavitation tunnel. Six-component force balance is used to measure the profile drag of the flat plate and strut. LDV(laser Doppler velocimetry) technique is also employed to evaluate the drag and to figure out the reason of the drag reduction. The flow velocities above the surface can be used to assess the skin friction, combined with direct force measurement. Since the vortical structure in the coherent turbulence structure influences on the skin friction in the high Reynolds number regime, the interaction between the turbulence structure and the surface wall is paying more attention. This sort of thing is important in the passive control of the turbulent boundary layer because the skin friction can't be determined only by wall condition. As complicated flow phenomena exist around a paint film, systematic measurement and analysis are necessary to evaluate the skin friction appropriately.