• Wind and Structures
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• 제29권2호
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• pp.111-127
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• 2019

The tapered and set-back type of unconventional designs have been used earlier in many buildings. These shapes are aerodynamically efficient and offer a significant amount of damping against wind-induced forces and excitations. Various studies have been conducted on these shapes earlier. The present study adopts a hybrid approach of turbulence modelling i.e., Detached-eddy Simulation (DES) to investigate the effect of height modified tapered and set-back buildings on aerodynamic forces and their sensitivity towards pressure. The modifications in the flow field around the building models are also investigated and discussed. Three tapering ratios (T.R.=(Bottom width- Top width)/Height) i.e., 5%, 10%, 15% are considered for tapered and set-back buildings. The results show that, mean and RMS along-wind and across-wind forces are reduced significantly for the aerodynamically modified buildings. The extent of reduction in the forces increases as the taper ratio is increased, however, the set-back modifications are more worthwhile than tapered showing greater reduction in the forces. The pressure distribution on the surfaces of the buildings are analyzed and in the last section, the influence of the flow field on the forces is discussed.

• Wind and Structures
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• 제34권5호
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• pp.451-467
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• 2022

The flow around a high-speed train with three underbody structures in the bogie area is numerically investigated using the improved delayed detached eddy simulation method. The vortex structure, pressure distribution, flow field structure, and unsteady velocity of the wake are analyzed by vortex identification criteria Q, frequency spectral analysis, empirical mode decomposition (EMD), and Hilbert spectral analysis. The results show that the structures of the bogie and its installation cabin reduce the momentum of fluid near the tail car, thus it is easy to induce flow separation and make the fluid no longer adhere to the side surface of the train, then forming vortices. Under the action of the vortices on the side of the tail car, the wake vortices have a trend of spanwise motion. But the deflector structure can prevent the separation on the side of the tail car. Besides, the bogie fairings do not affect the formation process and mechanism of the wake vortices, but the fairings prevent the low-speed fluid in the bogie installation cabin from flowing to the side of the train and reduce the number of the vortices in the wake region.

• 한국추진공학회지
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• 제19권1호
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• pp.42-49
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• 2015

3차원 Large Eddy Simulation(LES)와 Proper Orthogonal Decomposition(POD) 기법을 이용하여 고체로켓의 인히비터에서 발생하는 연소실내 압력 진동 특성을 분석하였다. 인히비터 후방에서 발생한 와류는 Flow-acoustic coupling에 의해 주기적으로 반복하여 생성, 소멸이 이루어지는 것을 확인하였고, 이 와류가 내삽 노즐 입구 도출부에 충돌하면서 유동이 불균질하게 분해되고, 후방 돔으로 유입된 유동에 의한 압력 진동은 연소실 압력 진동 가진의 원인이 된다. 또한 인히비터에서 발생하는 와흘림(vortex shedding) 주기는 연소실내 와류 발생 주기와 일치하며, 실험에서 측정된 압력 진동 주파수와 비교 분석하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권2호
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• pp.66-73
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• 2018

밀폐용기 내 Zirconium/Potassium Perchlorate의 연소를 수치적 모델링을 통해 전산해석을 수행하였다. 5차 WENO 공간차분법과 improved delayed detached eddy (IDDES) 난류모델을 사용하여 충격파가 동반되는 내부 유동구조를 모사하였고, 라그랑지안 연소모델을 통해 화약 입자를 계산하였다. 옆면 중앙에 센서가 설치된 원통형 밀폐용기 내부 유동분석을 통해 압력 진동이 발생하는 원인을 규명하였다. 또한 센서 다이어프램 깊이 변화에 따라 측정되는 압력 데이터를 실험값과 비교분석 하였다. 그 결과 센서 탭의 깊이가 약 2.36 mm 이상으로 커지면 유동속도가 아음속으로 감쇠하고 복잡한 eddy가 발생하여 측정값에 큰 불규칙성을 야기하는 현상을 관측하였다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.180-188
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• 2014

현대자동차그룹은 HSM이라고 불리는 간략화된 차량 모델에 대하여 썬루프 버페팅 현상의 실험적인 조사를 시행하였다. 현대자동차그룹은 어떤 CFD솔버가 충분한 정확도를 가지고 썬루프 버페팅 현상을 예측하는지 조사하기 위해 상용CFD공급업체의 참여를 요청하였다. ANSYS Korea는 이번 조사에 참여하여 ANSYS fluent를 이용하여 HSM의 썬루프 버페팅에 대한 수치해석을 수행하였다. 먼저 유동장 검증을 위해 풍속 60 km/h에 대하여 썬루프가 닫힌 HSM모델에 대하여 해석을 수행하였다. HSM상부 면의 세 지점에서 속도 분포를 예측하였고, 이는 시험결과와 비교되었다. 그런 다음 고해상도 난류 모델인 DES를 이용한 해석이 전 풍속영역에 걸쳐 수행되었다. 버페팅 주파수와 버페팅 음압레벨이 예측되었고, 이는 시험결과와 비교되었다. 이를 통해 실제 차량 개발을 위한 CFD의 예측 가능성에 대하여 결론을 얻을 수 있었다.

• Wind and Structures
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• 제30권4호
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• pp.367-378
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• 2020

Two-dimensional Delayed Detached Eddy Simulation (DDES) was carried out to investigate the uniform flow over a twin-box bridge deck (TBBD) with various gap ratios of L/C=5.1%, 12.8%, 25.6%, 38.5%, 73.3% and 108.2% (L: the gap-width between two girders, C: the chord length of a single girder) at Reynolds number, Re=4×104. The aerodynamic coefficients of the prototype deck with gap ratio of 73.3% obtained from the present simulation were compared with the previous experimental and numerical data for different attack angles to validate the present numerical method. Particular attention is devoted to the fluctuating pressure distribution and forces, shear layer reattachment position, wake velocity and flow pattern in order to understand the effects of gap ratio on dynamic flow interaction with the twin-box bridge deck. The flow structure is sensitive to the gap, thus a change in L/C thus leads to single-side shedding regime at L/C≤25.6%, and co-shedding regime at L/C≥35.8% distinguished by drastic changes in flow structure and vortex shedding. The gap-ratio-dependent Strouhal number gradually increases from 0.12 to 0.27, though the domain frequencies of vortices shedding from two girders are identical. The mean and fluctuating pressure distributions is significantly influenced by the flow pattern, and thus the fluctuating lift force on two girders increases or decreases with increasing of L/C in the single-side shedding and co-shedding regime, respectively. In addition, the flow mechanisms for the variation in aerodynamic performance with respect to gap ratios are discussed in detail.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.65-65
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• 2016

위어나 낙차공 같은 수공구조물 직하류부에서는 다양한 형태의 흐름조건이 발생한다. 낙차공 하류에서 발생하는 독특한 흐름형태 중 하나는 정상파형도수를 갖는 파형흐름이다. 이 연구에서는강 등(2010)이 수리실험을 수행한 바 있는 계단형 위어 하류부에서의 형성되는 파형흐름을 3차원 수치해석을 수행한다. 위어 구조물 위를 통과하는 난류흐름을 해석하기 위해서 Spalart-Allamaras 1방정식 모형을 이용한 URANS 수치모의와 DES (detached eddy simulation)을 실시하였다. 위어 주변에서의 자유수면 변동, 파상도수, 자유수면에서의 와류 그리고 바닥부근에서의 재순환 영역의 형상과 크기, 선정된 종방향 위치들에서의 흐름방향유속분포 등의 항으로 수치해석결과를 실험값과 비교하여 수치모의의 적절성과 난류모델들의 성능을 평가한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.98-98
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• 2019

중력류 또는 밀도류는 주변 유체에 비해 상대적으로 밀도가 큰 유체가 밀도차에 의한 추진력으로 흐르는 것이다. 중력류의 수치모델링에는 두 가지 어려움이 있다. 즉, 적합한 지배방정식을 구성하여 적용하는 것 그리고 난류의 영향을 합리적으로 반영하는 것이다. 기존 중력류 해석을 위한 지배방정식들은 유체의 연속방정식과 운동량 방정식 그리고 밀도 또는 농도의 이송방정식을 조합하여 구성된다. 이들 지배방정식을 이용한 연구들은 대부분 두 유체 사이의 밀도차가 충분히 작아서 밀도 변동(variations)의 영향은 오로지 부력항에서만 유지된다는 Boussinesq 근사에 근거를 둔다. 그리고 이송방정식에서 밀도 또는 농도의 확산계수을 점성계수의 함수로 표현하기 위해서 Schmidt 수를 이용한다. 수치모델링에서 Schimdt 수는 상수값을 적용하지만, 이 값은 밀도의 연직방향 경사에 근거한 부력빈도(buoyancy frequency)와 난류량의 따라 큰 차이를 보이는 것으로 알려져있다. 한편, 표준 통계학적 난류모델과 벽함수를 적용한 수치모델링은 초기 중력에 의해서 무너지는(slumping) 단계를 넘어 관성력으로 추진되는 단계와 점성 효과가 지배적인 단계에서는 정확도에 현저히 낮아지기 때문에 대부분 큰와모의(large-eddy simulation, LES) 또는 DNS(direct numerical simulation)수준의 고해상도(high-resolution) 해석기법을 적용하여 공학적인 문제에 적용하는 데는 한계가 있다. 이 연구에서는 Boussinesq 근사와 Schmidt 수를 사용하지 않으며, LES 보다 적용이 용이한 DES (detached-eddy simulation)기법을 조합한 다상흐름 수치모델을 적용하여 중력류를 해석을 시도하였다. 수치해석결과를 실험값과 함께 기존 수치모델링 기법으로 구한 수치해와 비교분석하여 이 연구에서 개발 및 적용된 수치모델링 기법의 적용성을 평가한다.

• 한국음향학회지
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• 제37권2호
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• pp.92-98
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• 2018

본 논문은 모형 프로펠러를 대상으로 공동수조 시험, 수중 충격시험, 유한요소해석 및 전산유체해석에 기반하여 수행한 명음 발생 메커니즘 연구이다. 선미 유동을 모사하기 위해 반류망, 프로펠러 및 방향타를 설치하고 수중청음기와 가속도계로 프로펠러 명음 현상의 발생과 소멸을 계측하였다. 유한요소해석을 통해 프로펠러 날개의 고유진동수를 예측하고 접촉 및 비접촉식 충격시험으로 이를 검증하였다. RANS(Reynolds Averaged Navier-Stokes) 방정식 기반 전산유체해석을 통하여 프로펠러 날개 각 단면의 유속과 유효 받음각을 계산하였으며, DES(Detached Eddy Simulation) 기반 고해상도 해석을 통해 명음 발생 위치에서 2-D 날개 단면 뒷전의 와류흘림주파수(vortex shedding frequency) 계산을 수행하였다. 수치적으로 예측된 와류흘림주파수는 모형시험으로 계측한 명음 발생 주파수 및 날개 고유진동수와 일치함을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.244-244
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• 2021

난류흐름 거동은 지형이나 수공구조물과 같은 고체 경계면의 변화에 민감하게 반응하며 특징 또한 다양하다. 보나 여수로 등과 같은 단차 구조물을 통과하는 흐름은 구조물의 모서리 같은 흐름 경계면이 급변하는 지점에서는 흐름분리(flow separation)가 발생하는 것이 특징이다. 이러한 흐름분리로 인해 전단층이 발생하며 흐름 재순환(recirculation)이 구조물 하류부에 형성된다. 이 연구에서는 낙차공 형식의 단차 구조물 하류부에서의 흐름 거동을 이해하기 위해 CFD모델링을 통하여 계산된 3차원 유동장을 분석한다. 난류 모의는 하이브리드 LES(large-eddy simulation)/RANS 계산 기법인 IDDES(improved delayed detached-eddy simulation)기법을 적용한다. IDDES의 기본 모형으로는 k-ω SST모형과 Spalart-Allmaras모형을 이용하여 두 모형의 성능을 평가한다. 자유수면의 변동은 VoF(volume of fluid)기법을 이용하여 계산하며, 각 지배방정식은 최소의 수치분산을 유지하면서 수치해의 안정성을 확보할 수 있는 2차 정확도의 유한체적법을 이용하여 이산화하였다. 수치해석 결과는 레이놀즈수 23,400과 후르드수 0.22의 조건에서 기존에 계측된 자료와 비교하여 수치모형의 정확도를 평가하고 하상 단차 하류부에서의 흐름 거동 특성을 분석한다. 계산 결과는 공학적으로 널리 사용되는 RANS 수치모의에서 볼 수 없는 전단층과 난류구조의 동적 거동 특성과 이에 따른 레이놀즈 응력분포의 특성을 설명해준다.