• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.863-868
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• 2009

최근에 이상기후로 인해 예측하기 힘든 기상현상들이 돌발적이고 대규모의(또는 설계빈도를 초과하는) 집중호우를 야기하여 댐과 같은 수공구조물의 안전을 위협하고 있다. 그러므로 이러한 대규모의 집중호우로 발생되는 댐의 붕괴에 대한 대책을 수립하는 것이 매우 중요하다. 특히 댐의 붕괴가 도시의 침수로 이어지는 경우는 더욱 많은 인명과 재산피해를 발생시키므로 도시지역을 흐르는 범람홍수파의 특성에 대한 규명은 매우 중요하다. 본 연구에서는 홍수범람파의 특성을 3차원 수치모형인 FLOW-3D를 이용하여 모의하였다. 저류 수심 0.4m, 두께 0.8m의 댐이 붕괴하여 붕괴폭이 1m가 된다고 가정하였고, 도시지역은 댐으로부터 5m 거리에 위치한다고 가정하였다. 대상 도시지역은 $0.3m{\times}0.3m{\times}0.6m$($L{\times}W{\times}H$)인 정사각형 블록들을 $5{\times}5$ 정방향으로 배치하였고, 수리실험 결과와 비교 검증하였다. 그리고 범람홍수파가 흐름방향과 일치하게 접근해오는 경우와 도시지역으로의 접근각도에 따른 범람홍수파의 변화를 보기위해 흐름방향에 대하여 각각 $10^{\circ}$, $22.5^{\circ}$, $45^{\circ}$ 회전시킨 경우에 대해 수치모의를 수행하였다. 그리고 각 경우의 침수영향들을 비교하여 그 차이점을 분석하였다. 모의 결과 범람홍수파의 접근각도가 흐름방향에 대해 커질수록 도시선단에서 도수는 적게 일어났고 유속도 감소하였으며, 수심은 증가하였다. 본 연구의 결과를 토대로 범람홍수파가 흐름방향과 일치하게 접근해 올 때가 가장 위험한 case 라는 것을 알 수 있다. 이 결과는 추후 유체-구조물간의 연성해석을 통하여 범람 홍수파의 흐름이 건물에 주는 영향까지 파악한다면 예방대책 수립의 보다 더 정확한 기초자료로 활용할 수 있을 것이다.

• 한국항해항만학회지
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• 제30권5호
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• pp.369-374
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• 2006

복잡한 연료실 내의 유동현상을 난류모형을 적용하여 해석하였다. 적용한 모형은 $k-\varepsilon,\;k-\omega$, spalart-allmaras, reynolds stress이고, 연로실내의 격자는 혼합격자(hybrid grid) 이다. 속도벡터, 압력분포, 반복계산(iteration)에 의한 잔류치(residual), 동력학적 양정(dynamic head) 등을 모사하였다. 4개의 난류모형을 연료실 유동에 적용하였다. 3차원 수치실험에 앞서, 수치검증을 위하여 2차원 물체 주위의 점성유동을 $k-\varepsilon$ 난류모형을 적용하여 모사하였고 항력계수를 비교하였다.

• 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.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제29권1호
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• pp.46-61
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• 2017

본 연구에서는 단파와 연안교량과의 상호작용해석에 수치해석적인 방법을 이용하며, 이 때 단파는 상 하류측의 수위차로부터 조파된다. 수치해석법에는 Navier-Stokes solver에 기초한 3차원혼상류해석법인 TWOPM-3D를 적용하며, 작용파력의 타당성은 본 수치해석결과와 기존의 실험결과와의 비교 분석으로부터 검증된다. 이로부터 교량의 종류, 단파강도, 수심 및 거더 수 등에 따른 수위변화와 유속변화를 포함하여 수평파력과 연직파력(연직상방파력과 연직하방파력)의 변동특성을 면밀히 검토하였으며, 흐름에 의해 유체 중에 연행되는 공기가 연직파력에 큰 영향을 미치는 것 등을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권3호
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• pp.1294-1298
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• 2014

향후 제작 될 솔레노이드 구조의 방향을 제시하고자 실험 및 유동 특성에 대한 비교 분석 연구가 진행 되어졌다. 실험값과 해석값의 비교 분석은 ANSYS CFD와 전자식 측정 기구를 이용하여 수행하였다. 구조의 3D 모델링은 CATIA V5R18을 이용하였으며, 유동구간의 격자 생성은 ICEM CFD 프로그램을 사용하였다. 유동해석 분석은 수치해석 프로그램인 ANSYS CFD를 이용하여 실험값에 대한 검증이 진행되었다. 실험값을 통해 정밀 필터구간에서 나타난 유량은 $0-10{\ell}/min$ 으로 나타났으며 유동해석결과 최대 $0.18{\ell}/min$로 나타났다. 유동 해석 결과와 실험값의 비교분석을 통해 유동환경에 보다 효율적인 솔레노이드 구조를 제시 할 수 있었다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제20권2호
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• pp.84-90
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• 2017

본 연구는 3차원 CFD(Computational Fluid Dynamics)이용하여 모노파일 기초 주변의 환형 세굴방지공에 의한 세굴방지 효과를 파악하였다. Torsethaugen(1975)의 수리모형 실험결과를 바탕으로 FLOW-3D의 해석결과를 검증하였다. 검증결과를 바탕으로 유속변화에 따른 세굴을 연구한 결과, 유속이 증가할수록 최대 세굴심과 세굴폭 또한 증가하는 경향을 확인하였다. 모노파일 기초 주변에 세굴방지 효과 연구를 위해 바닥면에 환형 세굴방지공을 부착하여 수치실험을 수행하였으며, 약 68.5%의 세굴 감소 효과를 확인했다. 또한 하강 유속과 구조물 주변 저층 유속이 감소한 것을 확인하였고, 이는 세굴방지공이 세굴에 영향을 미치는 하강류의 저감 효과를 보이는 것으로 판단된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제28권3호
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• pp.146-159
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• 2016

본 연구에서는 정상흐름 하에서 스포일러가 부착된 해저파이프라인의 자가매설 기구를 분석하기 위하여 유체역학적 특성을 고정도로 해석할 수 있는 Navier-Stokes Solver(LES-WASS-2D)를 이용하였다. 본 논문에서 적용하는 수치모형의 타당성 및 유효성을 확보하기 위하여 기존의 스포일러 유무에 따른 파이프라인 주변의 흐름특성을 나타낸 수리모형실험결과와 비교 분석하였다. 그리고 입사유속, 스포일러의 제원 및 배치에 따른 파이프라인 주변의 수리특성(유동, 와동, 압력)과 작용력 특성을 수치적으로 분석하였다. 그 결과 1차적으로 해저파이프에 스포일러가 부착된 경우에 투영면적이 증가함으로 인하여 배후로 빠져나가는 유속이 커지고, 동시에 배후에서 발생하는 후류에 기인한 강한 와동이 발생한다. 그리고 2차적으로는 스포일러의 영향으로 상하 비대칭적인 유동 및 와동장이 발생하고, 이로 인해 비대칭적인 압력장이 형성된다. 이것은 파이프에 작용하는 힘의 비대칭성을 증가시켜 하향의 유체력을 크게 발달시킨다. 이와 같은 두 가지의 큰 원인으로 인하여 스포일러 부착형 해저파이프라인이 자가매설 되는 것으로 이해된다.

• 대한기계학회논문집
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• 제16권11호
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• pp.2136-2149
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• 1992

본 연구에서는 Gebhart등이 제시한 새로운 밀도식을 사용하여 경사진 등온평 판이 저온의 순수물속에 잠겨있을 때의 자연대류현상을 F.D.M 방법을 사용하여 수치해 석하였다. 이러한 수치 계산으로부터 등온 평판 주위의 속도, 온도분포 및 평균 누 셀트수를 각각 구하고, 주위물 온도 및 평판의 경사각이 등온 평판에 의한 유동 및 열 전달 현상에 미치는 영향을 구명하였다.또한 본 연구결과와 Riu등이 상사해석하여 구한 다중 정상 상태 영역에서의 결과들과 실험적 연구의 결과들을 상회 비교분석하였 다. 여기서 사용한 등온 평판은 기존의 연구들에서 많이 이용하고 있는 가장 이상적 인 등온면인 0.deg. C 얼음면을 택하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권2호
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• pp.147-157
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• 2022

후향단차 수공구조물의 모서리에서는 흐름분리가 발생하며 이로 인해 형성되는 전단층과 재순환 흐름 영역에서의 흐름은 복잡한 난류가 지배적이다. 물리적으로 안정하면서 성능이 보장되는 구조물 설계를 위해서는 이러한 난류 흐름의 거동을 정확하게 예측하고 분석하는 것이 중요하다. 이 연구에서는 공학적으로 널리 이용되고 있는 대표적인 난류 모형인 k-ω SST 모형과 RNG k-ε 모형을 이용한 3차원 RANS 계산을 통해서 개수로에 설치된 후향단차를 통과하는 난류 흐름을 레이놀즈 수 23,400과 후르드 수 0.22의 조건에서 수치모의하고, 해석 결과를 기존 실험자료와 비교 분석하여 수치해석의 성능을 평가하고자 한다. 두 가지 난류 모형을 이용하여 구한 평균유속 분포를 보면 모두 경계층에서 관측된 실험값을 양호하게 잘 재현하는 것으로 나타났다. 재순환 영역 상부에서 계산된 평균유속을 보면 RNG k-ε 모형이 k-ω SST 모형보다 중앙부에서의 유속을 약 5% 정도 크게 계산하는 것으로 나타났다. 난류 통계량 관점에서 보면 두 난류 모형 모두 단차 모서리 직하류에서 흐름 분리로 인해 발생하는 레이놀즈 전단응력을 현저히 과소산정하는 한편, 재부착점 하류에서는 실험값을 상대적으로 양호하게 재현하는 것으로 나타났다. RNG k-ε 모형은 수로 바닥 부근 경계층에서의 전단응력 분포를 k-ω SST 모형보다는 우수한 정확도로 실험값을 계산하는 반면에 접근수로 경계층에서 그리고 단차 하류부에서는 경계층 상부에서 전단응력을 과대 산정하는 것으로 나타났다.

• 한국항공우주학회지
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• 제45권3호
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• pp.202-211
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• 2017

본 연구에서는 KFLOW에서 사용하고 있는 ${\gamma}-Re_{\theta}$ 천이 모델을 사용하여 KARI-11-180 익형의 공력특성을 수치적으로 예측하고 그 결과를 실험 결과 및 XFOIL과 MSES의 결과와 비교하였다. 완전 난류모델은 천이모델에 비해 마찰항력을 크게 예측하기 때문에 전체적으로 높은 항력을 예측하는 등 천이모델과 완전 난류모델간의 차이를 확인하였다. KFLOW의 ${\gamma}-Re_{\theta}$ 모델을 사용한 결과는 실험을 통해 확인된 천이 유동 실험 결과의 특성을 잘 예측하고 있었으며 XFoil이나 MSES의 결과와도 잘 일치하고 있음을 확인하였다. 본 연구를 통해 drag-bucket현상이 익형 표면의 천이점의 급격한 변화로 인해 발생함을 확인하였다.