• Wind and Structures
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• 제22권1호
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• pp.17-41
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• 2016

To address the uncertainty of the flight trajectories caused by the turbulence and gustiness of the wind field over the roof and in the wake of a building, a 3-D probabilistic trajectory model of flat-type wind-borne debris is developed in this study. The core of this methodology is a 6 degree-of-freedom deterministic model, derived from the governing equations of motion of the debris, and a Monte Carlo simulation engine used to account for the uncertainty resulting from vertical and lateral gust wind velocity components. The influence of several parameters, including initial wind speed, time step, gust sampling frequency, number of Monte Carlo simulations, and the extreme gust factor, on the accuracy of the proposed model is examined. For the purpose of validation and calibration, the simulated results from the 3-D probabilistic trajectory model are compared against the available wind tunnel test data. Results show that the maximum relative error between the simulated and wind tunnel test results of the average longitudinal position is about 20%, implying that the probabilistic model provides a reliable and effective means to predict the 3-D flight of the plate-type wind-borne debris.

• 대한기계학회논문집B
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• 제20권8호
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• pp.2637-2649
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• 1996

Flow characteristics and aerodynamic forces acting on an elliptic cylinder placed in a plane boundary layer were investigated experimentally. Four cylinder models with axis ratio(major axis to minor axis, AR=A/B) of 1, 2, 3, and 4 having the same equivalent diameter were used in this experiment. The Reynolds number based on the equivalent diameter $D_e$(=20mm) was 13,000. In the case of circular cylinder, regular vortex shedding occurs for the cylinder gaps larger than G/B=0.3 and is not almost related to the boundary layer thickness. But, for the elliptic cylinders, the vortex shedding frequency is increased with increasing the gap ratio (G/B) and the axis ratio (AR) of elliptic cylinders. The maximum drag coefficient acting on a circular cylinder is mainly affected by the boundary layer thickness. But, the elliptic cylinders(AR$\geq$2), except for the smaller gap G/B<0.2, show a nearly constant drag coefficient which is much smaller than that of a circular cylinder. The base pressure on the flat plate decreases with increasing the axis ratio(AR) of the elliptic cylinder. In the case of a circular cylinder, the base pressure has the minimum value at the gap ratio G/B=0.4, but it occurs at G/D=2 for elliptic cylinders. The mean velocity of the cylinder wake is quickly recovered at a small cylinder height ratio(H/$\delta$), but the turbulent intensity is rapidly recovered at a large cylinder height ratio(H/$\delta$). The effective wake region in the plane boundary layer is shrinkaged with increasing the axis ratio(AR) of elliptic cylinder. And the drag coefficient and streamwise turbulent intensity of the elliptic cylinder with AR=4 are less than half of those for the circular cylinder(AR=1).

• 대한기계학회논문집B
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• 제31권9호
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• pp.814-821
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• 2007

A hybrid method is presented for efficient computation of turbulent flow noise at low Mach numbers. In this method, the turbulent flow field is computed by incompressible large eddy simulation (LES), while the acoustic field is computed with the linearized perturbed compressible equations (LPCE) derived in this study. Since LPCE is computed on the rather coarse acoustic grid with the flow variables and source term obtained by the incompressible LES, the computational efficiency of calculation is greatly enhanced. Furthermore, LPCE suppress the instability of perturbed vortical mode and therefore secure consistent and stable acoustic solutions. The proposed LES/LPCE hybrid method is applied to three low Mach number turbulent flow noise problems: i) circular cylinder, ii) isolated flat plate, and iii) interaction between cylinder wake and airfoil. The computed results are closely compared with the experimental measurements.

• 대한조선학회지
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• 제22권2호
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• pp.12-26
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• 1985

This paper describes the experimental method to predict the propeller induced fluctuating pressure on the hull surface. Cavitations of the three model propellers with varying degree of skews, $0^{\circ},\;36^{\circ}\;and\;72^{\circ}$, were observed and the fluctuating pressure induced by the cavitating propellers in the flat plate above these propellers were measured simultaneously at 9 points in the wake field generated by the wire-mesh screens. Another model propeller designed for the dummy model ship was tested in a similar way behind the dummy model ship. The effects of skew variation on the cavitation patterns and fluctuating pressures were illustrated, and the influence of tip-clearances on the fluctuating pressures was also demonstrated. As a result, it is shown that the level of fluctuating pressure and cavity extent could be controlled to some extent by introducing the skews and tip clearances.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2011년 춘계학술대회논문집
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• pp.494-499
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• 2011

One of the devices to prevent separated flow over a wing or a flap at high angle of attack is a vortex generator. In the present work, we numerically study the flow around a low-profile or micro vortex generator whose height is less than local boundary layer thickness which can delay separation with a minimum drag penalty owing to its very small wetted surface area. As a first step toward a parametric study to efficiently design this MVG flow control system, we simulate the flow around a single MVG on a flat plate. For the simulation, we employ OpenFOAM with Launder-Sharma ${\kappa}$-epsilon model. The analysis results are validated by comparing with experimental results of a rectangular MVG at an angle of attack of 10 degrees whose height is 20% of local boundary layer. Important results and aspects of this numerical study are discussed. We also simulate the flow around rectangular, triangular and trapezoidal MVGs and the results are compared

• 대한조선학회논문집
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• 제32권2호
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• pp.43-55
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• 1995

평판 위에 놓여진 스트럿(strut) 주위의 난류유동을 MAC 방법에 의하여 수치계산하였다. 난류 모델은 Baldwin-Lomax 모델이며 평판과 스트럿의 접합부 부근에서의 처리를 위하여 Buleev의 m2ixing length를 도입하였다. 계산결과의 검증을 위하여 DTRC의 풍동 실험 결과와 비교하였다. 실험에서 나타난 horseshoe vortex가 계산에서도 재현되는 등 전반적으로 계산결과와 실험결과 간에 좋은 일치를 볼 수 있었다. 그러나 접합부에서 극히 가까운 부근과 스트럿의 후류에서는 불일치를 보여 이 곳에서의 난류모델의 개선이 필요한 것으로 보여졌다. 결론적으로 평판과 스트럿의 접합부 부근의 유동을 계산함에 있어서 Baldwin-Lomax 모델은 도입된 많은 단순화를 위한 가정에도 불구하고 실용적으로 유용한 결과를 주는 것으로 보여진다.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.199-204
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• 2019

경계층 내 측정된 유속은 변동 성분을 활용한 표준편차 혹은 배경 유속을 포함한 평균 속도로 해석되어 왔다. 하지만, 각각의 결과로 유동 상호작용을 설명하는데 한계가 있어 본 논문에서는 시간 영역의 유속을 퓨리에 변환하여 주파수 분석으로 유동 현상을 규명하는 방법을 제안한다. 이를 위해 경계층 내 평판 위에 부착된 반구 내부로 염료를 주입시켜 후류 영역에서 생성되는 머리핀 와류를 가시화하여 발생 빈도를 계측하였다. 또한 반구 전방의 평판을 뚫어 흡입함으로써 후류 영역 내 유속 변화를 열선 유속계로 측정하였다. 제안된 주파수 분석의 평가를 위해 기존의 통계 해석법과 비교하였으며, 유동의 정성적인 결과에 부합하는 주파수 분석과정을 제시한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제27권1호
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• pp.105-116
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• 2003

The flow structure around the free end of a finite circular cylinder (FC) embedded in an atmospheric boundary layer (ABL) over open terrain was investigated experimentally with varying the free end shape. The experiments were carried out in a closed-return type subsonic wind tunnel. A finite cylinder with an aspect ratio (L/D) of 6 was mounted vertically on a long flat plate. The Reynolds number based on the cylinder diameter is about Re=7,500. The velocity fields near the FC free end were measured using the single-frame double-exposure PIV method. As a result, for the FC with a right-angled free end, there is a peculiar vortical structure, showing counter-rotating twin vortices near the FC free end. It is caused by the interaction between the entrained irrotational fluids from both sides of FC and the downwash flow from the FC free-end.

• 해양환경안전학회지
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• 제24권1호
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• pp.92-100
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• 2018

난류경계층이 유지되기 위한 에너지 공급은 경계층 내 구조물인 와류들의 상호작용으로 끊임없이 이루어진다. 이러한 난류 유동은 수송분야의 마찰저항 및 해양구조물의 침식 및 진동을 유발하기 때문에 유동 제어를 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 제어의 극대화를 위해서는 난류 에너지 전달이 어떻게 이루어지는지에 대한 메카니즘 규명이 필수적이고, 이를 위해서는 층류경계층 내 유동현상으로 파악하는 것이 명확하고 용이하다는 장점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 층류경계층 내 평판에 반구를 설치하여 역압력구배을 발생시킴으로써 교란된 유동현상의 상호작용을 분석하였다. 즉, 반구를 둘러싼 목걸이 와류와 반구 표면의 유동 박리에 의한 후류영역에서 머리핀 와류가 생성되어 상호 유기적으로 영향을 주고받는다. 이 과정에서 목걸이 와류는 후류영역으로 높은 운동량의 유체를 유입시켜 머리핀 와류의 발생 주파수를 증가시킨다. 반구 전방에 구멍을 뚫어 국부적인 흡입제어로 목걸이 와류의 와도를 감소시킴으로써 그 영향이 완화되는 과정을 유동 가시화 및 열선유속계로 측정하여 정성 및 정량적으로 분석하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제23권1호
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• pp.112-121
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• 2017

평판에 설치된 스터드 주위의 천이 유동에 있어 격자 크기의 영향을 알기 위해 대형 와 모사를 수행하였다. 스터드에서 야기되는 주 유동 방향의 와 구조가 스터드 후류의 천이에 미치는 영향이 매우 크기 때문에 주 유동 방향, 벽면 수직 방향 그리고 횡 방향으로 격자 크기를 ${\sqrt{2}}$ 배씩 증가시키거나 감소시키면서 스터드 후류에서 주 유동 방향의 와도를 비교하였다. 그 결과 스터드 후류에서 발달하는 주 유동 방향의 와도는 횡 방향 격자 크기에 매우 큰 영향을 받는 것을 알 수 있었으며, 이러한 결과를 바탕으로 ${\Delta}x^+{_{min}}=7.6$, ${\Delta}x^+{_{max}}=41$, ${\Delta}y^+{_{wall}}=0.25$ and ${\Delta}z^+=7.6$의 격자 크기를 결정하였다. 이러한 격자 구성에 있어 모든 방향으로 격자 크기를 동시에 ${\sqrt{2}}$ 배씩 증가시키거나 감소시키면서 스터드에 작용하는 힘의 변화를 비교하여 격자 검증을 실시한 결과 평균 압력 계수와 항력 계수의 비보정 불확실성이 각각 21.6 %와 2.8 % 정도로 추정되었으며, 보정 불확실성은 각각 2 %와 0.3 %로 추정되었다.