• Wind and Structures
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• 제23권2호
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• pp.127-142
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• 2016

Aerodynamic effects, such as drag force and flow-induced vibration (FIV), on civil engineering structures can be minimized by optimally modifying the structure shape. This work investigates the turbulent wake of a square prism with its faces modified into a sinusoidal wave along the spanwise direction using three-dimensional large eddy simulation (LES) and particle image velocimetry (PIV) techniques at Reynolds number $Re_{Dm}$ = 16,500-22,000, based on the nominal width ($D_m$) of the prism and free-stream velocity ($U_{\infty}$). Two arrangements are considered: (i) the top and bottom faces of the prism are shaped into the sinusoidal waves (termed as WSP-A), and (ii) the front and rear faces are modified into the sinusoidal waves (WSP-B). The sinusoidal waves have a wavelength of $6D_m$ and an amplitude of $0.15D_m$. It has been found that the wavy faces lead to more three-dimensional free shear layers in the near wake than the flat faces (smooth square prism). As a result, the roll-up of shear layers is postponed. Furthermore, the near-wake vortical structures exhibit dominant periodic variations along the spanwise direction; the minimum (i.e., saddle) and maximum (i.e., node) cross-sections of the modified prisms have narrow and wide wakes, respectively. The wake recirculation bubble of the modified prism is wider and longer, compared with its smooth counterpart, thus resulting in a significant drag reduction and fluctuating lift suppression (up to 8.7% and 78.2%, respectively, for the case of WSP-A). Multiple dominant frequencies of vortex shedding, which are distinct from that of the smooth prism, are detected in the near wake of the wavy prisms. The present study may shed light on the understanding of the underlying physical mechanisms of FIV control, in terms of passive modification of the bluff-body shape.

• 한국물환경학회지
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• 제25권6호
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• pp.896-901
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• 2009

In this study, in order to apply the air and pure oxygen in the Jet Loop Reactor (JLB) in which the oxygen transfer rate is high, differentiate the operation mode according to each air flowrate and liquid flowrate and investigate the oxygen transfer characteristic, an experiment was carried out. The oxygen concentration with the air flowrate ($Q_g$) and liquid flowrate ($Q_L$) was identical but the oxygen transfer coefficient ($K_L{\cdot}a$) is linear depending on degree of two factors. The width of an increase is small in $0.1min^{-1}$ when the air flowrate is 0.2 L/min with increasing the liquid flowrate. Whereas, the increment was exposed to be very high for $1.5min^{-1}$ when the air flowrate was 5 L/min. In the experiments using the pure oxygen, it was 30 mg/L of oxygen concentration finally and it was 3.5 times than using the air. But the time reached the saturated concentration was similar to using the air, and $K_L{\cdot}a$ was similar to using the air too. Analysis between two independent variable and oxygen transfer of the correlation is the same model like $K_L{\cdot}a={0.0161Q_L}^{1.5371}{Q_g}^{0.5433}$ using with coefficient non linear regression analysis. It was resulted that the liquid flowrate were approximately three times than air flowrate on effect to oxygen transfer rate.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제22권4호
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• pp.273-288
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• 1997

우리나라 원전이 위치하고 있는 해안지역에서 빈번히 발생하는 해륙풍 등과 같은 국지순환에 따른 방사성 물질의 대기확산 특성을 알아보기 위해 월성원전 주변지역을 대상으로 삼차원 해륙풍 모델과 라그랑지안 입자확산모델을 이용하여 봄철 약한 북풍이 부는 맑은 날과 강한 북풍이 부는 맑은 날에 대해 방사성 물질 확산에 관한 삼차원 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션 결과, 해륙풍과 같은 국지순환의 발달여부에 따라 방사성 입자의 대기확산이 서로 다르게 나타남을 알 수 있었다. 또한 해륙풍의 해풍과 육풍의 풍향교체에 따른 입자의 재순환 현상이 대기중 농도분포에 중요한 역할을 하는 것을 확인할 수 있었다.

• 태양에너지
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• 제19권3호
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• pp.29-41
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• 1999

본 연구에서는 돌출된 단일 모듈이 부착된 수직 채널내의 3차원 자연대류 특성을 실험적으로 조사하였으며, 특히 모듈로부터 대류에 의한 열에너지 제거에 초점을 두었다. 채널내의 유동장은 smoke-method를 이용하여 가시화 하였다. 또한 채널내부, 수직벽면 및 모듈표면의 국소온도를 열전대와 열플럭스 센서를 이용하여 측정하여 복사와 전도에의한 열손실량을 계산하였다. 실험결과 대류열전달은 모듈 하부의 모서리 부근에서 가장 활발히 일어나고, 모듈 상부에서의 재순환영역은 열전달을 감소시킴을 알 수 있으며 임계 채널간격비를 예측할 수 있는 상관식을 레일리히수의 함수로 구하였다. 또한 $8.28{\times}10^3<Ra^*_c<3.48{\times}10^6$의 범위에서 수정 채널 레일리히수의 함수로써 평균 누셀트수와의 상관식을 구하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권3호
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• pp.237-243
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• 2010

본 논문에서는 수치해석과 공압실험으로 핀틀 로켓에 적용된 핀틀 형상이 추력과 항력에 미치는 영향을 분석 하여 제시하였다. 핀틀 움직임으로 노즐목 면적이 감소할 때 연소실 압력은 부드럽게 증가한다. 그리고 핀틀 몸체의 압력에 의한 추력은 연소실 압력에 비례하여 증가하였으며 노즐 벽면 압력에 의한 추력 보다 큰 값을 가졌다. 그리고 노즐 내부의 충격파가 핀틀 형상과 압력비에 따라 변하기 때문에 노즐 벽면 압력에 의한 추력은 연소실 압력에 무관하였다. 핀틀에 의한 항력은 연소실 압력과 무관하게 완전히 선형적인 핀틀 형상에 서 최소 크기를 가졌다.

• 생명과학회지
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• 제23권11호
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• pp.1365-1370
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• 2013

약 염기성 이온교환 수지에 cellulase를 고정화하였고 고정화 cellulase는 흡착 특성이 Langmuir 흡착 등온선을 잘 따랐다. pH와 온도에 대한 효소 활성은 고정화 효소가 우수한 특성을 보였다. 열에 대한 효소 활성은 1차식으로 감소하였고 고정화 효소가 자유 효소에 비해 열 안정성이 우수하였다. 초기 속도법을 통해서 자유 효소와 고정화 효소의 Michaelis-Menten 속도 상수를 결정하였고 속도상수 Km은 고정화 효소가 큰 값을 나타내었다. 충진층 반응기에서 셀룰로스의 전환 공정을 재순환에 의해 측정하였다. 투입되는 셀룰로스의 유량 변화에 대한 셀룰로스의 변환을 연속 공정에서 조사하였다. 장기 운전의 성능을 평가하기 위해 7일 통한 연속공정을 실시하였고 고정화 효소는 48%의 활성을 유지하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권4호
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• pp.44-54
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• 2018

예막 공기충돌형 방식의 희박 예혼합 예증발(LPP) 보조 분사기에 벤추리를 장착하여 분무 실험을 할 경우 액적의 낙수현상이 나타나며, 이는 액적의 불균일한 분포로 나타난다. 이를 해결하기 위해 벤추리의 출구 각도를 변화시켜 노즐목 부분에서 덤프면을 형성시켰다. 덤프면의 형성은 벤추리 출구에 재순환영역을 형성시키면서 미립화 성능을 개선하며 액적 낙수를 최소화하였다. 분사기의 불균일한 분무를 해결하기 위해 벤추리 내부의 유동 특성 및 분무의 SMD를 비교분석하였으며, 최종적으로 분무의 손실을 최소로 하며 분무를 향상시킬 수 있는 최적의 벤추리의 형상을 선정하였다.

• Wind and Structures
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• 제34권1호
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• pp.81-90
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• 2022

To better understand the vortex-induced vibration (VIV) characteristics of a 5:1 rectangular cylinder, the distribution of aerodynamic force and the non-dimensional power spectral density (PSD) of fluctuating pressure on the side surface were studied in different VIV development stages, and their differences in the stationary state and vibration stages were analyzed. The spanwise and streamwise correlations of surface pressures were studied, and the flow field structure partitions on the side surface were defined based on the streamwise correlation analysis. The results show that the variation tendencies of mean and root mean square (RMS) pressure coefficients are similar in different VIV development stages. The RMS values during amplitude growth are larger than those at peak amplitude, and the smallest RMS values are observed in the stationary state. The spanwise correlation coefficients of aerodynamic lifts increase with increase of the peak amplitude. However, for the lock-in region, the maximum spanwise correlation coefficient for aerodynamic lifts occurs in the VIV rising stage rather than in the peak amplitude stage, probably due to the interaction of vortex shedding force (VSF) and self-excited force (SEF). The streamwise correlation results show that the demarcation point positions between the recirculation region and the main vortex region remain almost constant in different VIV development stages, and the reattachment points gradually move to the tailing edge with increasing amplitude. This study provides a reference to estimate the demarcation point and reattachment point positions through streamwise correlation and phase angle analysis from wind tunnel tests.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.319-319
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• 2023

Flows of water in the environment (e.g. in a river or estuary) generally occur in complex conditions. This complexity can hinder a general understanding of flows and their related sedimentary processes, such as erosion and deposition. To gain insight in simplified, controlled conditions, hydraulic flumes are a popular type of laboratory research equipment. Linear flumes use pumps to recirculation water. This isn't appropriate for the investigation of cohesive sediments as pumps can break fragile cohesive sediment flocs. To overcome this limitation, the rotating annular flume (RAF) was developed. While not having pumps, a side-effect is that unwanted secondary circulations can occur. To counteract this, the top and bottom lid rotate in opposite directions. Furthermore, a larger flume is considered better as it has less curvature and secondary circulation. While only a few RAFs exist, they are important for theoretical research which often underlies numerical models. Many of the first-generation of RAFs have come into disrepair. As new measurement techniques and models become available, there is still a need to research cohesive sediment erosion and deposition in facilities such as a RAF. New RAFs also can have the advantage of being automatic instead of manually operated, thus improving data quality. To further advance our understanding of cohesive sediment erosion and deposition processes, a large, automatic RAF (1.72 m radius, 0.495 m channel depth, 0.275 m channel width) has been constructed at the Hydraulic Laboratory at Chungnam National University (CNU), Korea. The RAF has the ability to simulate both unidirectional (river) and bidirectional (tide) flows with supporting instrumentation for measuring turbulence, bed shear stress, suspended sediment concentraiton, floc size, bed level, and bed density. Here we present the current status and future prospect of the CNU RAF. In the future, calibration of the rotation rate with bed shear stress and experiments with unidirectional and bidirectional flow using cohesive kaolinite are expected. Preliminary results indicate that the CNU RAF is a valuable tool for fundamental cohesive sediment transport research.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.252-252
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• 2021

하천 합류부의 흐름거동은 단일 하천 흐름거동에 비해 복잡한 흐름 특성을 나타낸다. 하천의 본류와 지류가 만나는 합류지점에서는 유량비, 합류각의 변화에 따라 전단면(shear plane), 재순환류(recirculation zone)가 발생할 수 있다. 이러한 하천 합류부의 복잡한 흐름특성은 하상의 침식 또는 퇴적을 야기할 수 있고, 수심의 변화, 수생태 변화 등을 일으켜, 하천환경 변화에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 본 연구에서는 2차원 흐름해석모형 HDM-2D를 이용하여 하천합류부에서 2차원 흐름 모의를 수행하였으며, 합류각의 변화에 따른 흐름특성 변화를 분석했다. HDM-2D 흐름모의 결과의 검증을 위해 90° 각도의 합류수로에 대한 Weber et al.(2001)의 실험결과를 이용했다. 그 결과, 합류지점 하류에서 발생하는 재순환류 및 수위하강, 유속의 변화 등의 수치모의결과가 실험결과와 유사한 변화를 나타냈다. 지류 합류 각도의 변화에 따른 하류 흐름변화를 비교하기 위해 3가지 합류부 각도(30°, 45°, 60°)에 대해 흐름모의를 수행했다. 합류지점의 흐름특성을 분석하기 위해 합류지점의 계산격자를 세밀하게 구성했다. 합류지점 하류에서 발생하는 재순환류의 길이와 최대 폭의 변화로부터 재순환류 발생면적을 계산하였으며, 합류각도의 변화에 따른 흐름특성을 비교 분석 하였다. 흐름모의 결과, 본류와 지류의 합류각이 30°일 때 합류부 내측의 재순환류가 거의 발생하지 않았으며, 합류각이 45°이상일 때 합류각 증가에 따라 재순환류의 폭과 너비가 증가하는 결과를 나타냈다. 또한 합류각 증가에 의해 재순환류 발생 면적이 증가함에 따라 합류부 하류의 수심이 더 큰 폭으로 감소하는 결과를 나타냈다.