• 한국해양공학회지
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• 제33권3호
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• pp.280-288
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• 2019

A submerged breakwater is one of the coastal structures used to reduce wave energy and coastal erosion. However, a submerged breakwater has a negative aspect in that a strong rip current occurring around an open inlet due to a difference in mean water levels at the front and rear sides of the structure leads to scouring. Such scouring has a bad effect on its stability. In order to eliminate this kind of demerit, this study investigated an artificial reef of the overflow type with openings. We also developed a program where the flows around the artificial reef of the overflow type could be analyzed numerically. An unstructured grid system was used to cover the various geometries, and the level set method was applied to treat the movement of the free surface. To verify these numerical schemes, hydraulic physical tests were performed on the submerged breakwater and double breaking type artificial reef. Then, the wave height and velocity distribution around the reef were examined using the experimental results. Comparisons between the results of hydraulic and numerical tests showed reasonable agreement.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권6B호
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• pp.643-651
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• 2008

본 연구에서는 횡방향 언덕-저면의 하상형상을 갖는 개수로 흐름을 수치모의 하였다. 곡선좌표계에 대한 지배방정식을 유도하고, 난류폐합을 위해 Speziale(1987)가 제안한 비선형 $k-{\varepsilon}$ 모형을 이용하였다. 개발된 모형의 개수로 흐름에 대한 적용성 및 모형 상수의 민감도를 분석하기 위해 직사각형 개수로 흐름을 수치모의 하였다. 그 결과 모형상수 $C_D$와 $C_E$는 각각 이차흐름 강도 및 난류의 비등방성에 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 또한 비선형 $k-{\varepsilon}$ 모형이 자유수면에서 발생되는 난류의 비등방성을 정확히 모의할 수 없는 것으로 나타났으나, 전반적인 이차흐름 분포는 비교적 잘 예측하는 것으로 확인되었다. 한편 개발된 모형을 이용하여 횡방향 하상형상을 갖는 개수로 흐름을 수치모의하고 기존의 실험 결과와 비교하였다. 그 결과 비선형 $k-{\varepsilon}$ 모형이 하상형상의 언덕과 저면에서 발생되는 상향류 및 하향류를 비교적 정확히 예측하는 것으로 나타났으며, 계산된 주흐름방향 평균유속 및 난류구조 역시 기존의 실험 결과와 잘 일치하였다. 그러나 비선형 $k-{\varepsilon}$ 모형은 하상형상의 저면을 향하는 하향류를 과소 산정하는 것으로 확인되었다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제20권1호
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• pp.37-44
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• 2017

하나의 시스템 내에 2개 이상의 상이 다른 유체가 존재할 시에는 다상유동에 의한 복장성이 존재하며, 이는 해석의 어려움이 따른다. 두 개 이상의 상이 다른 다상유동은 유동 및 경계면에 영향을 끼치지 때문에, 불안정성과 같은 비선형 유동이 나타나게 된다. 여러 종류의 불안정성 중 레일리히-테일러 불안정성은 대표적인 예로 알려져 있다. 본 연구에서는 밀도차가 레일리히-테일러 불안정성에 미치는 영향을 조사하기 위해 다양한 Atwood 수를 선정하였으며, 초기 경계면 형상 역시 다양한 형태를 설정하고 시뮬레이션 하였다. 본 연구에서 사용된 입자법인 MPS(Moving particle simulation)은 이러한 다상유동에서 널리 쓰이지는 않았으나, 다상유동을 위한 입자간 상호 연성 모델인 자가-부력 항, 표면 장력 항과 경계면 경계 조건 항을 추가로 사용하여 수치해석이 가능하게 하였다. 본 연구에서 새로이 개발된 다상유동형 입자법을 이용하여 고려된 경우들에 대해 수치해석을 수행하였으며, 각각의 결과들을 비교 분석하였다. 또한 레일리히-테일러 불안정성에 기인한 유동의 속도를 측정하여 포텐셜 기반의 이론값과의 비교를 통해 경향성이 일치함을 알 수 있었다. 이론값과의 크기의 차는 포텐셜 기반의 이론값에서는 고려가 힘든 비선형성에 기인한다고 사료된다.

• 대한기계학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.725-733
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• 1990

본 연구에서는 Raju등의 연구의 확장으로 일정한 온도로 유지되는 경사진 평 판에 대하여 혼합대류 전 영역에 유효한 부력계수(.xi.)로서 (1+Gr$^{2}$$_{x}$cos.gamma./ Re$^{4}$$_{x}$)$_{-1}$를 적용하여 비상사 경계층 방정식을 유도하였다. 또한 적분 형 경계조건을 가진 편미분 경계층방정식을 유한차분법으로 Keller와 Cebeci의 Box scheme을 6차로 적용하여 수치해석하였다. 부력계수가 큰 영역에서 Mucoglu등의 해 석적 연구결과는 일정한 온도와 45˚의 경사를 유지하는 평판에 대한 Ramachandran의 실험적 연구결과와 약 10%정도 벗어난다. 이에 Ramachandran의 실험적 연구를 해석 적으로 재고찰하였다.하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제43권10호
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• pp.911-920
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• 2010

저수지와 같은 갇혀진 수체는 상류에서 유입되는 오염물질 뿐만 아니라 성층현상에 의해서도 오염될 수 있다. 갇혀진 수체에서의 연직순환은 이러한 오염을 줄이는데 중요한 역할을 하는데, 연직순환을 일으키는 인자로는 빛의 입사, 바람, 물의 온도 및 열의 확산 등이 있으며, 그중에서도 가장 중요한 것은 바람의 영향이다. 그러므로 성층화된 흐름에서 바람에 의해 발생하는 연직순환에 대한 수치모형을 개발하고 적용하는 것이 필요하다. 본 연구는 수온성층흐름을 해석할 수 있는 3차원 수치모형을 제시하였다. 유속성분은x-축과 y-축 방향에서의 운동량방정식으로부터 3단계에 걸쳐 계산되고, 자유수면 변위와 온도변화 등의 스칼라양은 각각 자유수면방정식과 이송-확산 방정식으로부터 계산된다. 본 연구에서 제시한 모형의 정확도를 검증하기 위하여 정사각형수조에서 진동하는 자유수면의 해석해와 비교하였고, 성층화된 흐름에서 발생하는 연직순환에 대하여 수치모의를 실시하였다. 그 결과, 본 연구에서 개발된 수치모형이 흐름 내부의 현상을 잘 묘사함을 알 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권12호
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• pp.1017-1026
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• 2016

두 가지의 비표면 가시화 기법과 이들 기법의 와류 적용 예를 기술한다. 두 가지 가시화 기법 중 하나는 전통적인 연기선 기법이고, 또 다른 하나는 가정용 초음파 가습기에서 발생하는 미세 수적을 사용하는 기법이다. 연기선 기법은 공기 흐름 속도에 제한이 있으며(0.07 mm 지름의 연기선의 경우 약 5 m/sec), 오염의 문제점이 있지만 매우 정교하고 선명한 연기 유맥선 시트를 발생시킬 수 있다. 이 기법은 3차원 날개의 날개 끝 와류의 가시화에 적용되었다. 초음파 가습기 미세 수적 기법은 연기선 기법에 비하여 공기 흐름 속도를 보다 크게 할 수 있으며(10 m/sec 이상), 독성과 오염의 문제를 해결할 수 있다. 초음파 가습기 미세 수적 기법은 정점 스트레이크를 가지는 이중 삼각날개에서 발생하는 복잡한 와류 시스템의 가시화에 성공적으로 적용되었다.

• 오토저널
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• 제2권1호
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• pp.21-31
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• 1980

Two phase boundary layer equations of laminar filmwise condensation are solved by an approximate integral method under the following condition; saturated vapour flows vertically downward over a cooled surface of uniform temperature, the condensate film is so thin that the inertia and convection terms are neglected. The following conclusions are drawn under the above assumptions. 1. free convection In case of the linear temperature profile in a liquid film, numerical results for the average coefficients of heat transfer may be expressed as N $u_{m}$=4/3,(G $r_{l}$ /4.H)$^{1}$4/ and in case of the quadratic profile, numerical results may be expressed as N $u_{m}$=2/1.682,(G $r_{l}$ /H)$^{1}$4/. 2. Forced convection When the temperature profile is assumed to be linear in a liquid film, numerical results fir the average heat transfer coefficients may be expressed as N $u_{m}$=(A, R $e_{l}$ /H)$^{1}$2/. This expression is compared with the experimental results hitherto reported; For theoretical Nusselt number (N $u_{m}$)$_{th}$<2*10$^{4}$, the experimental Nusselt number (N $u_{m}$)$_{exp}$ is on the average larger than theoretical Nusselt number (N $u_{m}$)$_{th}$ by 30%. For (N $u_{m}$)$_{th}$>2*10$^{4}$, experimental Nusselt number (N $u_{m}$)$_{exp}$ is about 1.6 times as large as theoretical Nusselt number (N $u_{m}$)$_{th}$. These large deviation may be caused by the presence of turbulence in the liquid film. In case of the quadratic temperature profile in a liquid film, numerical results for the average coefficients of heat transfer may be expressed as N $u_{m}$'=(2,A,Re/H)$^{1}$2/. This formular shows that theoretical Nusselt number (N $u_{m}$)$_{th}$ is larger than experimental Nusselt number (N $u_{m}$)$_{exp}$ by 60%. It is speculated that when the temperature difference between cooled surface and saturated vapour is small, temperature profile in a liquid film is quadratic.quadratic.. quadratic.quadratic..atic..

• 한국해양공학회지
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• 제31권6호
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• pp.388-396
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• 2017

A Lagrangian approach based computational fluid dynamics (CFD) was used to simulate large and/or sharp deformations and fragmentations of interfaces, including free surfaces, through tracing each particle with physical quantities. According to the concept of the particle-based CFD method, it is possible to apply it to both fluid particles and solid particles such as sand, gravel, and rock. However, the presence of more than two different phases in the same domain can make it complicated to calculate the interaction between different phases. In order to solve multiphase problems, particle interaction models for multiphase problems, including surface tension, buoyancy-correction, and interface boundary condition models, were newly adopted into the moving particle semi-implicit (MPS) method. The newly developed MPS method was used to simulate a typical validation problem involving dam breaking. Because the soil and other particles, excluding the water, may have different viscosities, various viscosity coefficients were applied in the simulations for validation. The newly developed and validated MPS method was used to simulate the mobile beds induced by broken dam flows. The effects of the viscosity on soil particles were also investigated.

• 한국결정성장학회지
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• 제7권4호
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• pp.536-547
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• 1997

축방향으로 균일한 자장이 가하여진 Czochralski 도가니에서 도가니와 성장결정이 다양한 각속도로 회전하는 경우에 대하여 유동장, 온도장 및 산소의 농도장이 수치적으로 연구되었다. 도가니 벽의 가열에 의한 부력의 효과와 자유표면에서 온도차이에 의한 열모세관효과로 인한 용융물질의 유동은 도가니와. 성장결정의 회전에 따른 원심력에 의하여 차등적으로 억제될 수 있다. 이 원심력에 가장 큰 영향을 주는 인자는 도가니의 회전속도이며 이것이 초크랄스키 결정성장과정에서 속도장, 온도장, 농도장에 큰 영향을 주고 있다. 도가니의 회전속도가 작을 때에는 성장결정의 회전이 원심력을 효과적으로 발생시킨다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제20권3호
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• pp.20-26
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• 2015

This paper introduces a computational method for analysis of the 6-DOF motions of a ship in waves using an overset grid technique which consists of inner and outer domains for representing body motions and numerical wave tank, respectively. High order interpolation scheme is employed to increase numerical accuracy over the interface where physical values, such as velocities and pressure, interact between the inner and outer domains. The numerical schemes and algorithm are addressed in the present paper. An application to motion of KCS container carrier in head waves is presented, and the comparison of responses on heave and pitch motions shows good agreement with those of model tests.