• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 1998년도 추계 학술대회논문집
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• pp.133-140
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• 1998

A Navier-Stokes code based on a unstructured finite volume method is used to simulate the MIT flapping foil experiment. A low Reynolds number $k-{\varepsilon}$ turbulence model is used to close the Reynolds averaged Navier-Stokes equations. Computations are carried out for a domain involving two flapping foils and a downstream hydrofoil. The computational domain is meshed with unstructured quadrilateral elements, partly structured. Numerical solutions show good agreement with experiment. Unsteadiness inside boundary layer is entrained when a unsteady vortex impinge on the blade surface. It shoves that local peak value inside the boundary layer and also local minimum near the edge of boundary layer as it developes along the blade surface. The unsteadiness inside the boundary layer is almost isolated from the free stream unsteadiness and being convected at local boundary layer speed, less than the free stream value.

• 대한기계학회논문집B
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• 제21권6호
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• pp.793-803
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• 1997

This experimental study was mainly investigated on the swirl flow characteristics in the cylinder generated by a helical intake port. LDA system was used for the measurement of in-cylinder velocity fields. Tangential and axial velocity profiles, with varying valve lifts, valve eccentricity ratios and axial distance, were measured. When the intake valve was set in the cylinder center, we could find that in-cylinder swirl flow fields were composed of a forced vortex motion and a free vortex motion in the vicinity of the cylinder center and the cylinder wall respectively. In case of valve eccentricity ratio, N$_{y}$ = 0.45, the vortex flow which rotates to the opposite direction of a main rotating flow in the cylinder was found. And the reverse flow toward the cylinder head surface was also found in axial velocity profile and it showed the tendency of the linear decrease in the region of 0.leq.Y/B.leq.1.2.2.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제6권2호
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• pp.206-218
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• 2014

The wave attenuation by floating breakwaters in high amplitude waves, which can lead to wave overtopping and breaking, is examined by numerical simulations. The governing equations, the Navier-Stokes equations and the continuity equation, are calculated in a fixed Cartesian grid system. The body boundaries are defined by the line segment connecting the points where the grid line and body surface meet. No-slip and divergence free conditions are satisfied at the body boundary cell. The nonlinear waves near the moving body is defined using the modified marker-density method. To verify the present numerical method, vortex induced vibration on an elastically mounted cylinder and free roll decay are numerically simulated and the results are compared with those reported in the literature. Using the present numerical method, the wave attenuations by three kinds of floating breakwaters are simulated numerically in a regular wave to compare the performance.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권2B호
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• pp.179-189
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• 2010

본 연구에서는 수치모의를 통하여 전단면 식생 수로에서 와도의 생성을 분석하였다. 지배방정식에서 난류 폐합을 위해 레이놀즈응력모형을 이용하였다. 거친 하상-매끄러운 측벽 및 매끄러운 하상-거친 측벽을 갖는 개수로 흐름을 수치모의하여 서로 다른 형태의 이차흐름 구조가 형성되는 것을 확인하였다. 즉, 거친 하상 조건에서는 자유수면 이차흐름의 규모가 감소되고, 거친 측벽 조건에서는 자유수면 이차흐름의 구조가 더 커지는 것으로 나타났다. 또한 전단면 식생 수로를 수치모의하여 수심 크기의 바닥 이차흐름이 형성되고, 식생 밀도가 증가함에 따라 자유수면 이차흐름이 점차 사라지는 것을 확인하였다. 또한 이차흐름 생성에 중요한 역할을 하는 난류의 비등방성 및 레이놀즈응력 분포를 식생밀도에 따라 살펴보았다. 한편, 와도 방정식을 분석한 결과, 비식생 수로의 경우 벽 및 수면 경계 근처에서는 난류 비등방성에 의한 생성항이, 경계와 떨어진 곳에서는 레이놀즈응력에 의한 생성항이 와도 생성에 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다. 그러나 식생 수로에서는 이러한 특성이 사라지는 것으로 확인되었다. 또한 비식생 수로에서는 바닥과 수면에서의 와도 생성이 강하게 발생되지만, 식생 수로에서는 바닥과 식생 높이에서 와도 생성이 크게 발생되는 것으로 나타났다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제13권4호
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• pp.126-134
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• 2008

We developed a three dimensional Navier-Stokes code based on the level set method to simulate two phase flows with high density ratio. The Navier-Stokes equations with consideration of the surface tension effects are solved by using SIMPLE algorithm on a non-staggered grid. The present code is validated by simulating two test problems. First one is to simulate a rising bubble inside a cube. The thickness of the interface of the bubble is shown to affect the pressure distribution around the interface. As the thickness decreases, the pressure field around the interface becomes more oscillatory. As the bubble rises, a ring vortex is shown to form around the interface and the bubble eventually develops into an ellipsoidal shape. Merge of two bubbles inside a container is secondly tested to show the robustness of the present code for two phase flow simulation. Numerical results show stable and reliable behavior during the process of merging of two bubbles. The velocity and pressure fields around the interface of bubbles are shown oscillation free during the merging of two bubbles.

• 대한기계학회논문집B
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• 제27권6호
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• pp.693-700
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• 2003

The effect of the configuration of the nozzle and the impinging surface on the characteristics of the hole-tones has been experimentally investigated. It is found that the plate-tone is a special case of hole-tones, where the hole diameter is zero. The jet velocity range for hole-tones is divided into the low velocity region associated with laminar jet and the high velocity region with turbulent jet. The frequency of the tone is that for the shear layer instability at the nozzle exit or that attainable by a cascade of vortex pairing process with increase of the impinging distance. When the distance is longer than one diameter the frequency decreases to the terminal value near the preferred frequency of the column mode instability, in the range 0.23< $St_d$<0.53, where $St_d$ is the Strouhal number defined by $fd/U_J$, f the frequency, d the nozzle diameter, and $U_J$ the exit velocity. While the convection speed of the downstream vortex, in the present study, is almost constant at low-speed laminar jet, it increases with distance at high-speed turbulent jet. As the frequency increases, the convection speed decreases in the low frequency range corresponding to the preferred mode, in agreement with the existing experimental data for a free jet.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권1호
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• pp.506-514
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• 2014

최근 국내에서 도심지 홍수로 인한 피해 발생이 증가하면서 차집된 다량의 강우를 일시에 배출할 수 있는 와류 유입구에 대한 관심이 증가하고 있다. 이 중 접선식 유입구는 구조가 단순하고 크기가 작아 적용성이 높으나 설계 유량보다 작은 유량에 대해서 와류가 형성되지 못하는 단점이 있다. 본 연구에서는 이를 보완하여 새롭게 제안된 2가지 종류의 복단면형 접선식 와류 유입구의 수리 특성을 3차원 수치모의를 통해서 분석하였다. 기존에 제시된 한계수심 이론과 자유 배수 조건 이론을 이용하여 복단면 형상의 접선식 와류 유입구의 특성을 흐름 상태, 수면형, 수심-유량 관계, 공기 기둥 면적비 측면에서 분석하였다. 종합적인 수리 특성 분석 결과 완경사형 복단면 접선식 유입구가 최적안으로 판단되나 설계 유량이 작은 경우에는 급경사형 복단면도 가용한 것으로 나타났다.

• 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.

• 해양환경안전학회지
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• 제25권6호
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• pp.795-801
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• 2019

층류 경계층 내 반구에 의해 유기되는 말굽와류를 흡입 제어했을 때 후류영역에서의 마찰저항 변화를 측정하였다. 이를 위해 회류수조에서 유동가시화를 실시하여 최적의 자유유속, 반구 크기 및 흡입제어 구멍 크기를 결정하였고, 반구 후류영역에 설치된 평판과 연결된 동력계로 표면 마찰저항 감소를 측정하는 실험을 수행하였다. 평판에 설치된 반구 전방에는 유입 유동에 의해 반구를 감싸는 말굽와류가 생성되며 그 주위 와도 방향에 의해 후류영역으로는 빠른 유속의 유동이 유입되어 머리핀 와류 생성을 촉진시킨다. 따라서 반구 전방에 생성되는 말굽와류 세기를 흡입 제어에 의해 약화시킴으로써 반구 좌우측으로 길게 형성된 유속방향 와류가 후류영역으로 공급하는 에너지는 감소하게 된다. 즉, 반구 전방의 말굽와류를 제어함으로써 후류영역으로부터 생성되는 헤어핀 와류 발생 주파수가 줄어 들게 된다. 염료 주입을 이용한 유동 가시화 영상을 해석한 결과로 머리핀 와류의 발생 빈도가 흡입제어에 의해 36.4 % 감소되었고, 후류영역에서 측정된 표면 마찰저항은 2.3 % 감소되는 것으로 나타났다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제24권6호
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• pp.777-784
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• 2000

A Navier-Stokes code based on an unstructured finite volume method is used to simulate the MIT flapping foil experiment. A low Reynolds number ${\kappa}-{\varepsilon}$ turbulence model is used to close the Reynolds averaged Navier-Stokes equations. Computations are carried out for the whole experimental domain involving two flapping foils and a downstream hydrofoil. The computational domain is meshed with unstructured quadrilateral elements, partly structured. Numerical solutions show good agreement with experiment. The first harmonics of the velocity in the boundary layer shows local peak value inside the boundary layer and also local minimum near the edge of boundary layer. It is intensified as it develops along the blade surface. This is shown to be caused as the unsteadiness inside the boundary layer is being convected at a speed less than the free stream value. It is also shown that there is negligible mixing of the unsteadiness between the boundary layer and the free stream.