• 대한조선학회논문집
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• 제57권1호
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• pp.35-44
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• 2020

Propeller cavitation extent, pressure fluctuation induced by cavitation, pressure distribution on propeller blade, total velocity distribution and nominal wake distribution for a MR Taker were computed in both conditions of model test and sea trial using a code STAR-CCM⁺. Then some of the results were compared with model test data at LCT and full-scale measurement (Ahn et al (2014); Kim et al (2014)] in order to confirm the availability of a numerical prediction method and to get the physical insight of local flow around a ship and propeller. The nominal wake distributions computed and measured by LDV velocimeter on the variation of on-coming velocity show the wake contraction characteristics proposed by Hoekstra (1974). The numerical prediction of propeller cavitation extent on a blade angular position and pressure fluctuation level on each location of pressure sensors are very similar with the experimental results.

• 대한조선학회논문집
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• 제53권6호
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• pp.494-502
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• 2016

The accurate assessment of hull-appendage interaction in the early design stage is important to control the inflow to the propeller plane, which can cause undesirable hydrodynamic effects in terms of cavitation phenomenon. This paper describes a numerical analysis for the flow around a fully appended surface ship model for which KRISO has carried out a model test in the Large Cavitation Tunnel(LCT). This numerical study was performed with the LCT model test in a complementary manner for a good reproduction of the wake distribution of surface ships. A second order accurate finite volume method provided by a commercial computational fluid dynamics(CFD) program was used to solve the governing Reynolds Averaged Navier-Stokes(RANS) equations, where the SST $k-{\omega}$ model was used for turbulence closure. The numerical results were compared to available LCT experimental data for validation. The calculations gave good predictions for the boundary layer profiles on the walls of the empty cavitation tunnel and the wake at the propeller plane of the fully appended hull model in the LCT.

• Tribology and Lubricants
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• 제37권4호
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• pp.117-124
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• 2021

In this study, we perform a 3D CFD conjugate analysis according to the shape of the foil ramp of the air foil thrust bearing, analyze the flow characteristics inside the bearing, and compare the results corresponding to the two shapes. Air has a lower viscosity than lubricating oil. Therefore, the thrust runner of the bearing must rotate at high speed to support the load. The gap between thrust runner and foil is significantly smaller than that of the oil bearing. Hence, it is crucial to analyze the complex flow characteristics inside the bearing to predict the complex flow inside the bearing and performance of the bearing. In addition, flow characteristics may appear differently depending on the ramp shape of the bearing foil, which may affect bearing performance. In this study, we numerically analyze the main flow path of air flowing into the bearing and the secondary flow path used for cooling the bearing using the commercial CFD software ANSYS CFX and compare the flow characteristics for straight and curved foil ramp shapes. Notably, there is a difference in the speed of the flowing air according to the shape of the ramp, which affects the bearing performance.

• 한국해양공학회지
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• 제33권4호
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• pp.313-321
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• 2019

The prediction of the hydrodynamic performance of a planing hull vessel is an important and challenging topic for computational fluid dynamic (CFD) applications to naval hydrodynamics. In this paper, the resistance and planing attitude analysis for a Fridsma hull, which is a prismatic planing hull, in still water are numerically studied using OpenFOAM. OpenFOAM is an open source code package based on C++ libraries and the finite volume method (FVM) for the discretization of the RANS equation. The volume of fluid method (VOF) is used to capture the water-air interface and the SST ${\kappa}-{\omega}$ model is used for the turbulence simulation. The overset mesh method is used to capture the large motion of the hull at higher speeds. Before the extensive analysis, uncertainty analyses using various time steps and grid sizes were performed for one ship speed case of Fn = 1.19. The results of the present study are compared with those of a model test, other CFD research, and Savitsky's empirical formula. The results of the present study, following the trend of other CFD results, slightly over predict the resistance and under predict the sinkage and, more significantly, the trim.

• 융합정보논문지
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• 제9권8호
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• pp.155-163
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• 2019

수평원형관에서 나노입자인 산화알미늄과 기본유체인 물의 혼합인 나노유체에 대한 층류 혼합대류열전달현상을 유한체적법의 수치적 방법으로 규명하였다. 나노유체에 대하여 2상 혼합모델을 적용하였으며, 나노입자의 물성은 온도와 체적농도의 함수를 사용하였다. 수치해석에 적용한 모든 모델의 타당성 검증을 위하여 Kim등의 실험결과와 비교하였으며 좋은 결과를 얻었다. 벽면을 일정한 열유속으로 가열하므로 나노유체는 벽면부근에서 형성된 부력에 의하여 2차유동이 생성된다. Richardson수와 나노입자의 농도가 증가할수록 강한 2차유동이 형성되어 열전달을 향상시키게 된다. 또한 Richardson수와 나노입자의 농도가 증가하면 대류열전달계수와 전단응력도 증가한다. 이런 연구들은 열교환기의 성능향상을 위하여 나노유체를 적용하는데 기본자료로 활용이 가능하다. 이번 연구를 기반으로 향후 2중관형열교환기등 다양한 열교환기에 적용할 예정이다.

• 한국해양공학회지
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• 제33권5호
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• pp.400-410
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• 2019

In this study, the numerical code for the 3D nonlinear dynamic analysis of an SLWR (Steel Lazy Wave Riser) was developed using the lumped mass line model in a FORTRAN environment. Because the lumped mass line model is an explicit method, there is no matrix operation. Thus, the numerical algorithm is simple and fast. In the lumped mass line model, the equations of motion for the riser were derived by applying the various forces acting on each node of the line. The applied forces at the node of the riser consisted of the tension, shear force due to the bending moment, gravitational force, buoyancy force, riser/ground contact force, and hydrodynamic force based on the Morison equation. Time integration was carried out using a Runge-Kutta fourth-order method, which is known to be stable and accurate. To validate the accuracy of the developed numerical code, simulations using the commercial software OrcaFlex were carried out simultaneously and compared with the results of the developed numerical code. To understand the nonlinear dynamic characteristics of an SLWR, dynamic simulations of SLWRs excited at the hang-off point and of SLWRs in regular waves were carried out. From the results of these dynamic simulations, the displacements at the maximum bending moments at important points of the design, like the hang-off point, sagging point, hogging points, and touch-down point, were observed and analyzed.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제34권6호
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• pp.275-289
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• 2022

최근 연안에서 해상관광레저, 플로팅 건축 등의 사업발굴이 활발히 진행 중에 있어 해상조건에 적합한 부유식 구조물의 필요성이 대두되고 있다. 본 연구에서는 육상 이동이 가능한 단위 모듈의 수직 및 수평 적층으로 확장된 하이브리드 부유식 구조물의 안정성을 향상시키기 위해 수평감쇠판을 적용하였다. 적용된 수평감쇠판의 길이 변화에 따른 하이브리드 부유식 구조물의 거동 특성을 상용 프로그램인 ANSYS AQWA를 이용하여 분석하였다. 하지만 제안된 하이브리드 부유식 구조물의 경우 구조물에 의해 둘러싸인 유체영역이 존재하고 이로 인해 특정 주기에서 공진이 발생할 가능성이 있다. 따라서 구조물에 의해 둘러싸인 유체영역에 ANSYS AQWA에서 제공되는 감쇠존 효과를 고려하여 부유식 구조물의 거동 특성을 주파수 영역 수치해석을 통해 면밀하게 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.213-213
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• 2023

하천의 합류부는 두 하천이 만나 형성되는 지역으로 복잡한 혼합 거동을 보인다. 합류부에서는 실제로 수리 특성이 유황에 따라 다양하게 변화하고 수환경 특성도 함께 변화하며, 이로 인해 본류와 지류에 비해 다양한 생태학적인 종이 분포하는 등 환경적으로 중요구간 중 하나이다. 합류부의 혼합 거동을 이해하기 위해서는 다양한 유황에 따른 수체 혼합 거동을 2차류를 통해 분석하는 것이 중요하다. 해외의 경우 2차류의 패턴을 통해 합류부에서의 혼합 거동을 공간적으로 분석한바 있으나(Riley and Rhoads, 2012), 대부분의 연구들은 중·소규모의 하천을 대상으로 진행되어 대규모 하천에서의 확인은 미흡한 상태이다. 또한, 실제 현장에서 계측을 통한 데이터 획득과 후 처리의 어려움으로 인해 현재 국내에서는 2차류 패턴을 통해 대규모 하천 합류부의 혼합 거동을 확인한 사례는 전무한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 Sontek사의 ADCP를 통해 계측된 수리 데이터를 Rozovskii의 방법을 기반으로 한 2차류로 나타내 낙동강-금호강 합류부에서의 공간적인 수체 혼합을 확인하였다. 혼합거리를 판단하기 위해 합류 이후 혼합의 경계면(Shear Layer)에서 나타나는 2차류의 특이한 패턴(Helical motion)을 주요 지표(Index)로 사용하였다. 그리고, 수질 센서인 YSI EXO2의 수표면 전기전도도의 분포를 통해 합류부에서 본류와 지류의 혼합거리를 산정하였으며, 2차류의 패턴과 비교하였다. 분석 결과, 대규모 하천에서 2차류의 특이한 패턴이 존재함을 명확히 확인하였다. 본류와 지류의 모멘텀 비에 따라 서로 다른 패턴의 혼합양상을 2차류를 통해 확인할 수 있었으며, 2차류의 혼합 패턴과 전기전도도의 분포를 비교 분석하여 합류부에서의 혼합을 3차원적으로 해석하였다.

• 한국수산과학회지
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• 제34권1호
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• pp.43-50
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• 2001

규칙파, 불규칙파 및 파랑과 흐름이 공존하는 상태에서 프레임에 우리형 그물을 부착하여 구성되어 있는 가두리 시설의 운동특성을 분석하기 위하여 정사각형 및 원형 구조의 가두리 시설을 대상으로 예인 수조에서 수리 모형실험을 실시하였으며, 규칙파중 운동 특성은 선형 포텐셜 이론에 의한 수치 해석의 그것과 비교하였다. 그 결과는 다음과 같이 요약할 수 있다. 1) 규칙파중 모형 가두리 시설의 상하 및 종 동요는 전후 동요와는 달리 그물의 영향을 거의 받지 않았으므로 이 시설물의운동 특성중 가장 중요한 상하 동요를 해석하는 경우에는 그물을 제외하고 프레임만을 고려해도 된다는 것을 확인하였다. 2) 불규칙파중 및 파랑과 흐름이 공존하는 상태에서 모형 가두리 시설의 운동 특성은 입사파 주기의 2배 되는 고주파수에서 시설물의 고유 주기 등에 의해 동적 운동의 peak frequency가 나타남으로써 비선형 즉, 2nd order harmonic 성분이 존재하였다 3) 파동 및 흐름장에서 동요 특성이 정사각형에 비해 비교적 작게 나타난 원형이 파도, 조류 등 환경 조건이 거친 해역에 보다 적합한 것으로 판단되었다.

• 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.