• 설비공학논문집
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• 제24권3호
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• pp.247-255
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• 2012

Numerical calculations are carried out for the natural convection in a square enclosure with two hot cylinders induced by temperature difference between a cold outer rectangular cylinder and two hot circular cylinders. A two-dimensional solution for unsteady natural convection is obtained, using the immersed boundary method (IBM) to model two inner circular cylinders based on finite volume method, for different Rayleigh numbers varying over the range of $10^3$ to $10^5$. The study goes further to investigate the effect of the location of two cylinders on the heat transfer and fluid flow. The location of inner circular cylinders is changed vertically along the center-line of square enclosure. The changes of heat transfer quantities have been presented.

• 대한기계학회논문집B
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• 제29권1호
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• pp.139-150
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• 2005

The present study has numerically investigated two-dimensional laminar flow over a circular cylinder with a uniform planar shear, where the free-stream velocity varies linearly across the cylinder. Numerical simulations using the immersed boundary method are performed for the ranges of $50{\le}Re{\le}160,\;K{\le}0.2$, and B=0.1 and 0.05 where Re, K and B are the Reynolds number, the non-dimensionalized velocity gradient and the blockage ratio, respectively. Results show that the flow depends significantly on B as well as Re and K. It is found, especially, that the blockage effect accounts for some causes of apparent discrepancies among previous studies on the flow. With increasing K, the vortex shedding frequency and the mean drag stay nearly constant or slightly decrease whereas the mean lift, acting from the higher-velocity side to the lower, increases linearly. Flow statistics as well as instantaneous flow fields are presented to identify the characteristics of the flow and then to understand the underlying mechanism.

• 설비공학논문집
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• 제22권11호
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• pp.767-772
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• 2010

The incompressible viscous flow past a sphere under forced oscillation is numerically investigated at a Reynolds number of 300. The immersed boundary method is used to handle the sphere oscillating vertically to the streamwise direction. There are two important variables to characterize the oscillating state of a sphere. One is an oscillating amplitude normalized by the sphere diameter is set as a fixed number of 0.2. Another is the frequency ratio which is defined by $f_e/f_o$, where fe and fo are the excited frequency and the natural frequency of vortex shedding for the stationary sphere. In this study, three different frequency ratios of 0.8, 1.0 and 1.2 are considered. The results show a periodic flow with hairpin vortices shedding from upper and lower positions as well as vortical legs obliquely extended by oscillating motion of sphere. The enveloping vortical structure experience rupture twice in one period of oscillation. As the frequency of oscillation is increased, the vortical legs are getting shorter and eventually the hairpin vortices are much closer to the adjacent one.

• Journal of Advanced Research in Ocean Engineering
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• 제4권4호
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• pp.146-162
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• 2018

The unsteady problem of a rigid body impact onto a floating plate is studied. Both the plate and the water are at rest before impact. The plate motion is caused by the impact force transmitted to the plate through an elastic layer with viscous damping on the top of the plate. The hydrodynamic force is calculated by using the second-order model of plate impact by Iafrati and Korobkin (2011). The present study is concerned with the deceleration experienced by a rigid body during its collision with a floating object. The problem is studied also by a fully-nonlinear computational-fluid-dynamics method. The elastic layer is treated with a moving body-fitted grid, the impacting body with an immersed boundary method, and a discrete-element method is used for the contact-force model. The presence of the elastic layer between the impacting bod- ies may lead to multiple bouncing of them, if the bodies are relatively light, before their interaction is settled and they continue to penetrate together into the water. The present study is motivated by ship slamming in icy waters, and by the effect of ice conditions on conventional free-fall lifeboats.

• Computers and Concrete
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• 제30권5호
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• pp.323-337
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• 2022

This paper proposes a numerical model to simulate the rotational behavior of steel fiber in fresh cement-based materials in the presence of a magnetic field. The results indicate that as the aspect ratio of fiber increases, the required minimum magnetic field intensity to make fiber rotate in viscous fluid increases. The optimal magnetic field intensity is 0.03 T for aligning steel fiber in fresh cement-based materials to ensure that the applying time of the magnetic field can be conducted concurrently with the vibrating process to increase the aligning efficiency. The orientation factor of steel fiber in cement mortar can exceed 0.85 after aligning by 0.03 T of the uniform magnetic field. When the initial angle of the fiber to the magnetic field direction is less than 10°, the magnetic field less than 0.03 T cannot make the fiber overcome the yield stress of fluid to rotate. The coarse aggregate in steel fiber-reinforced concrete is detrimental to the rotation and alignment of the steel fiber. But the orientation factor of ASFRC under the 0.03T of the magnetic field can also exceed 0.8, while the orientation factor of SFRC without magnetic field application is around 0.6.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권12호
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• pp.1240-1246
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• 2010

내경 1.5 mm, 외경 4.8 mm를 갖는 엔탈피 탐침을 설계 제작하고, 17 kW급 비이송식 직류 아크히터로부터 나오는 고엔탈피 Ar 아크 플라즈마 유동의 중심축을 따라 삽입하면서 탐침 첨두가 파괴될 때까지 온도와 속도를 측정하였다. 이 실험으로부터, 설계된 엔탈피 탐침은 대기압 조건에서 최대 12,000 K 의 온도와 600 m/s 의 속도를 갖는 고엔탈피아크 플라즈마 유동장에 대해 탐침 첨두의 파괴 없이 동작할 수 있음을 관찰하였다. 탐침첨두에서 형성되는 비압축성 열경계층 및 열속 방정식으로부터 이 경우의 아크 플라즈마 유동은 약 ${\sim}5{\times}10^7\;W/m^2$의 열속 부하를 전달한 것으로 추측되었다. 이로부터, 설계된 엔탈피 탐침은 $0{\sim}5{\times}10^7\;W/m^2$의 열속 범위 내에서 다양한 형태의 아크히터로부터 발생되는 넓은 범위의 플라즈마 온도, 속도 및 농도를 동시에 측정할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.69-69
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• 2011

본 논문에서는 비정상 상태의 비압축성 유동장을 해석하기 위하여 물체맞춤격자방법이 아닌 가상경계법을 사용하였다. 가상경계법은 구조격자를 사용하여 구조물 경계면에서 Momentum Forceing을 사용하여 가상의 경계를 만들어 유동장을 해석하는 방법이다. Navier-Stoke 방정식의 수치 이산화 방법으로 Kim et al(1985)이 사용한 Fractional Step Method(FSM)을 사용하였다. 시간에 대하여 semi-implicit FSM를 사용하였고, 확산항에 대해서는 2차 정확도의 Crank-Nicolson Method를 대류항은 3차 정확도의 Runge-Kutta Method를 사용 하였다. 본 연구에서는 가상경계법을 이용한 유동장 해석이 교량 단면에 대하여 수치해석이 가능한지 검토하였다. 가상경계법은 현재 많은 연구가 유선형의 구조물에 대하여 수행되어 오고 있다. 교량 단면과 같은 각 진 구조물에 대한 검토는 아직 미비한 실정이다. 가상경계법에서 다루고 있는 구조물 경계면에서의 Momentum Forcing 방법이 유선형의 구조물에 맞추어 연구가 진행되었기 때문이다. 먼저 본 연구의 프로그램을 검증하기 위하여 원형 실린더에 대하여 가상경계법을 적용한 결과 Re 수 200에서 Strouhal Number, 양력계수, 항력계수를 이전 연구 결과와 비교하였다. Williamson(1988)과 Zhang(1995)의 연구결과와 유사한 결과를 얻을 수 있다. 그리고 교량의 단면과 같은 각진 구조물(Bluff Body)에 대하여 가상경계법 적용하였다. 본 논문의 연구에서 평가 대상으로 하고 있는 2차원 교량 단면에 대하여 유동장 해석을 하였다. 본 논문에서 정량적인 유체력과 유동장에 대한 비교 및 검토가 이루어지지 못했지만 압력장과 유선의 형태가 이론적인 값을 벗어나지 않고 있는 것으로 확인 되었다. Re 수 2700에서 전산 해석을 수행하였으며, 교량 단면 주위의 압력계수와 박리현상 그리고 후류에서의 Vortex shedding 현상이 모두 적절한 분포가 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 가상경계법을 이용하여 각진 구조물에 대한 주위 유동장해석에 대한 가능성을 확인하였으며, 풍동실험과의 결과비교를 통하여 가상경계법을 이용하여 교량 단면 주위의 유동장 해석 결과를 정량적으로 비교할 것이다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.55-62
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• 2004

본 논문에서는 유중가스 분석법을 이용하여 실리콘 유입변압기를 효과적으로 진단할 수 있는 전문가 시스템의 개발에 관하여 연구하였다. 변압기 진단 방법은 유입기기에 대한 진단 방법으로서 현재까지 많은 연구가 진행되어 왔고 비교적 효과적인 분석법으로서 신뢰를 얻고 있는 유중가스분석법을 이용하였다. 그러나 유중가스 분석법은 경계 및 규칙의 불확실성이 필연적이기 때문에 이를 처리하기 위하여 소속정도 및 퍼지척도를 적용하여 해결하였다. 개발한 전문가 시스템은 크게 지식베이스 모듈, 추론엔진 모듈, 사용자 인터페이스 모듈로 이루어져 있으며, 지식베이스 모듈은 규칙을 이용한 지식표현을 사용하였고, 추론엔진 모듈은 후방향 추론을 이용하고, 퍼지규칙을 도입하였다. 사용자 인터페이스 모듈은 현장의 사용자가 쉽게 사용할 수 있도록 GUI 환경으로 구성하였다. 또한 변압기 개개의 이력 관리를 통하여 좀 더 효과적인 진단을 할 수 있도록 전문가 시스템을 데이터베이스와 연계하였다. 제안한 전문가 시스템에 대하여 실리콘유의 유중가스 데이터를 이용하여 검증한 결과 모든 사례에 대하여 정확한 판단 결과를 얻음으로써 실리콘 유입변압기를 효과적으로 진단할 수 있음을 증명하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제29권5호
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• pp.577-589
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• 2005

The present study has numerically investigated two-dimensional laminar flow over a steadily rotating circular cylinder with a uniform planar shear, where the free-stream velocity varies linearly across the cylinder. It aims to find the combined effect of rotation and shear on the flow. Numerical simulations using the immersed boundary method are performed for the ranges of $-2.5{\le}\alpha{\le}2.5$ and $0{\le}K{\le}0.2$ at a fixed Reynolds number of Re=100, where a and K are respectively the dimensionless rotational speed and velocity gradient. Results show that the positive shear, with the upper side having the higher free-stream velocity than the lower one, favors the effect of the counter-clockwise rotation $(\alpha<0)$ but countervails that of the clockwise rotation $(\alpha>0)$. Accordingly, the absolute critical rotational speed, below which vortex shedding occurs, decreases with increasing K for $(\alpha>0)$, but increases for $\alpha>0$. The vortex shedding frequency increases with increasing \alpha (including the negative) and the variation becomes steeper with increasing K. The mean lift slightly decreases with increasing K regardless of the rotational direction. However, the mean drag and the amplitudes of the lift- and drag-fluctuations strongly depend on the direction. They all decrease with increasing K for $\alpha>0$, but increase for $\alpha<0$. Flow statistics as well as instantaneous flow folds are presented to identify the characteristics of the flow and then to understand the underlying mechanism.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권8호
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• pp.739-747
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• 2010

고온의 내부 원형 실린더가 존재하는 저온의 사각 밀폐계 사이의 온도차이에 의해 발생하는 자연대류에 관해 수치해석을 수행하였다. 본 연구는 내부의 원형 실린더를 표현하기 위해 유한 체적법에 기초한 가상 경계법을 사용하여 Ra = $10^7$ 에서 2 차원 비정상상태의 자연대류 현상에 대한 해를 얻었다. 더욱이 밀폐계의 수직 중심선에 따른 내부 원형 실린더의 위치 변화에 의한 열전달과 유동에 관한 영향을 연구하였다. 내부원형 실린더의 위치 변화에 따라 자연대류 현상은 비정상상태에서 정상상태로 변화 되었다. 연구 결과 두가지의 임계 위치를 얻을 수 있었다. 하부 경계는 0.05 인 지점이고 상부경계는 0.18 인 지점이다. 하부 경계와 상부 경계의 사이의 위치에서는 열 및 유동장이 정상상태임을 알 수 있었다.