• Wind and Structures
• /
• 제19권4호
• /
• pp.389-404
• /
• 2014

The flow characteristics of a circular cylinder surrounded by an outer permeable cylinder were experimentally investigated using Particle Image Velocimetry Technique in deep water flow. In order to consider the effects of diameter and porosity of the outer cylinder on flow structures of the inner cylinder, five different outer cylinder diameters (D=37.5, 52.5, 60, 75 and 90 mm) and eight different porosities (${\beta}$=0.4, 0.5, 0.6, 0.65, 0.7, 0.75, 0.8 and 0.85) were selected. During the experiments, the diameter of inner cylinder was kept constant as d=30 mm. The depth-averaged free-stream velocity was adjusted as U=0.156 m/s, which corresponds to the Reynolds number of Re=5000 based on the inner cylinder diameter. It has been concluded that both the outer permeable cylinder diameter and the porosity have important influences on the attenuation of vortex shedding in the wake region. The presence of outer permeable cylinder decreases the magnitude of Reynolds shear stress and turbulent kinetic energy compared to the bare cylinder case. Moreover, the spectral analysis of vortex shedding frequency has revealed that the dominant frequency of vortex shedding downstream of the cylinder arrangement also reduces substantially due to the weakened Karman shear layer instability.

• 한국가스학회지
• /
• 제25권1호
• /
• pp.14-19
• /
• 2021

열교환기 관군에서 덕트 입구의 속도가 일정한 경우와 정현파로 변하는 경우에 대하여 시간에 따라 배관 주위에서 유동 특성과 열전달 특성 규명을 위해 와류 분포와 온도 분포 변화를 비교 분석하였다. 입구 속도가 정현파 변동이 있는 경우에 열교환기 관군에서 대표적인 원관에서 양력과 항력의 power spectral density를 도출하여 유동 변화에 따른 주파수 특성을 살펴보았다. 입구 유속이 일정한 경우는 열교환기 관군의 입구쪽 관군 부근에서 원관 주위 유동에서 관찰 할 수 있는 칼만 와류를 관찰할 수 있었다. 정현파 입구 속도 변동의 경우에서도 입구쪽 관군에서 칼만 와류가 형성되는 것을 관찰할 수 있었고 정현파 입구 속도 변동에 따른 유동 와류 변화를 관찰할 수 있었다. 온도 분포 변화는 일정한 입구 속도 변화의 경우와 정현파 입구 속도변화의 경우 모두 유동 와류 분포에서 관찰한 것과 유사하게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 유동 주파수는 일정한 입구 속도의 경우는 37.25 Hz이며 정현파 입구 속도의 경우는 정현파 주파수와 동일하게 18.63 Hz으로 나타났다. 열교환기 배관 전체의 평균 Nu수는 일정한 입구 속도의 경우에는 1051이며 정현파 입구 속도 변동의 경우는 1117로 나타나서 정현파로 입구 속도가 변하는 경우의 열전달이 6.3% 증가하는 것을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제20권4호
• /
• pp.613-618
• /
• 2019

열교환기에서 유동 유발 진동은 배관의 파손을 유발할 수 있어서 열교환기의 구조 안정성을 위해 유동 유발 진동 특성을 규명할 필요가 있다. 본 연구는 단일 원관에서 입구의 유속이 일정한 경우와 주기적인 변동이 있는 경우에 대하여 시간에 따라 원관 주위에서 와류의 생성, 발달 및 분리 특성을 비교 분석하고 양력과 항력의 시간 변화 특성과 PSD 특성을 살펴보아 단일 원관에서 전방류의 주기적인 속도 변동에 따른 유동 특성을 규명하였다. 일정 입구 유속의 경우는 잘 알려진 칼만 와류 분포를 보여 주었으며 원관의 상하에서 교대로 와류가 발생, 성장, 분리하는 것을 관찰할 수 있었다. 주기적인 입구 유속의 경우는 원관의 상하에서 동시에 와류가 발생하는 것을 관찰할 수 있었다. 일정 입구 유속의 경우는 양력의 PSD 크기가 항력에 비해 약 500배 컸으며 주파수는 31.15 Hz이며 항력은 2배인 62.3 Hz로 나타났다. 주기적인 입구 유속의 경우는 항력의 PSD가 양력보다 약 500배 컸으며 주파수는 입구 유속의 주파수와 동일하게 15.57 Hz이며 양력의 주파수는 일정 입구 유속과 같은 칼만 와류 주파수인 31.15 Hz로 나타났다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산유체공학회 2006년도 추계 학술대회논문집
• /
• pp.22-25
• /
• 2006

Direct simulations of aerodynamic sound, especially sound emitted by rapidly rotating elliptic cylinder by the finite difference lattice Boltzmann method (FDLBM). Effect of pile-fabrics for noise reduction is also studied by the finite volume LBM (FVLBM) using an unstructured grid. Second order time integration and third order upwind scheme are shown to be enough for these simulations. Sound sources are detected to be doublets for both cases. For the elliptic cylinder, the doublet is generated in the interaction between the vortex and the edge. For the circular cylinders, they are generated synchronizing with the Karman vortex street, and it is also shown that the pile-fabrics covering the surface of the cylinder reduces the strength of the source.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제16권4호
• /
• pp.39-49
• /
• 1992

The coherent wake structures behind a spinning cylinder placed in a uniform flow were experimentally investigated by means of phase averaging technique. With a fixed cylinder Reynolds number (Re=6,600), the conditionally sampled velocity vectors were obtained at a section of 3.0 and 10 diameters behind the cylinder for the range of spin parameter S(the ratio of the peripheral velocity to that of the uniform flow) 0 to 2. Spectral analysis and vorticity contours of the velocity data show that up to S=1.2, a Karman vortex street exists within the wake, however, the coherent structures become obscure and their vorticity strength decreases as S increase. Beyond S=1.2, a distinct vortex shedding frequency no longer exists, furthermore coherent structures disappear when S is over 1.6.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
• /
• 제1회(2012년)
• /
• pp.33-36
• /
• 2012

풍력발전기 성능은 유동의 안정성과 풍속에 의해 결정되는데, 이때 유동 불안정성은 풍력발전기의 성능뿐만 아니라 구조적 문제를 함께 유발시킨다. 본 연구에서는 풍력발전기 타워 후류에서의 불안정성을 최소화시키기 위하여 타워 단면의 기초 형상설계 연구를 수행하였다. 기존의 풍력발전기 타워 형상에 부가 구조물을 설치함으로써 Karman vortex의 생성을 지연시키고 와류 간섭현상을 줄여 풍력발전기의 안정성을 증대시키고자 하였다. 이를 위해 다양한 타워 단면 형상에 대하여 양력계수 및 항력계수를 비교 분석하였다. 그 결과 반지름의 1/2 길이의 자유류 방향 tip과 splitter plate를 후방에 설치하는 것이 후류 불안정성을 억제하는데 가장 효율적인 것으로 나타났다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
• /
• 제3회(2014년)
• /
• pp.579-584
• /
• 2014

고속 열차의 속도가 점점 빨라짐에 따라 고속 열차 주행 시 발생하는 여러 공력적인 문제가 대두되고 있다. 그 중 고속 열차와 전력선을 이어주는 판토그래프에서의 소음 발생과 압상력 불안정 문제가 중요시 되어왔고 이에 대한 여러 선행연구가 진행되고 있다. 지금까지의 선행 연구는 원형, 사각형, 에어포일과 같이 기본적인 형상을 이용한 판토그래프 팬헤드의 최적 단면 형상을 찾는 데에 초점을 맞추고 있다. 본 연구는 이러한 주류의 접근 방식에서 벗어나 팬헤드에 구멍을 추가하여 그 효과를 보는 다양한 시도를 해보았고 구멍이 소음 발생과 압상력 불안정에 미치는 영향에 대하여 연구하였다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산유체공학회 2011년 춘계학술대회논문집
• /
• pp.414-419
• /
• 2011

Missile am fighter aircraft have been challenged by low restoring nose-down pitching moment at high angle of attach. The consequence of weak nose-down pitching moment can be resulting in a deep stall condition. Especially, the pressure oscillation has a huge effect on noise generation, structure damage, aerodynamic performance and safety, because the flow has strong unsteadiness at high angle of attack. In this paper, the unsteady aerodynamics coefficients were analyzed at high angle of attack up to 60 degrees around two dimensional NACA0012 airfoil. The two dimensional unsteady compressible Navier-Stokes equation with a LES turbulent model was calculated by OHOC (Optimized High-Order Compact) scheme. The flow conditions are Mach number of 0.3 and Reynolds number of $10^5$. The lift, drag, pressure distribution, etc. are analyzed according to the angle of attack. The results at a low angle of attack are compared with other results before a stall condition. From a certain high angle of attack, the strong vortex formed by the leading edge are flowing downstream as like Karman vortex around a circular cylinder. Unsteady velocity field, periodic vortex shedding, the unsteady pressure distribution on the airfoil surface, and the acoustic fields are analyzed. The effects of these unsteady characteristics in the aerodynamic coefficients are analyzed.

• 한국전산유체공학회지
• /
• 제18권1호
• /
• pp.36-42
• /
• 2013

The performance of the wind turbine is determined by wind speed and unsteady flow characteristics. Unsteady wake flow causes not only the decline in performance but also structural problems of the wind turbine. In this paper, conceptual designs for the wind turbine tower are conducted to minimize unsteady wake flow. Numerical simulations are performed to inspect the shape effect of the tower. Through the installation of additional structures at the rear of the tower, the creation of Karman vortex is delayed properly and vortex interactions are reduced extremely, which enhance the stability of the wind turbine. From the comparative analysis of lift and drag coefficients for each structure, it is concluded that two streamwise tips with a splitter plate have the most improved aerodynamic characteristics in stabilizing wake flow.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
• /
• 유체기계공업학회 2006년 제4회 한국유체공학학술대회 논문집
• /
• pp.209-212
• /
• 2006

Insect and birds in nature flap their wings to generate fluid dynamic forces that are required for the locomotion. Most of the previous published papers discussed mainly on the effect of flapping parameters such as flapping frequency and amplitude on the thrust at a fixed Reynolds number. However, it is not much known on the values of the flapping parameters that the flapping wing requires to generate the thrust at the low Reynolds number flow. In this paper, the onset of the thrust generation is investigated using the lattice Boltzmann method. The wake patterns and velocity profiles behind a flat plate in heaving oscillation are investigated for the heaving amplitude of 0.5C. The time-averaged thrust coefficient value is investigated by changing the reduced frequency from 0.125 to 3.0 for three values of heaving amplitude (h/C=0.25, 0.325, 0.50). It is also found that the critical Strouhal number over which the flat plate starts to produce the thrust is around 0.1 and the thrust is an exponential function of the Strouhal number.