• 한국항공우주학회지
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• 제42권5호
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• pp.383-389
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• 2014

하이브리드 로켓 연소실 내부 유동장에 대한 수치계산 결과에 POD기법을 적용하였다. 특히, 다이어프램 설치에 따른 유동모드 변화를 분석하여, 연소특성에 미치는 영향을 해석하였다. 또한, 다이어프램이 있는 연소실에서 표면 분출유동의 유무에 따른 POD를 적용하여 분출유동이 연소실 내부 유동특성에 미치는 영향을 판단하였다. 10개의 모드를 사용하여 기본형상에 대한 POD 결과를 살펴보면 주 유동을 나타내는 모드 1과 벽면 근처의 작은 크기 유동인 2-9 모드 사이의 구분이 분명하게 나타났다. 다이어프램을 설치한 형상의 POD 결과, 모드 2부터 5의 에너지가 증가하였는데 이것은 다이어프램 주변 순환영역에서 생성되는 유동 때문인 것으로 보인다. 한편, 다이어프램 주위 영역의 유동특성을 보여주는 모드 2-5와 후류 벽면의 유동특성을 보여주는 모드 6-9의 에너지 분포가 분출유동 유무에 관계없이 비슷한 특성을 나타냈다. 따라서 연소율이 다이어프램 근처에만 국부적으로 증가하는 이유는 다이어프램 후류에 형성되는 비교적 큰 크기의 유동모드 2-5의 에너지가 증가되었기 때문인 것으로 분석된다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.59-59
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• 2011

파랑의 전파와 변형에 대한 연구에는 수심방향으로 적분한 2차원방정식인 완경사방정식과 Boussinesq 방정식을 기반으로 한 수치모형을 이용한 연구가 최근까지 가장 활발하게 진행되어 오고 있다. 그러나 실제 구조물의 설계에는 2차원 수치모형에서 고려할 수 없는 수심방향 유속에 기인한 정확도의 문제로 인해 구조물의 형상과 재원을 설계하기 위한 정교한 수치모형실험이 어려워 주로 수리모형실험에 의존해 왔다. 수리모형실험은 실제 현상을 가장 잘 재현해낼 수 있어 신뢰성이 매우 높지만 다양한 실험을 수행하기가 어렵고 많은 시간과 비용이 소요되는 단점이 있다. 이에 따라 최근 수심방향으로 완전한 운동방정식인 Navier-Stokes 방정식을 푸는 3차원 수치모형에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이론적으로 매우 우수한 모형이긴 하나 정확도 높은 결과를 얻기 위해서는 매우 조밀한 격자를 필요로 하기 때문에 아직까지 막대한 계산시간이 필요하다는 단점이 있으나 컴퓨터 기술이 급격한 속도로 발전하고 있어 Navier-Stokes 방정식 모형의 적용 가능성은 계속 높아지고 있다. 파랑변형을 다루는 수치모형실험을 수행할 때 외부조파를 사용할 경우 구조물이나 지형에 의해 반사되어 나온 파랑이 조파지점에 도달할 때 실험영역으로 재 반사되는 문제가 발생한다. 이를 해결하기 위해 내부조파기법의 개발에 대한 연구가 필수적이었으며, 자유수면변위를 변수로 사용하는 모형의 경우 그 연구가 매우 활발하게 진행되어 왔다. 한편, Navier-Stokes 방정식 모형의 경우 자유수면변위를 변수로 사용하는 2차원 모형에 비해 상대적으로 연구가 미흡하였다. 본 연구에서는 기존의 연직 2차원 Navier-Stokes 방정식 모형에 사용된 연속방정식에 질량 원천항을 추가하는 내부조파기법을 도입하여 3차원 수치모형에서 고립파를 내부조파하고, 급경사에서의 고립파의 처오름 및 처내림 현상을 수리모형 실험결과와 비교 및 분석하였다. 수치모형은 Navier-Stokes 방정식을 엇갈림 격자체계에서 계산하는 동수압 모형으로서, Two-step projection 기법을 사용하는 유한차분모형을 사용하였다. 본 수치모형은 난류의 해석을 위해서 상대적으로 큰 에디(eddy)만을 고려하는 SANS(spatially averaged Navier-Stokes) 방정식을 계산하는 LES(large-eddy-simulation) 기반의 수치모형으로, 난류 모델링을 위해 Smagorinsky LES 모형을 사용한다. 또한, 압력장의 계산을 위해 Bi-CGSTAB 기법을 이용하여 Poisson 방정식의 해를 구하였으며, 자유수면 추적을 위하여 2차 정확도의 VOF(volume-of-fluid) 기법을 사용하였다. 수치모형실험이 전체적으로 수리모형실험에서 관측한 파랑의 처오름 및 처내림 현상을 잘 재현하고 있는 것으로 나타났으며, 정량적인 비교를 통해 수치모형의 성능을 검증하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권10호
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• pp.907-919
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• 2014

본 연구는 LES와 유사이동 모형을 이용하여 군말뚝 주변 세굴과정 및 특성의 수치모의에 관한 내용이다. 군말뚝 주변에서 세굴 및 퇴적은 말뚝간격에 크게 영향을 받았다. 무차원 말뚝간격이 3.75보다 작은 경우에는 군말뚝 주변 국부세굴 뿐만 아니라 단면축소세굴이 발생하였다. 반면 무차원 말뚝간격이 3.75 이상이면 단면축소세굴은 사라지고 각각의 말뚝에서 국부세굴만발생하였다. 상류에 위치한 말뚝에서 세굴 심변화는 단일 말뚝의 경우와 유사한 경향을 보였지만 하류에 위치한 말뚝근처에서 세굴심은 상류말뚝 존재 때문에 세굴심이 낮게 나타났고 경향성도 상당히 다름을 보였다. 군말뚝 주변의 무차원 최대 세굴심은 말뚝간격이 증가할수록 감소하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2006년도 제27회 추계학술대회논문집
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• pp.363-366
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• 2006

본 연구에서는 초음속 공동유동장에서 발생하는 압력 진동을 완화시키기 위하여 사용된 두 가지 피동제어방법들의 유효성을 수치해석적으로 조사하였다. 사용된 제어 장치들은 삼각돌기와 sub-cavity로, 전단층의 발달 특성을 조절하기 위하여 공동 전단 부근에 설치된다. 공동유동의 압력변동 특성을 조사하기 위하여 3차원 비정상 Navier-Stokes 방정식에 유한체적법을 적용하여 유동장을 모사하였으며, 유동의 난류상태량들은 LES 방법을 사용하여 계산하였다. 그 결과, 공동유동의 진동 특성은 공동의 후단 벽면에서 발생하는 압력 진동에 의해 지배되며, 제시된 방법들의 효과는 공동의 후단에서 가장 크게 나타났다. 특히, sub-cavity는 삼각돌기나 블로잉이 있는 경우에 비하여 압력 진동 저감효과가 상대적으로 크며, sub-cavity가 큰 경우 압력 진동의 저감효과가 더욱 뚜렷하게 나타났다.

• 한국추진공학회지
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• 제17권5호
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• pp.101-112
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• 2013

난류 경계층이 형성되어 있는 채널 벽면에 주유동방향을 따라 선형적으로 증가하는 수직방향의 운동량 교란을 도입한 후 발생되는 난류 온도장의 특성 변화를 LES 기법을 사용하여 분석하여 보았다. 벽면교란이 부과된 후, temperature variance의 국부 최대값은 점진적으로 증가하나, 온도 소산량은 급격히 줄어들게 되면서 온도장의 시간스케일 및 Taylor micro length로 판단한 길이스케일이 모두 감소하는 것을 확인하였다. 또한 난류 Prandtl수가 벽면 근방에서 0.25정도까지 급격히 감소되었는데, 이는 벽면에 작용된 운동량 교란에 대한 속도장 및 온도장의 역학적 반응이 전반적으로 다르다는 것을 의미하며, 따라서 속도장과 온도장의 상사성이 급격히 감소된다는 것을 알 수 있었다.

• Wind and Structures
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• 제28권5호
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• pp.285-298
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• 2019

For super long-span bridges, the aerodynamic forces induced by the flow passing the box girder should be considered carefully. And the Reynolds number sensitively of aerodynamic characteristics is one of considerable issue. In the study, a numerical study on the Reynolds number sensitivity of aerodynamic characteristic (flow pattern, pressure distribution and aerodynamic forces) of a twin-box girder were carried out using large eddy simulation (LES) with the dynamic Smagorinsky-Lilly subgrid model. The results show that the aerodynamic characteristics have strong correlation with the Reynolds number. At the leading edge, the flow experiences attachment, departure, and reattachment stages accompanying by the laminar transition into turbulence, causing pressure plateaus to form on the surface, and the pressure plateaus gradually shrinks. Around the gap, attributing that the flow experiences stages of laminar cavity flow, the wake with alternate shedding vortices, and turbulent cavity flow in sequence with an increase in the Reynolds number, the pressures around the gap vary greatly with the Reynold number. At the trailing edge, the pressure gradually recovers as the flow transits to turbulence (the flow undergoes wake instability, shear layer transition-reattachment station), In addition, at relative high Reynolds numbers, the drag force almost does not change, however, the lift force coefficient gradually decreases with an increase in Reynolds number.

• 한국전산유체공학회지
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• 제9권1호
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• pp.1-9
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• 2004

Large eddy simulation is used to investigate the compressible flow over a cavity with high aspect ratio. The sub-grid scale stresses are modeled using the dynamic model. The compressible Navier-Stokes equations are solved with the sixth order accurate compact finite difference scheme in the space and the 4th order Runge-Kutta scheme in the time. The buffer Bone techniques are used for non-reflecting boundary conditions. The results show the shear layer oscillation over the cavity. The votical disturbances, the roll-up of vorticity, and impingement and scattering of vorticity at the downstream cavity edge can be seen in the shear layer. Several peaks for the resonant frequencies are found in the spectra of the vertical velocity at the center-line. The most energetic Peak near the downstream edge is different from that at the center part of the cavity The pressure has its minimum value in the vortex core inside the cavity, and becomes very high at the downstream face of the cavity. The variation of the model coefficient predicted by the dynamic model is quite large between 0 and 0.3. The model coefficient increases in the stream-wise evolution of the shear layer and sharply decreases near the wall due to the wall effect.

• 한국추진공학회지
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• 제7권1호
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• pp.40-48
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• 2003

큰에디모사기법을 사용하여 압축성 공동유동을 수치해석하였다. Dynamic 모델을 사용하여 모델상수를 구했으며 공간으로 6차 유한차분기법, 시간에 대하여 4차 Runge-Kutta 수치기법을 사용하였다. 공동 주위의 유동을 보면 중심선을 따른 전단유동의 발달, 에디의 발생과 소멸 현상을 잘 볼 수 있었다. 유동결과로부터 예측된 공진 주파수는 Rossiter의 실험식 결과와 비교적 잘 일치하였다. 평균 유선의 분포는 공동의 중심선을 따라서 평행하였으며 공동 내부 후반부에서 압력이 급격히 감소됨을 알 수 있었다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2003년도 춘계학술대회
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• pp.1806-1813
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• 2003

The stirred tank reactor is one of the most commonly used devices in industry for achieving mixing and reaction. Here we report on results obtained from the large eddy simulations of flow inside the tank performed using a spectral multi-domain technique. The computations were driven by specifying the impeller-induced flow at the blade tip radius. Stereoscopic PIV measurements (Hill et $al.^{(1)}$) along with the theoretical model of the impeller-induced flow (Yoon et $al.^{(2)}$) were used in defining the impeller-induced flow as superposition of circumferential, jet and tip vortex pair components. Large eddy simulation of flow in a stirred tank was carried out for the three different Reynolds numbers of 4000, 16000 and 64000. The effect of different Reynolds numbers is well observed in both instantaneous and time averaged flow fields. The instantaneous and mean vortex structures are identified by plotting an isosurfaces of swirling strength for all Reynolds numbers. The Reynolds number dependency of the nondimeansional eddy viscosity, resolve scale and subgrid scale dissipations is clearly shown in this study.

• 대한조선학회논문집
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• 제57권2호
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• pp.96-103
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• 2020

The new geometric disturbance is proposed to control the flow around the bluff body. The new geometry is characterized by the variable pitch which is applied on the Helically Elliptic Twisted (HET) cylinder. The performance of the HTE geometry as a biomimetic passive flow control was confirmed by Jung and Yoon (2014). The Large Eddy Simulation (LES) is used for the evaluation of the flow control performance of the Variable Pitch HTE (VPHTE) cylinder at Reynolds number (Re) of 3000 corresponding to the subcritical regime. The circular and HTE cylinders are also considered to compare the performance of the VPHTE cylinder at the same Re. The VPHTE cylinder gives the smallest values of the force coefficients than the circular and HTE cylinders. The drag and lift coefficients of the VPHTE cylinder are about 15.2% and 94.0% lower than those of the circular cylinder, respectively. Especially, the VPHTE cylinder achieves about 2.3% and 30.0% reduction of the drag coefficient and the root mean square of the lift coefficient than the HTE cylinder, respectively. Furthermore, The VPHTE cylinder forms more elongated and stabilized separated shear layer than the circular cylinder, which supports the reduction of the force coefficients.