• 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.

• 대한기계학회논문집B
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• 제22권2호
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• pp.240-252
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• 1998

The purpose of this study is to develop a method for predicting the aerodynamic performance of the low speed airfoils in the 2-dimensional, steady and viscous flow. For this study, the airfoil geometry is specified by adopting the longest chord line system and by considering local surface curvature. In case of the inviscid incompressible flow, the analysis is accomplished by the linearly varying strength vortex panel method and the Karman-Tsien correction law is applied for the inviscid compressible flow analysis. The Goradia integral method is adopted for the boundary layer analysis of the laminar and turbulent flows. Viscous and inviscid solutions are converged by the Lockheed iterative calculating method using the equivalent airfoil geometry. The analysis of the separated flow is performed using the Dvorak and Maskew's method as the basic method. The wake effect is also considered by expressing its geometry using the formula of Summey and Smith when no separation occurs. The computational efficiency is verified by comparing the computational results with experimental data and by the shorter execution time.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권1호
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• pp.145-152
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• 2021

본 연구의 목적은 슬리브 이음된 배관 사이의 간극과 Re가 변할 때 배관 내의 유동은 어떻게 변하는지 조사함으로써 조정관 설치 시에 압력손실과 난류 강도를 감소시킬 수 있는 배관 간극(Lp)을 파악하는 것이다. 슬리브 이음된 배관 두께(tp)는 5 mm로 고정하고 Lp는 10, 50, 100 및 200 mm로 하여 슬리브 이음부의 속도, 압력 분포, 재순환 영역에서의 재부착점 길이 및 Re와의 상관관계를 해석하였다. 상용 프로그램인 Ansys fluent 18.1을 이용하였고, Re의 범위는 200 ≤ Re ≤ 5,000으로 하여 층류에서 난류까지 슬리브 이음부의 유동 특성을 파악하였다. 슬리브 이음부의 확대비와 축소비는 각각 1.2와 0.83이였고 Lp가 일정할 때 Re가 커질수록 슬리브 하류 가장자리(edge)의 난류 강도와 압력 변화가 크게 나타났다. 이는 슬리브 벽면에서의 유동이 tp에 의해 흐트러지고 속도 에너지의 손실이 발생하면서 슬리브 이음부의 가장자리에 영향을 미친 것으로 판단된다. Lp가 10 mm 이하의 경우, Re가 증가함에 따라 가장자리의 난류 강도에는 큰 변화가 없었다. 재순환 영역에서의 재부착점은 Lp가 10 mm 이하에서 나타나지 않았으며 와(vortex)의 영향도 없었다. 3,000 ≤ Re의 경우, Lp가 증가함에 따라 슬리브 이음부 벽면에서의 재부착점 길이는 거의 일정하였다.

• Korea-Australia Rheology Journal
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• 제21권4호
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• pp.213-223
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• 2009

Taylor-Couette flow (i.e., flow between concentric, rotating cylinders) has long served as a paradigm for studies of hydrodynamic stability. For Newtonian fluids, the rich cascade of transitions from laminar, Couette flow to turbulent flow occurs through a set of well-characterized flow states (Taylor Vortex Flow, wavy Taylor vortices, modulated wavy vortices, etc.) that depend on the Reynolds numbers of both the inner and outer cylinders ($Re_i$ and $Re_o$). While extensive work has been done on (a) the effects of weak viscoelasticity on the first few transitions for $Re_o=0$ and (b) the effects of strong viscoelasticity in the limit of vanishing inertia ($Re_i$ and $Re_o$ both vanishing), the viscoelastic Taylor-Couette problem presents an enormous parameter space, much of which remains completely unexplored. Here we describe our recent experimental efforts to examine the effects of drag reducing polymers on the complete range of flow states observed in the Taylor-Couette problem. Of particular importance in the present work is 1) the rheological characterization of the test solutions via both shear and extensional (CaBER) rheometry, 2) the wide range of parameters examined, including $Re_i$, $Re_o$ and Elasticity number E1, and 3) the use of a consistent, conservative protocol for accessing flow states. We hope that by examining the stability changes for each flow state, we may gain insights into the importance of particular coherent structures in drag reduction, identify simple ways of screening new drag reducing additives, and improve our understanding of the mechanism of drag reduction.

• 한국전산유체공학회지
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• 제18권2호
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• pp.85-92
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• 2013

In this study, we consider heat transfer enhancement in laminar channel flow by means of an infinite streamwise array of equispaced identical circular cylinders. This flow configuration can be regarded as a model representing a micro channel or an internal heat exchanger with cylindrical vortex generators. A numerical parametric study has been carried out by varying Reynolds number based on the bulk mean velocity and the cylinder diameter, and the gap between the cylinders and the channel wall. An immersed boundary method was employed to facilitate to implement the cylinders on a Cartesian grid system. No-slip condition is employed at all solid boundaries including the cylinders, and the flow is assumed to be periodic in the streamwise direction. Also, the Prandtl number is fixed as 0.7. For thermal boundary conditions on the solid surfaces, it is assumed that heat flux is constant on the channel walls, while the cylinder surfaces remain adiabatic. The presence of the circular cylinders arranged periodically in the streamwise direction causes a significant topological change of the flow, leading to heat transfer enhancement on the channel walls. The Nusselt number averaged on the channel wall is presented for the wide ranges of Reynolds number and the gap. A significant heat transfer enhancement is noticed when the gap is larger than 0.8, while the opposite is the case for smaller gaps. More quantitative results as well as qualitative physical explanations are presented to justify the effectiveness of varying the gap to enhance heat transfer from the channel walls.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제8권4호
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• pp.27-38
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• 2005

The present study investigated the effect of relative position of the blade on blade surface heat transfer. The experiments were conducted in a low speed wind tunnel with a stationary annular turbine cascade. The test section has a single turbine stage composed of sixteen guide vanes and blades. The chord length of the blade is 150 mm and the mean tip clearance of the blade is $2.5\%$ of the blade chord. The Reynolds number based on blade inlet velocity and chord length is $1.5{\times}105$ and mean turbulence intensity is about $3\%$. To investigate the effect of relative position of blade, the blade at six different positions in a pitch was examined. For the detailed mass transfer measurements, a naphthalene sublimation technique was used. In general, complex heat transfer characteristics are observed on the blade surface due to various flow characteristics, such as a laminar flow separation, relaminarization, flow acceleration, transition to turbulence and tip leakage vortices. The results show that the blade relative position affects those heat transfer characteristics because the distributions of incoming flow velocity and turbulence intensity are changed. Especially, the heat transfer pattern on the near-tip region is significantly affected by the relative position of the blade because the effect of tip leakage vortex is strongly dependent on the blade position. On the pressure side, the effect of blade position is not so significant as on the suction side surface although the position and the size of the separation bubble are changed.

• 대한기계학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.106-115
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• 1988

본 연구에서는 경계층 유동을 충류, 천이, 난류 영역을 포함하는 압축성 유동으로 가정하였고, Morgan 등이 제시한 새로운 질점분할 방법을 사용하여 속도분포를 계산하고, 점성 압축성 효과를 고려하기 위하여 viscous--inviscid interaction 법을 사용하였고 이 계산 결과를 기존의 실험값과 비교하여,타당성을 확인하였다.그리고 최적 양력의 익형 설계는 Augmented Lagrange multiplier 법을 사용하였고 비구속 조건을 갖는 목적함수 augmented lagrangian의 최소화는 Davidan-Fletcher-Powell 방법 중 self-scaling quasi-Newton algorithm을 사용하였다. 그리고 NACA 23012를 기본 익형으로 하고 NACA 64-2-415, NACA 64-2-A215, NACA 65-3-218를 보상 익형으로 하여 최대 양력익형을 설계 하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2003년도 춘계공동학술대회논문집
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• pp.181-186
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• 2003

날씨와 지역에 관계없이 언제나 지구상의 위치를 파악할 수 있도록 하는 위성항법시스템은 해양분야에도 많은 응용기술과 시스템의 개발을 촉진하고 있으며 이러한 경향은 LBS(Location Based Service)라고 하는 기술분야로 응용분야가 확대되고 있다. 해양의 LBS는 아직 본격적인 개발이 이루어지고 있는 것은 아니지만, 이러한 시스템들은 일반적으로 지형정보를 사용하게 되는데, 해양의 기본 지형정보로는 전자해도 (ENC, Electronic Navigational Chart)를 사용하게 될 것이다. 그러나 앞에서 말한 시스템들과 전자해도는 그 규모에 있어 대형선과 고용량의 처리능력을 갖는 시스템에 사용되므로 어선이나 레저용 보트와 같은 소형선용 시스템에는 적합하지 않다. 이를 해결하기 위해 시스템의 소형화 및 사용 데이터의 소형화가 필요하며 근래 각광을 받고 있는 PDA, 웹패드와 같은 모바일 플랫폼 기반의 시스템이 그 대안이 될 수 있다. 본 논문에서는 이러한 배경으로 대두된 소형시스템에의 지형정보 사용, 특히 국가공인 데이터인 전자해도를 모바일 플랫폼에서 사용하기 위한 전자해도의 소형화 방안을 연구하였다. 전자해도는 그 구조와 내용에 많은 부가정보와 형식을 갖고 있다. 그러므로 소형시스템에 필요한 데이터의 내용과 형식의 측면을 고려하여 데이터를 소형화하기 위한 방안을 제시하였고, 또한 전자해도의 갱신을 수용할 수 있어야 한다는 점을 함께 고려하였다. 데이터의 소형화는 상당한 데이터 및 정보의 손실을 감수해야하는 경우가 많다. 본 논문을 통해 가능한 적은 데이터와 정보의 손실만으로 모바일 플랫폼기반의 시스템에 부담없이 사용 가능한 전자해도의 소형화 방안을 제시하여 향후 도출될 수많은 소형시스템 응용분야에 활용할 수 있을 것으로 기대한다.작용 등의 복잡한 물리적 과정을 포함하고 있다. 이러한 물리적 과정 중 난류연소, 고체연료 벽면 근방에서의 대류 열전달 및 연소과정에서 생성되는 soot 입자로부터의 복사 열전달, 그리고 고체연료 열 분해시 표면반응들은 고체연료의 regression율에 큰 영향을 미친다. 특히 고체연료의 난류화염면의 위치와 폭, 그리고 비 예혼합 난류화염장에서 생성되는 soot의 체적분율의 예측은 난류연소모델, 열전달 모델, 그리고 regression율 모델에 의해 크게 영향을 받기 때문에 수치모델의 예측 능력 향상시키기 위하여 이러한 물리적 과정을 정확히 모델링해야 할 필요가 있다. 특히 vortex hybrid rocket내의 난류연소과정은 아래와 같은 Laminar Flamelet Model에 의해 모델링 하였다. 상세 화학반응 과정을 고려한 혼합분율 공간에서의 화염편의 화학종 및 에너지 보존 방정식은 다음과 같다. 화염편 방정식과 혼합분률과 scalar dissipation rate의 관계식을 이용하여 혼합분률과 scalar dissipation rate에 따른 모든 reactive scalar들을 구하게 된다. 이러한 화염편 방정식들을 mixture fraction space에서 이산화시켜서 얻은 비선형 대수방정식은 TWOPNT(Grcar, 1992)로 계산돼 flamelet Library에 저장되게 된다. 저장된 laminar flamelet library를 이용하여 난류화염장의 열역학 상태량 평균치는 presumed PDF approach에 의해 구해진다. 본 연구에서는 강한 선회유동을 가지는 Hybrid Rocket 연소장내의 난류와 화학반응의 상호작용을 분석하기 위하여 Laminar Flamelet Model, 화학평형모델, 그리고 Eddy Dissipat