• 대한조선학회논문집
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• 제38권4호
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• pp.1-10
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• 2001

비 압축성 점성 유동에 대한 RANS 방정식의 수치 해법을 사용해서 4상한(four quadrant) 조건에서 작동하는 박용 프로펠러 주위의 난류 유동과 프로펠러 단독 성능을 계산하였다. 4상한 조건의 단독 성능에 대한 실험결과가 존재하는 모형 프로펠러 P4381에 대하여 계산된 유동은 다양한 조건에서 프로펠러에 발생하는 3차원 유동박리를 포함한 복잡한 점성유동 특성을 잘 보여주었으며, 계산된 프로펠러 추력과 토크는 실험에서 캐비테이션이 심하게 발생된 일부 경우를 제외하고는 실험 결과와 잘 일치하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권9호
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• pp.597-604
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• 2016

본 연구에서는 GPU를 이용한 비압축성 유동장의 병렬연산을 위하여, P2P1 유한요소를 이용한 분리 알고리즘 내의 행렬 해법인 이중공액구배법(Bi-Conjugate Gradient)의 CUDA 기반 알고리즘을 개발하였다. 개발된 알고리즘을 이용해 비대칭 협착관 유동을 해석하고, 단일 CPU와의 계산시간을 비교하여 GPU 병렬 연산의 성능 향상을 측정하였다. 또한, 비대칭 협착관 유동 문제와 다른 행렬 패턴을 가지는 유체구조 상호작용 문제에 대하여 이중공액구배법 내의 희소 행렬과 벡터의 곱에 대한 GPU의 병렬성능을 확인하였다. 개발된 코드는 희소 행렬의 1개의 행과 벡터의 내적을 병렬 연산하는 커널(Kernel)로 구성되며, 최적화는 병렬 감소 연산(Parallel Reduction), 메모리 코얼레싱(Coalescing) 효과를 이용하여 구현하였다. 또한, 커널 생성 시 워프(Warp)의 크기에 따른 성능 차이를 확인하였다. 표준예제들에 대한 GPU 병렬연산속도는 CPU 대비 약 7배 이상 향상됨을 확인하였다.

• 한국연소학회지
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• 제19권2호
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• pp.1-7
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• 2014

In this study, the variation of the flow field in Hydro-reactive engine combustor was numerically studied through 2-dimensional axisymmetric model with aluminum and heated water vapor. For calculating all velocity fields, compressible Navier-Stokes equation was used with Pre-conditioning. AUSM+up(p) method was used to exactly calculate mass flow in the control volume. As using SST model that is a turbulent model, the result had high accuracy for free stream and the flow near the wall. The effects of the temperature, variation of the flow field and distribution of chemical products on inject angle of heated water vapor were studied.

• 한국전산유체공학회지
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• 제11권4호
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• pp.39-47
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• 2006

In this paper, the authors developed a multidimensional interpolation method inside a finite volume cell in the computation of high-order accurate numerical flux such as the fifth order WEND (weighted essentially non-oscillatory) scheme. This numerical method starts from a simple Taylor series expansion in a proper spatial order of accuracy, and the WEND filter is used for the reconstruction of sharp nonlinear waves like shocks in the compressible flow. Two kinds of interpolations are developed: one is for the cell-averaged values of conservative variables divided in one mother cell (Type 1), and the other is for the vertex values in the individual cells (Type 2). The result of the present study can be directly used to the cell refinement as well as the convective flux between finer and coarser cells in the Cartesian adaptive grid system (Type 1) and to the post-processing as well as the viscous flux in the Navier-Stokes equations on any types of structured and unstructured grids (Type 2).

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 추계학술대회논문집B
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• pp.511-516
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• 2001

The flow characteristics in a hot mill reheating furnace is numerically simulated in this study. Navier-Stokes equations for conservation of mass, momentum, energy are solved and the standard $k-\varepsilon$ model, mixture fraction/PDF model are used for the turbulent reacting flow in the furnace. Radiation heat transfer is incorporated by the P-1 method with the absorption coefficient evaluated using WSGGM. First, simulation results are obtained for the total furnace region with existing protective dam, and then the calculations are carried out only for the preheating zone in the furnace. In that zone, additional center darn is built in order to control the flow behavior of the inlet air and the combustion gas.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2008년도 춘계학술대회논문집
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• pp.568-571
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• 2008

The computation of moving interface by the level set method typically requires reinitializations of level set function. An inaccurate estimation of level set function ${\phi}$ results in incorrect free-surface capturing and thus errors such as mass gain/loss. Therefore, accurate and robust reinitialization process is essential to the free-surface flows. In the present paper, we pursue further development of the reinitialization process, which evaluates directly level set function ${\phi}$ using a normal vector in the interface without solving the re-distancing equation of hyperbolic type. The Taylor-Galerkin approximation and P1P1splitting FEM are adopted to discretize advection equation of the level set function and the Navier-Stokes equation, respectively. Advection equation of free surface and re-initialization process are validated with benchmark problems, i.e., a broken dam flow and time-reversed single vortex flow. The simulation results are in good agreement with the existing results.

• 대한기계학회논문집B
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• 제32권10호
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• pp.754-760
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• 2008

Computation of moving interface by the level set method typically requires the reinitialization of level set function. An inaccurate estimation of level set function $\phi$ results in incorrect free-surface capturing and thus errors such as mass gain/loss. Therefore, an accurate and robust reinitialization process is essential to the simulation of free-surface flows. In the present paper, we pursue further development of the reinitialization process, which evaluates level set function directly using a normal vector on the interface without solving there-distancing equation of hyperbolic type. The Taylor-Galerkin approximation and P1P1 splitting/SUPG (Streamline Upwind Petrov-Galerkin) FEM are adopted to discretize advection equation of the level set function and the incompressible Navier-Stokes equation, respectively. Advection equation and re-initialization process of free surface capturing are validated with benchmark problems, i.e., a broken dam flow and timereversed single vortex flow. The simulation results are in good agreement with the existing results.

• 에너지공학
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• 제8권2호
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• pp.224-232
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• 1999

캡슐형 잠열재를 이용한 열저장 시스템은 바닥 난방 및 건물 난방에서 매우 효과적인 시스템이다. 이러한 시스템 개발에 필수적인 요소가 열유동 매체가 순환하는 파이프 주변의 캡슐내 온도 분포와 열유동 매체의 유량 등이다. 그러므로 본 연구에서는 3차원 비정상 상태에서 Navier-Stokes 방정식, 난류모델을 비롯한 스칼라 보존 방정식을 적용하여 캡슐 블록의 온도 분포 및 파이프 내의 유동장 해석을 수행하였다. 또한 본 연구와 같이 계산 영역이 특별한 기하학적 현상을 형상(circle+square)인 문제 해결하는데 적용할 수 있는 새로운 격자 생성 기술(MBFGE/CCM)을 개발하였다. 격자계는 파이프에서 원형 격자를 이용하였고, 캡슐 블록에서 사각 격자를 이용하여 다중격자와 미세격자를 결합하여 사용하였다. 본 연구의 목적은 컴퓨터를 이용한 수치해석적 방법을 미세 캡슐을 이용한 축열보드에 적용하여 2종류의 열경계 상태에 대하여 속도와 온도분포를 계산하여 비교분석을 하는 것이다. 온도는 축열 보드의 한 쪽면은 대류면이고 다른 한쪽면은 단열면인 경우(Case 2)보다 양면 모두 단열인 경우(Case 1)일 때 더 높게 상승하였다. 온수 파이프 중심선인 Y=0 에 가까운 영역에서 Case 1과 Case 2사이에 축열 보드 내에서 온도 차이는 확연하게 나타났다. 향후 수치해석의 정확도를 높이고 축열 보드의 열전달 현상을 보다 정확히 계산하기 위해서는 위치 및 시간에 따른 정밀한 온도 측정값이 필요하고 특히 잠열재인 미세 캡슐이 상변화를 하므로 온도 변화에 따른 물질의 비열(C$_{p}$)과 열전달율(λ)을 고려한 방정식이 요구된다.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제13권1호
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• pp.450-465
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• 2021

In this study, an attempt has been made to investigate the water-entry characteristics of the high-speed parallel projectile numerically. The shear stress transport k-𝜔 turbulence model and the Zwart-Gerber-Belamri cavitation model based on the Reynolds-Averaged Navier-Stokes method were used. The grid independent inspection and grid convergence index is carried out and verified. The influences of the parallel water-entry on flow filed characteristics, trajectory stability and drag reduction performance for different values of initial water-entry speed (𝜈₀ = 280 m/s, 340 m/s, 400 m/s) and clearance between the parallel projectiles (L_p = 0.5D, 1.0D, 2.0D, 3.0D) are presented and analyzed in detail. Under the condition of the parallel water-entry, it can be found that due to the intense interference between the parallel projectiles, the distribution of cavity is non-uniform and part of the projectile is exposed to water, resulting in the destruction of the cavity structure and the decline of trajectory stability. In addition, the parallel projectile suffers more severe lateral force that separates the two projectiles. The drag reduction performance is impacted and the velocity attenuation is accelerated as the clearance between the parallel projectiles reduces.

• 대한조선학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.13-29
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• 1996

이 논문은 자유표면을 포함하는 시리즈 60($C_B=0.6$)선형 주위 유동장에 대한 계산결과를 보여준다. 지배 방정식으로는 3차원 Navier-Stokes 방정식을 사용하고, 높은 레이놀즈수에서의 난류 유동장을 계산하기 위하여 Baldwin-Lomax난류모형을 채용하였으며 계산시간을 줄이기 위해 물체 표면에서는 벽법칙을 채용하였다. 지배 방정식은 유한 차분법에 의해 차분화 되었으며, 음해법[1]에 의해, 압력 Poisson방정식은 완화법(successive-over-relaxation method)에 의해 프로그램을 구성하였다. 자유표면 유동을 정확히 계산하기 위해서는, 동역학적 자유표면 경계조건식의 수치해법이 매우 중요하다. 이 논문에서는 세 가지의 수치해법을 채용하여 그 결과를 실험결과와 비교하였다. 결론적으로, 계산된 저항계수($C_F,\;C_P$와 파형은 실험 값과 잘 일치하고 있다.