• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.39 no.9
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• pp.751-759
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• 2015

In this study, we investigate the Characteristics of the flowfields of a circular cylinder having a small triangular prism at the upstream side. We measure the fluid force on the circular cylinder and obtain a visualization of the flow fields using particle image velocimetry (PIV). The experimental parameters employed were the width ratios (H/B = 0.2~0.6) of the triangular prisms to the circular cylinder's diameter, and the gap ratios (G/B = 0~3) between the circular cylinder and the triangular prism. We observed that the drag reduction rate and Strouhal number of the circular cylinder increased and then decreased with G/B in the case of the same H/B. The drag reduction rate increased with H/B in the case of the same G/B. In the case where the circular cylinder had a small triangular prism, the stagnation regions were represented in the upstream and downstream sides of the circular cylinder.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.41 no.7
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• pp.435-443
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• 2017

The Characteristics of the flowfields of a square prism having a small square prism were investigated by measuring of lift and drag on the square prism and visualizing the flowfield using PIV. The experimental parameters were the width ratios(H/B=0.2~0.6) of small square prisms to the prism width and the gap ratios (G/B=0~3) between the prism and the small square prism. The drag reduction rate of the square prism initially increased and then decreased with the G/B ratio for the same H/B ratio, and increased with the H/B ratio for the same G/B ratio. The maximum drag reduction rate of 98.0% was observed at H/B=0.6 and G/B=1.0. The lift reduction rate of the square prism was not affected by the width and gap ratios; the total average value was approximately 66.5%. In case of a square prism having a small square prism, the stagnation regions were represented in the upstream and downstream sides of the square prism.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.40 no.6
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• pp.373-381
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• 2016

In this study, we investigate the characteristics of the drag reduction of a circular cylinder having a detached splitter plate at the wake side. We measure the fluid force on a circular cylinder and visualize the field using particle image velocimetry (PIV) with a high Reynolds number, Re = 10,000. The experimental paraeters used were the width ratios (H/B = 0.5~1.5) of splitters to the prism width and the gap ratios (G/B = 0~2) between the prism and the splitter plate. The drag-reduction rate of the circular cylinder increased with H/B in the case of the same G/B, and it increased and then decreased with G/B in the case of the same H/B. The vortices of the opposite direction on the upper and lower sides of the detached splitter plate were generated by installing the plate. Reverse flow was caused by the vortices at the wake region of the circular cylinder, and the drag of the circular cylinder was decreased by the reverse flow.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.213-213
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• 2021

한국농어촌공사 농어촌연구원은 하천 및 해안분야의 다양한 수리모형실험을 수행할 수 있는 대형 수리모형실험 시설을 2018년에 구축완료하였다. 국내 최대 규모의 실험장뿐만 아니라 첨단 광학용 계측장비(PIV 및 LDV 시스템)를 연계한 전용실험수로, 대형유사실험수로 등 7종의 기능별 실험수로를 갖추고 있어 다양한 수리현상 분석을 수행할 수 있다. 최근에는 산사태의 주요 원인중 하나인 토석류 실험, 방조제 주변의 침·퇴적 실험 등을 수행하였으며, 본 연구에서는 3D 지형스캐너를 활용한 방조제 주변의 지형변동 수리모형실험에 대하여 소개를 하고자 한다. 방조제는 조수가 육지쪽으로 밀려들어와 내부개발지역이나 농지 등을 해수로부터 보호하기 위해 설치되는 외곽시설이다. 이러한 방조제 전면의 빠른 유속에 의한 침식은 배후지의 안전에 상당히 큰 문제를 야기시킨다. 방조제의 침식을 방지하기 위하여 방조제 전면에 수제공을 설치하여 수제공과 수제공 사이의 느려진 유속에 의해 방조제 전면에 토사를 퇴적시키는 방법이 있다. 본 연구에서는 방조제 전면에 수제공의 길이를 달리 설치하여 수제공 주변의 침·퇴적현상을 이동상 실험을 수행하여 분석하였다. 일반적으로 토사의 침·퇴적고를 계측하는 방법으로 일정한 격자망을 구성하여 각 지점별로 실험 전·후의 토사의 표고차를 수작업으로 계측한다. 이 경우는 실험자가 직접 측정하는 계측오차가 발생하게 되고 측정할 수 있는 지점의 수가 한계가 있어 전체적인 토사의 변화양상을 분석하기엔 어려움이 있다. 이를 해결하기 위하여 본 연구에서는 농어촌연구원이 보유하고 있는 3D 지형스캐너를 활용하여 토사의 표고차를 측정하였다. 실험에 사용한 3D 지형스캐너의 최대 측정거리는 스캐너가 설치된 중심점으로부터 반경 80m에 해당하며, 해상도는 1.6mm~50mm의 범위로 수작업으로 격자망을 구성하여 측정하는 것보다 상당히 높은 수준의 결과를 취득할 수 있으며 계측시간을 단축할 수 있는 장점이 있다. 하지만, 펄스레이저에 의한 지형스캔 방식은 수면과 같이 레이저가 투과할 수 없는 경우에는 계측이 불가능하며, 어두운 계열의 색을 스캔하는 경우 결과 분석에 주의할 필요가 있다. 본 연구에서는 이동상 재료로 안트라사이트(검은색)를 포설하였고, 검은색 계열의 실험사에도 3D 지형스캐너가 우수한 결과를 제공하는 것을 확인하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.483-487
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• 2010

하천에서 물이 비교적 빠른 속도로 흘러가면 압력 변동, 하상의 조도, 하천내 구조물 등의 영향에 의해 수면이 끊임없이 변형을 일으키며 수면에 작은 물결(수면 파문)이 생긴다. 이러한 수면 파문은 유수에 의해 유수의 평균 유속으로 이류되며, 이 때문에 인간이 유수의 흐름을 시각적으로 인식할 수 있다. 이러한 표면 파문은 적절한 영상 분석을 하면 표면 유속 측정의 추적자로 이용할 수 있다. 본 연구는 유수 표면을 연속된 영상을 촬영하고, 일련의 영상을 시공간 영상(space-time image)으로 만든 뒤, 휘도 경사법(graylevel gradient method)으로 유속 벡터를 추출하는 새로운 방법을 제시하였다. 이 분석 과정은 기존의 입자 영상 유속계(PIV, Particle Image Velocimetry) 기법을 이용하는 방법보다 훨씬 간단하고 분석 시간도 크게 절약할 수 있다. 또한, 수면 파문의 전파에 따른 중력파의 영향을 시공간 영상의 처리 과정에서 잡음으로 간주하여 처리할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 개발된 루틴을 표면 영상 유속계(SIV, Surface Image Velocimtery)에 구현하여 새로운 영상 유속계를 개발하였다. 시공간 영상 분속을 이용하는 새로운 영상 유속계를 실험실 수로의 영상 자료에 적용하여 그 정확도, 적용성, 장단점 등을 분석하였다. 제안된 방법에 의한 평균류 산정 결과는 물리적으로 타당하며, 저속 또는 저휘도에서의 분석 성능이 뛰어난 것으로 밝혀졌다. 다만, 이방향 흐름의 분석에서는 문제가 있는 것이 밝혀졌다.

• Journal of the Korean Society of Visualization
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• v.9 no.4
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• pp.54-62
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• 2011

KAERI has developed a KALIMER-600 which is a pool-type sodium-cooled fast reactor with a 600MWe electric generation capacity. For a SFR development, one of the main topics is an enhancement of the reactor system safety. Therefore, we have a long-term plan to design the large sodium experimental facility to evaluate the reactor safety and component performance. In order to extrapolate a thermal hydraulic phenomena in a large sodium reactor, the thermal hydraulics phenomena is under investigation in a 1/$10^{th}$ water-simulant facility for the KALIMER-600. In this paper, we shortly described the experimental facility setup and the measurement of the isothermal global flow behavior. For the flow field measurement, the PIV method was used in a transparent Plexiglas reactor vessel model at around $20^{\circ}C$ water condition.

• 한국가시화정보학회:학술대회논문집
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• 2007.11a
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• pp.84-87
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• 2007

Recently, many studies concern on the slip flow and slip length, which allow liquid flow to reduce drag force in microchannel. However, until now not enough investigation is performed experimentally to understand the slip flow in the superhydrophobic microchannel exhibiting riblet structures on vertical wall. Here we investigated and compared the slip flows according to the surface characteristics; hydrophilic, hydrophobic, and superhydrophobic wettabilities. Using the micro-PIV, velocity profiles can be obtained in the glass (hydrophilic), PDMS (hydrophobic), and micro-structured PDMS (superhydrophobic) microchannels. For both PDMS and superhydrophobic PDMS microchannels, we observed the slip effects showing the microscale slip lengths. Due to the micro-riblet, there are two distinctive flow characteristics on the riblet surface and the liquid meniscus in the valleys.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 2006.04a
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• pp.157-163
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• 2006

A new technique utilizing LII signal for the measurement of flow velocities of laminar diffusion flames has been investigated. Soot particles in ethylene diffusion flames are heated by a modulated Ar-ion laser beam. LII signals and their phase angles are measured using a lock-in amplifier at the different flame heights and the axial flow velocity are obtained from the measured phase angle delay. The measured velocities are similar to those from LDV measurements under the same operating conditions. The effects of laser power, LII signal wavelength, and modulation frequency are not sensitive to the velocity measurement. However, the choice of an optical chopper blade type could affect the measurement result. The use of a 6/5 chopper blade showed the better result that is possibly due to the square shape of modulated laser beam. This study successfully demonstrated that axial flow velocities of laminar diffusion flames can be measured by a new technique utilizing LII signal, which does not need particle seeding unlikely to LDV or PIV techniques.

• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.12 no.4 s.27
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• pp.267-272
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• 2006

Butterfly valves have been used for shut-off and throttling-control application in many industrial fields. Recently, they are frequently used for cooling water, oil system and ballast piping system of many larger vessels. They are especially suited for flow throttling control of heat exchangers in engine room. Measurement by the PIV(Particle Image Velocimetry) was conducted to investigate the flow characteristics of butterfly valve inserted within circular pipe. Flow behaviors such as instantaneous and time-mean velocity vectors are investigated. Furthermore, to reveal systematic performance of the butterfly valve, wall pressure was measured at 6 points along the pipe by digital manometer. As the valve position moves to the closed side, flow separation increases and persists its tendency downstream until smoothly uniform flow developed. The pressure loss is found to be about zero for the disk open angles less than 45 degrees, but is substantially increased for those larger than 60 degrees.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.45-45
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• 2020

하천 횡단구조물 하류부에서는 고유속 및 ±압력에 의해 하상재료가 유실되는 세굴현상이 발생한다. 이러한 세굴을 방지하기 위해 횡단구조물 하류부에는 석재, 콘크리트 및 콘크리트 블록 등을 설치 및 포설하여 하상보호공을 설치한다. 하상보호공을 설치하면 설치된 부분은 세굴이 방지 되지만, 하상보호공 끝단 이후에는 지반이 노출되어 있어 노출된 지반에서 고유속 흐름 및 압력변화에 의한 세굴이 발생하는 경우가 많다. 이에 본 연구에서는 하상보호공 끝단 즉, 하상이 노출된 지반에서 압력변화에 따라 하상재료가 유실되므로 압력에너지를 감쇄시키기 위한 하상보호장치를 개발하였다. 개발한 하상보호장치는 본래 다수개가 열을 지어 메트릭스 형태로 설치되도록 하여야 하지만 실험 여건상 단일체로 수리실험을 진행하였다. 하상보호장치는 상판과 하판이 조립된 형태이며 상판과 하판 사이에 이격공간이 구비되어있다. 하상보호장치 검증을 위해 상판과 하판에 쓰이는 판은 수로재질과 같은 아크릴로 제작하였으며, 하상재료의 공극률을 반영하여 다공성 판으로 제작하였다. 다공판의 전체 구멍 면적 대비 판 면적은 35 % 로 동일하다. 상판 구멍 지름 15.0 mm, 4.5 mm 2가지로 제작하였으며, 하판 구멍 지름 3.0 mm 으로 동일하다. 압력변화가 큰 곳에서 작은 곳으로 물이 이동하게 되므로 고유속 수리조건에서 상판과 하판 사이에서의 압력변화를 측정하기 위해 판 중간에 압력계를 설치하였다. 하상보호장치 설치지점 앞 0.3 m 부근에 PIV를 설치하여 유속을 측정하였다. 실험결과 상판의 구멍 직경(15.0 mm)이 클 경우 상판부 압력이 하판부로 전달되어 하판에서 측정되는 압력이 증폭 되었으며, 상판의 다공성 구멍 직경(4.5 mm)이 작을 경우 상판부에서 하판부로 전달되는 압력이 감소하여 하판에서 측정되는 압력이 감소하였다. 상판과 하판의 다공성 구멍의 직경을 적절한 사이즈로 조절하면 상판부의 압력이 하판부로 전달되는 것을 막고 압력에 의해 하상에서 흡출되는 유사를 막을 수 있는 것으로 판단되며 추후 상판과 하판의 다공성판 구멍 직경의 상대적 차이에 따른 압력 감소효율에 관한 연구가 필요하다고 판단된다.