• 대한조선학회논문집
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• 제39권3호
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• pp.28-40
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• 2002

지면효과를 받는 2차원 날개 주위의 난류유동을 비압축성 RANS(Reynolds Averaged Navier Stokes) 방정식과 유한차분법(Finite Difference Method)을 이용하여 해석하였다. 높은 레이놀즈수에 효과적인 Baldwin-Lomax 난류모델을 사용하였다. 본 연구의 목적은 지면효과를 받는 2차원 날개단면에서의 각기 다른 두 바닥 경계조건(이동지면, 고정지면)에 따른 유동의 특성을 파악하는 것이다. Clark-Y(t/C 11.7%)날개단면의 계산 결과와 발표된 계산결과 및 실험 값과의 비교를 통해 본 수치해석 프로그램의 정확성을 검증하였다. NACA4412 날개단면에 대해 지면과의 높이변화에 대해서 두 바닥 경계조건에 대해서 유동해석을 수행하였다 계산결과에 의하면 이동지면과 고정지면에 대해서 양력과 모멘트는 별 차이가 없으나 항력은 고정지면의 경우가 이동지면의 경우보다 다소 작았다. 따라서 풍동시험에서 고정지면의 결과는 이동지면에 비해 상대적으로 저항이 낮게 평가될 가능성이 있다고 본다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.729-732
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• 2010

본 연구는 케로신과 액체산소를 추진제로 사용하는 동축 와류형 분사기를 해석하기 위해 체계적인 물리 모델링을 수행하였다. 먼저 초임계 압력 조건에서 나타나는 실제유체의 열역학 및 전달 물성치를 계산할 수 있는 서브루틴 라이브러리를 구축하였으며, 층류 화염편 해석 코드와 연동하여 케로신 난류연소장의 국소화염구조를 해석하였다. 설계 목적에 맞는 계산 효율성을 확보하기 위해 동축 와류형 분사기는 RANS 기반의 2차원 축대칭 선회 유동으로 해석하였으며, 실험 결과가 존재하는 비연소 동축선회 제트 유동을 통해 예측정확도를 검증하였다. 실제 고압 연소를 수반하는 동축 와류형 분사기의 경우, 기존의 RANS 모델은 급격한 밀도 구배가 수반되는 선회 막 유동의 혼합층에서 과도한 난류확산을 야기하였으며, 난류모델의 수정을 위해 보다 심도 있는 연구가 필요할 것으로 판단되었다.

• 한국음향학회지
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• 제34권1호
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• pp.36-45
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• 2015

유동광대역소음을 효율적으로 예측하기 위하여 통계적으로 난류를 재생하는 방법에 대한 많은 연구들이 최근에 진행되고 있다. 그 중에서도, FRPM(Fast Random Particle Mesh) 기법은 RANS(Reynolds-Averaged Navier-Stokes) 방정식 해석을 통해 도출된 정상상태 유동장의 난류 운동에너지와 소산 값을 이용하여 특정한 통계적 특성을 가지는 난류를 재생하는 기법으로서 유동광대역소음 문제 등에 성공적인 적용 예에 대해서 보고되고 있다. 하지만 기존의 FRPM 방법은 축류팬과 같이 축 대칭 특성을 갖는 기계의 경우 정상상태의 유동장을 기초로 광대역소음을 예측하는 문제에는 적용할 수 있으나, 원심팬과 같이 볼루트 영역으로 인하여 축 대칭이 성립되지 않는 기계류의 유동광대역소음에는 적용할 수 없다. 본 연구에서는 이러한 FRPM 기법을 확장하여, 원심팬에서 발생하는 광대역소음을 효율적으로 예측하기 위하여 비정상 RANS 방정식의 수치해와 연계하여 광대역소음원으로 고려되는 난류를 특정한 통계적 특성을 가지도록 재생할 수 있는 U-FRPM(Unsteady-FRPM) 기법을 제안하였다. 먼저 전산유체역학을 사용하여 RANS 방정식을 해석함으로써, 원심팬 주위의 비정상상태 유동장 정보를 도출하고, 음향상사법(Acoustic Analogy)을 기초로 도출된 유동소음원을 U-FRPM을 이용하여 모델링하였다. 모델링된 소음원은 경계요소법을 통해 구현되는 선형음향전파모델과 연계하여 수음점에서 광대역소음을 예측하는데 이용되었다. 예측된 결과와 실험결과의 비교를 통해 본 논문에서 제시한 방법의 유효성을 확인하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.224-230
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• 2007

The performance and applicability of FDS code is analyzed for flow simulation in railway tunnel. FDS has been built in NIST(USA) for simulation of fire-driven flow. RANS and DNS's results are compared with FDS's. AJL non-linear ${\kappa}-{\epsilon}$[7,8] model is employed to calculate the turbulent flow for RANS. DNS data by Moser et al.[9] are used to prove the FDS's applicability in the near wall region. Parallel plate is used for simplified model of railway tunnel. Geometrical variables are non-dimensionalized by the height (H) of parallel plate. The length of streamwise direction is 50H and the length of spanwise direction is 5H. Selected Re numbers are 10,667 for turbulent flow and 133 for laminar low. The characteristics of turbulent boundary layer are introduced. AJL model's predictions of turbulent boundary layer are well agreed with DNS data. However, the near wall turbulent boundary layer is not well resolved by FDS code. Slip conditions are imposed on the wall but wall functions based on log-law are not employed by FDS. The heavily dense grid distribution in the near wall region is necessary to get correct flow behavior in this region for FDS.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2008년도 학술대회
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• pp.104-110
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• 2008

Detached Eddy Simulation (DES) is applied to an axisymmetric base flow at supersonic mainstream. DES is a hybrid approach to modeling turbulence that combines the best features of the Reynolds-averaged Navier-Stokes RANS) and large-eddy simulation (LES) approaches. In the Reynolds-averaged mode, the model is currently based on either the Spalart-Allmaras (S-A) turbulence model. In the large eddy simulation mode, it is based on the Smagorinski subgrid scale model. Accurate predictions of the base flowfield and base pressure are successfully achieved by using the DES methodology with less computational cost than that of pure LES and monotone integrated large-eddy simulation (MILES) approaches. The DES accurately resolves the physics of unsteady turbulent motions, such as shear layer rollup, large-eddy motions in the downstream region, small-eddy motions inside the recirculating region. Comparison of the results shows that it is necessary to resolve approaching boundary layers and free shear-layer velocity profiles from the base edge correctly for the accurate prediction of base flows. The consideration of an empirical constant CDES for a compressible flow analysis may suggest that the optimal value of empirical constant CDES may be larger in the flows with strong compressibility than in incompressible flows.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2008년 추계학술대회논문집
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• pp.104-110
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• 2008

Detached Eddy Simulation (DES) is applied to an axisymmetric base flow at supersonic mainstream. DES is a hybrid approach to modeling turbulence that combines the best features of the Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) and large-eddy simulation (LES) approaches. In the Reynolds-averaged mode, the model is currently based on either the Spalart-Allmaras (S-A) turbulence model. In the large eddy simulation mode, it is based on the Smagorinski subgrid scale model. Accurate predictions of the base flowfield and base pressure are successfully achieved by using the DES methodology with less computational cost than that of pure LES and monotone integrated large-eddy simulation (MILES) approaches. The DES accurately resolves the physics of unsteady turbulent motions, such as shear layer rollup, large-eddy motions in the downstream region, small-eddy motions inside the recirculating region. Comparison of the results shows that it is necessary to resolve approaching boundary layers and free shear-layer velocity profiles from the base edge correctly for the accurate prediction of base flows. The consideration of an empirical constant CDES for a compressible flow analysis may suggest that the optimal value of empirical constant CDES may be larger in the flows with strong compressibility than in incompressible flows.

• 한국해양공학회지
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• 제32권5호
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• pp.386-392
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• 2018

It is necessary to predict hydrodynamic derivatives when assessing the maneuverability of a submarine. The force and moment acting on the vehicle may affect its motion in various modes. Conventionally, the derivatives are determined by performing captive model tests in a towing tank or applying a system identification method to the free running model test. However, a computational fluid dynamics (CFD) method has also become a possible tool to predict the hydrodynamics. In this study, virtual captive model tests for a full-scale submarine were conducted by utilizing a Reynolds-averaged Navier-Stokes solver in ANSYS FLUENT version 18.2. The simulations were carried out at design speed for various modes of motion such as straight forward, drift, angle of attack, deflection of the rudder, circular, and combined motion. The hydrodynamic force and moment acting on the submarine appended rudders and stern stabilizers were then obtained. Finally, hydrodynamic derivatives were determined, and these could be used for evaluating the maneuvering characteristics of the submarine in a further study.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제10권2호
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• pp.212-224
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• 2018

The characteristics of the relationship between the evolution of propeller trailing vortex wake and skew angle are numerically examined based on four different five-blade David Taylor Model Basin (DTMB) model propellers with different skew angles. Numerical simulations are based on Reynolds-averaged Naviere-Stokes (RANS) equations combined with SST $k-{\omega}$ turbulence model. Results show that the contraction of propeller trailing vortex wake can be restrained by increasing skew angle and loading conditions, and root vortices fade away when the propeller skew angle increases. With the increase of the propeller's skew angle, the deformation of the hub vortex and destabilization of the tip vortices are weakening gradually because the blade-to-blade interaction becomes weaker. The transition trailing vortex wake from stability to instability is restrained when the skew increases. Furthermore, analyses of tip vortice trajectories show that the increasing skew can reduce the difference in trailing vortex wake contraction under different loading conditions.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.466-473
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• 2011

온배수의 수중 방류 시 강한 방류 모멘텀 플럭스와 부력 플럭스에 의해 수중제트 인근에는 부력제트가 지배적인 근역이 형성되며, 이러한 근역을 해석하는 도구로써 비정수압 RANS 방정식을 적용한 전산유체역학(CFD) 모델을 이용하여 근역에 대한 적용성을 검토해 보았다. 과거 연구된 바 있는 원형 부력제트 수리실험과 유사한 조건으로 모델을 구성하고 정류시의 수평 부력 제트 경우와 가로흐름시 수직 부력 제트 경우에 대해 수치 실험을 수행하였다. CFD 수치실험의 결과는 수리실험 및 해석해 모델(CorJET)의 결과와 무차원화한 중심 궤적 및 희석율에 대해 비교 검증하였는데, 실제 수리실험의 결과와 잘 일치하는 것으로 나타났다. CFD 모델은 현재 근역 해석해 모델과 광역 준3차원 해수유동 모델이 가지고 있는 한계를 모두 보완할 수 있어 수중방류 온배수 영향해석에 적합한 모델이며, 본 연구를 통해 근역해석의 적합성을 확인하였으므로 향후 계산효율이 확보된다면 수중방류 온배수의 이동 및 확산 해석 도구로써 널리 활용될 것으로 기대된다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제17권4호
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• pp.81-86
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• 2012

The objective of the present study is to investigate the effects of various turbulence models on the aerodynamic noise of an air-conditioner (AC) indoor unit. The results from URANS (unsteady Reynolds-averaged Navier-Stokes) simulations with the standard k-$\varepsilon$, k-$\omega$ shear stress transport (SST) and Spalart-Allmaras (S-A) turbulence models were analyzed and compared with the noise data from the experiments. The frequency spectra of the far-field acoustic pressure were computed using the Farrasat equation derived from the Ffowcs Williams-Hawkings (FW-H) equation based on the acoustic analogy model. Two fixed fan casings and the rotating cross-flow fan were used as the source surfaces of the dipole noise in the Farrasat equation. The result with the standard k-$\epsilon$ model showed a much better agreement with the experimental data compared to the k-w SST and S-A models. The differences in the pressure spectra from the different turbulence models were discussed based on the instantaneous vorticity fields. It was found that the over-estimated power spectra with the k-w SST and S-A models are related to the emphasized small-scale vortices produced with these models.