• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권10호
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• pp.618-627
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• 2016

본 연구는 정사각형 단면 $180^{\circ}$ 곡관 내의 유동특성을 파악하기 위해 RSM 난류모델을 이용하여 작동유체, 입구의 공기속도, 관내의 표면조도, 곡률반경 및 수력직경 등의 다양한 유동인자를 변경하여 각도 위치별 속도분포특성을 수치해석을 통하여 고찰하였다. CFD 해석시 경계조건은 공기와 물의 입구온도를 288 K, 293 K로 설정하였고, 입구의 공기속도, 관내의 표면조도, 곡률반경 및 수력직경은 각각 3~15 m/s, 0~0.001 mm, 2.5~4.5D, 70~100 mm로 적용하여 해석을 수행하였다. 그 결과를 정리하면, 작동유체의 유동특성은 유체의 점성력 차이로 속도분포가 크게 달라짐을 알 수 있었고, 곡관부 내에서의 최대 속도프로파일은 $90^{\circ}$ 단면위치에서 X/D=0.8 영역으로 나타났으며, $180^{\circ}$ 단면위치에서는 Y/D=0.8 영역으로 나타났다. 그리고 관내의 표면조도가 낮고, 곡률반경이 클수록 속도변화율은 크게 변하여 나타냈다. 또한 곡관후류의 직관부에서 유동편차가 안정화되는 직관거리는 L/D=30 영역에서 나타내어 유량 계측시 유효한 측정위치로 잘 제시할 수 있었으며, 수력직경에 따라 곡관후류 직관부의 표준편차특성은 동일한 유속일 때 최소의 편차영역은 대체로 직관거리 L/D=15~30 범위로 나타났다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권5호
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• pp.34-40
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• 2005

초소형 비행체에 대한 연구는 주로 추진, 제어, 저 레이놀즈 수에서의 고양력 형상, 무선통신 부품의 소형화 및 경량화 등의 문제에 초점이 맞추어져 왔다. 본 연구에서는, 경량의 비행체 구조에 적합한 복합재료를 적용하여 초소형 비행체의 구조 개념설계를 수행하였다. 설계된 초소형 비행체 구조의 하중경로와 응력분포를 파악하기 위해 MSC/NASTRAN의 공탄성 모듈을 이용하여 하중 및 구조해석을 동시에 수행하였다. 3개의 대칭기동, 2개의 반대칭기동, 4개의 비대칭기동 조건들에 대해 초소형 비행체의 안정미계수를 추출하였다. MSC/NASTRAN의 공력이론은 초소형 비행체 해석에 적합하지 않을 수 있으나 균형해석과 하중해석에 전통적으로 사용된 방법으로 매우 효과적인 방법이며 보다 정교한 이론이나 실험결과에 기초한 보정으로 보완될 수 있다. 구조해석 결과 공기력 보다는 탑재체에 의한 관성력이 주요 하중임을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제21권11호
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• pp.1496-1508
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• 1997

The effects of porous wind fence on the pressure characteristics around a 2-dimensional prism model of triangular cross-section were investigated experimentally. The fence and prism model were embedded in a neutral atmospheric surface boundary layer over the city suburb. In this study, various fences of different porosity, back fence, inclination angle of prism and location of additional back prisms were tested to investigate their effects on the pressure and wall shear stress of the prism surface. The fence and prism had the same height of 40 mm and Reynolds number based on the model height was Re=3.9*10$^{4}$. The porous fence with porosity 40% was found to be the best wind fence for decreasing the mean and pressure fluctuations on the prism surface. By installing the fence of porosity 40%, the wall shear stress on the windward surface of prism was largely decreased up to 1/3 of that without the fence. This indicates that the porous fence is most effective to abate the wind erosion. Pressure fluctuations on the model surface were decreased more than half when a back fence was located behind the prism in addition to the front fence. With locating several back prisms and decreasing the inclination angle of triangular prism, the pressure fluctuations on the model surface were increased on the contrary.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.833-840
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• 2014

본 연구에서는 OpenFOAM에서 제공하는 소스 코드를 이용하여 폭-수심비가 2인 직사각형 개수로 흐름에 대해 수치모의를 수행하였다. 여과된 연속 방정식과 운동량 방정식을 해석하기 위하여 큰 와 수치모의를 이용하였고, 비등방성 잔여 응력항을 산정하기 위하여 Smagorinsky 모형(1963)을 사용하였다. LES 모형을 Tominaga et al. (1989)의 폭-수심비가 2인 실험수로에 적용하고 평균흐름 및 난류량을 비교하였다. 추가로 Nezu and Rodi (1985)의 실험 결과와 Shi et al. (1999)의 LES 모의 결과와 함께 비교를 수행하였다. 비교 결과 평균흐름 및 난류량 모두 기존 실험 및 모의 결과를 잘 재현하는 것으로 확인되었다. 특히 이차흐름 분포도에서 측벽과 자유수면의 접합부에서 발생하는 내부이차흐름이 발생하는 것을 확인하였다. 또한 수심방향 난류강도의 경우 측벽과 바닥벽에서 난류강도의 등치선도가 측벽과 바닥벽의 접합부 방향으로 편향되는 현상을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제9권2호
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• pp.97-104
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• 2005

많은 장점에도 불구하고 유동함수를 이용한 수치해석용 격자생성 좌표변환기법의 단점은 저속영역에서의 격자간격이 고속영역에 비해 상대적으로 큼에 따라 수치적 처리에 많은 오차를 내포하고 있다는 점이다. 본 연구에서는 이러한 저속영역에서의 단점을 보완하기 위하여 격자간격을 속도크기 및 영역에 따라 적절히 조절할 수 있도록 수학적으로 변형된 압축성 유동함수를 이용한 좌표변환기법을 제안하고 가스터빈엔진에 주로 적용되는 유동모델로서 동심원상 두개 이상의 난류제트혼합유동에 대해 적용하였으며 해당 실험치, 즉 축 방향 평균속도분포, 난류운동에너지, 그리고 난류전단응력분포와 비교하여 난류운동에너지가 약간 과소평가 된 대칭축을 제외한 혼합경계층 내에서 $3.5\%$ 이내의 신뢰성을 확보하였다. 본 기법은 특히 터보팬엔진에 대한 내부흐름들의 혼합유동을 규명하거나 또는 난류전단응력에 의한 제트소음발생 및 저감방법을 도모하는데 유용하게 활용될 것으로 기대된다.

• 융합정보논문지
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• 제9권8호
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• pp.155-163
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• 2019

수평원형관에서 나노입자인 산화알미늄과 기본유체인 물의 혼합인 나노유체에 대한 층류 혼합대류열전달현상을 유한체적법의 수치적 방법으로 규명하였다. 나노유체에 대하여 2상 혼합모델을 적용하였으며, 나노입자의 물성은 온도와 체적농도의 함수를 사용하였다. 수치해석에 적용한 모든 모델의 타당성 검증을 위하여 Kim등의 실험결과와 비교하였으며 좋은 결과를 얻었다. 벽면을 일정한 열유속으로 가열하므로 나노유체는 벽면부근에서 형성된 부력에 의하여 2차유동이 생성된다. Richardson수와 나노입자의 농도가 증가할수록 강한 2차유동이 형성되어 열전달을 향상시키게 된다. 또한 Richardson수와 나노입자의 농도가 증가하면 대류열전달계수와 전단응력도 증가한다. 이런 연구들은 열교환기의 성능향상을 위하여 나노유체를 적용하는데 기본자료로 활용이 가능하다. 이번 연구를 기반으로 향후 2중관형열교환기등 다양한 열교환기에 적용할 예정이다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제17권3호
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• pp.440-448
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• 2003

In the present paper, numerical simulations of buoyant plume dispersion in a neutral and stable atmospheric boundary layer have been carride out. A Lagrangian Stochastic Model (LSM) with a Non-Linear Eddy Viscosity Model (NLEVM) for turbulence is used to generate a Reynolds stress field as an input condition of dispersion simulation. A modified plume-rise equation is included in dispersion simulation in order to consider momentum effect in an initial stage of plume rise resulting in an improved prediction by comparing with the experimental data. The LSM is validated by comparing with the prediction of an Eulerian Dispersion Model (EDM) and by the measured results of vertical profiles of mean concentration in the downstream of an elevated source in an atmospheric boundary layer. The LSM predicts accurate results especially in the vicinity of the source where the EDM underestimates the peak concentration by 40% due to inherent limitations of gradient diffusion theory. As a verification study, the LSM simulation of buoyant plume dispersions under a neutral and stable atmospheric condition is compared with a wind-tunnel experiment, which shows good qualitative agreements.

• 한국전산유체공학회지
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• 제13권4호
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• pp.107-113
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• 2008

The present study numerically simulates the flow and heat transfer characteristics of rib-induced secondary flow in a square cooling channel with staggered V-shaped ribs, extruded on both walls. The rib pitch-to-height ratio (p/h) varies from 2.8 to 10 with the rib-height-to-hydraulic diameter ration (h/$D_h$)of 0.07 and the Reynolds number of 50,000. Shear stress transport (SST) turbulence model is used as a turbulence model. Computational results show that complex secondary flow patterns are generated in the channel due to the snaking flow in the streamwise direction for all tested cases. In the range of p/h=5 to 10 the staggered V-shaped rib gives about 3 times higher heat transfer augmentation than the reference smooth pipe with high heat transfer on both front side and the area around the leading edge of the ribs, while the former cases give about 18 times higher streamwise pressure drop than the latter ones. However, for the thermal performances, based on the equal pumping power condition, the case of p/h=2.8 gives the best result among three cases, mainly due to relatively low streamwise pressure drop, although it gives relatively low heat transfer augmentation.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제11권2호
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• pp.144-151
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• 2008

An experimental study has been conducted to investigate the effects of circular damage hole on the characteristics of airfoil performance. The damage on a wing created from a hit by anti-air artillery was modeled as a circular hole. Force balance measurements and static pressure measurements on the wing surface were carried out for the cases of having damage holes of 10% chord size at quarter chord and/or half chord positions. All experiments were conducted at Reynolds number of $2.85\times10^5$ based on the chord length. The surface pressure data show big pressure alterations near the circular damage holes. This abnormal surface pressure distribution produces shear stress that could lead to the acceleration of the structural degradation of the wing around the circular damage hole. However, in spite of the existence of circular damage holes, the measured force data indicated the only a slight decrease in lift accompanied by increase in drag compared to the results of undamaged one. The influence of damage hole on the aerodynamic performance was increased as the location of damage moved to the leading edge. The effect on the control force was insignificant when the damaged size was not large.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제15권3호
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• pp.12-18
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• 2012

The Lattice Boltzmann Method has developed for solving the Boltzmann equation in Cartesian domains containing immersed boundaries of arbitrary geometrical complexity moving with prescribed kinematics. When a immersed boundaries are sweeping the fixed fluid node, refilling the node information in a vicinity of fluid nodes is one of the important issues in Lattice Boltzmann Method. In this study, we propose a simple refill algorithm for the particle distribution function based on a proper velocity, density and strain rate to enhance accuracy and stability of the method. The refill scheme based on a asymptotic analysis of LBGK model has improved accuracy than interpolation schemes. The proposed scheme in this study is validated by the simulations of an impulsively started rotating circular cylinder to investigate adaptability for fluid-structure interaction (FSI) problem. This refill scheme has improved stability and accuracy especially at high Reynolds number region.