• 한국수자원학회논문집
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• 제50권2호
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• pp.89-97
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• 2017

만곡수로에서의 흐름 구조는 나선형 운동을 갖는 이차 재순환 흐름 그리고 만곡부 측벽으로부터 발생하는 흐름분리로 인한 전단층 등으로 복잡하다. 이 연구에서는 3개의 통계학적 난류모형($k-{\varepsilon}$, RNG $k-{\varepsilon}$, $k-{\omega}$ SST) 그리고 자유수면 변동 해석을 위한 VOF 기법을 적용한 비정상 Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) 계산을 수행하여 고진폭 만곡수로인 키노시타(Kinoshita) 수로에서의 이차류와 편수위를 해석하였다. 2차 정확도의 유한체적법을 이용하여 구한 해석결과를 기존 수리실험 자료와 비교하여 각 난류모형의 적용성을 평가하였다. 비정상 RANS 계산에서 적용한 3개의 통계학적 난류모형의 해석 결과를 분석해 보면 키노시타 수로에서 발생하는 만곡부 편수위는 3개 모형 모두 유사하게 모의하는 한편, 전반적인 이차류 분포는 $k-{\omega}$ SST상대적으로 잘 모의하는 것으로 나타났다. 하류에 위치한 만곡부 흐름에 영향을 미쳐 국부적으로 발생한 이차류와 이전의 만곡부 중앙 수면 부근에서 발생하는 한 쌍의 이차 와류가 존재하는 현상을 관측하였으며, $k-{\omega}$ SST 난류모형은 이러한 복잡한 와류 변화를 양호하게 모의했다. $k-{\varepsilon}$ 모형을 기반으로 개발된 두 모형으로 모의한 결과에서는 실험에서 관측된 중앙 만곡부에 존재하는 두 개의 이차류 중, 시계방향 와류가 재현되지 않는다. VOF기법을 이용해서 계산한 만곡부에서의 편수위 해석결과는 적용한 모든 난류모형에 대해서 전반적으로 실험값을 양호하게 재현하는 것으로 나타났다.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제9권3호
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• pp.282-291
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• 2017

The main aim of this study is to investigate the effect of berm breakwater on wave run-up. A total of 200 numerical analysis tests have been carried out in this paper to investigate the effect of berm width, wave height, and wave period on the wave run-up, using an integrating technique of Computer-Aided Design (CAD) and Computational Fluid Dynamics (CFD). Direct application of Navier Stokes equations within the berm width has been used to provide a more reliable approach for studying the wave run-up over berm breakwaters. A well tested Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) code with the Volume of Fluid (VOF) scheme was adopted for numerical computations. The computational results were compared with theoretical data to validate the model outputs. Numerical results showed that the simulation method can provide accurate estimations for wave run-up over berm breakwaters. It was found that the wave run-up may be decreased by increasing the berm width up to about 36 percent. Furthermore, the wave run-up may increase by increasing the wave height and wave period up to about 53 and 36 percent, respectively. These results may convince the engineers to use this model for design of berm breakwater in actual scale by calculating the Reynolds numbers.

• 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.

• 한국해양공학회지
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• 제11권2호
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• pp.100-106
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• 1997

Viscous flow around an actual ship is calculated by an use of RANS(Reynolds-averaged Navier-Stokes) solver. Reynolds stress is modelled by using k-$\varepsilon$ turbulence model and the law of wall is applied near the body. Body fitted coordinates are introduced for the treatment of the complex boundary of the ship hull form. The transformed equations in the computational domain are numerically solved by an employment of FVM(Finite Volume Method). SIMPLE(Semi-Implcit Pressure Linked Equation) method is adopted in the calculation of pressure and the solution of the disssssssscretized equation is obtained by the line-by-line method with the use of TDMA(Tri-Diagonal Matrix Algorithme). The subject ship model of actual calculation is 4,410 TEU class container carrier. For 4 geosim models the calculated viscous resistancce values are compared with the model test results and analyzed on their componentss. The resistance performance of an actual ship is predicted very resonably, so this mothod may be utilized as a design tool of hull form.

• 한국전산유체공학회지
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• 제21권2호
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• pp.62-69
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• 2016

It has been highly demanded to improve the accuracy of CFD(Computational Fluid Dynamics) methods for the assessment of the hydrodynamic performance of marine propellers in cavitating and non-cavitating flows. This paper presents a validation study on the numerical simulation of the tip vortex flow of a non-cavitating marine propeller SVA VP1304. The calculations are carried out by using the Reynolds averaged Navier-Stokes(RANS) approach, where the Reynolds Stress Model(RSM) is used for turbulence closure. The present paper contains a grid dependence test for the propeller open water simulations and a special emphasis is placed on conducting a local grid adaptation on the blade tip and in the tip vortex to reasonably reproduce the velocity and the pressure in the tip vortex flow field. The numerical results are compared with the experimental validation data, which are published in the second International Symposium on Marine Propulsors 2011(SMP'11). The present numerical results show a reasonable agreement with the experiments.

• 대한조선학회논문집
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• 제39권3호
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• pp.8-17
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• 2002

RANS 방정식의 수치 해법을 사용해서 선박용 추진기 주의의 점성 유동을 계산함으로써 모형 프로펠러 3개(P4119, P4842, KRISO 포드 프로펠러)의 단독 성능을 해석하였다. 프로펠러 단독성능과 날개 압력 분포 그리고 프로펠러 근방의 평균 속도 분포에 대한 본 연구의 수치 해석 결과를 실험 결과와 비교하였으며, 대체로 두 결과가 서로 잘 일치하는 것이 확인되었다. 그러나, 프로펠러 날개 앞날의 압력과 포드 프로펠러의 단독 성능에 대한 본 연구의 결과는 실험 결과와 잘 맞지 않는 것으로 나타났다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제33권3호
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• pp.156-163
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• 2009

In this study, comparative analysis on the back-layer phenomena in the tunnel-fire driven flow is performed using numerical simulation with LES and RANS. FDS(Fire Dynamics Simulator) code is employed to calculate the fire-driven turbulent flow for LES and Smartfire code is used for RANS. Hwang and Wargo's data of scaling tunnel fire experiment are employed to compare with the present numerical simulation. The modeled tunnel is 5.4m(L) ${\times}$ 0.4m(W) ${\times}$ 0.3m(H). Heat Release Rate (HRR) of fire is 3.3kW and ventilation-velocity is 0.33m/s in the main stream. The various grid-distributions are systematically tested with FDS code to analyze the effects of grid size. The LES method with FDS provides an improved back-layer flow behavior in comparison with the RANS (${\kappa}-{\epsilon}$) method by Smartfire. The FDS solvers, however, overpredict the velocity in the center region of flow which is caused by the defects in the tunnel-entrance turbulence strength and in the near-wall turbulent flow in FDS code.

• 한국전산유체공학회지
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• 제3권1호
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• pp.54-62
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• 1998

본 논문은 2차원 해면효과의 수치계산 결과를 정리하였다. 지면으로부터의 높이변화에 따른 점성유동장을 계산하기 위하여 지배방정식으로는 비압축성 RANS 방정식을, 시간에 대하여서는 음해법으로 프로그램을 구성하였다. 압력항은 가상압축성과 4차 수치확산항을 추가하는 것에 의해 계산하였으며, 높은 레이놀즈 수에서의 효과적인 계산을 위해 Baldwin- Lomax 난류모델을 도입하였다. 해면효과가 없는 무한유중에서의 NACA-0012 단면 계산결과를 실험 데이터와 비교하는 것에 의해 프로그램의 타당성을 확인하였다. NACA-6409와 두께 비 4.6%의 날개에 대하여 해면효과를 고려한 계산을 수행하였다. 계산결과, 높이의 변화에 따라 계산된 무차원계수, 압력 및 속도분포는 해면효과의 특성을 잘 보여주고 있다.

• Wind and Structures
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• 제18권5호
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• pp.529-548
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• 2014

This article presents the unsteady aerodynamic performance of crosswind stability obtained numerically for the ATM train. Results of numerical investigations of airflow past a train under different yawing conditions are summarized. Variations of occurrence flow angle from parallel to normal with respect to the direction of forward train motion resulted in the development of different flow patterns. The numerical simulation addresses the ability to resolve the flow field around the train subjected to relatively large yaw angles with three-dimensional Reynolds-averaged Navier-Stokes equations (RANS). ${\kappa}-{\varepsilon}$ turbulence model solved on a multi-block structured grid using a finite volume method. The massively separated flow for the higher yaw angles on the leeward side of the train justifies the use of RANS, where the results show good agreement with verification results. A method of solution is presented that can predict all aerodynamic coefficients and the wind characteristic curve at variety of angles at different speed.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2010년 춘계학술대회논문집
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• pp.358-361
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• 2010

A Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) code with transition prediction model is developed and the computational results on an oscillating airfoil are compared with the experimental data for OA209 airfoil. An approximated eN method that can predict transition onset points and the length of transition region is directly applied to the RANS code. The hysteresis loop in dynamic stall is compared for the computational results using transition prediction and fully turbulent models with the experimental data. Results with transition prediction show more correlation with the experimental data than the fully turbulent computation.