• 대한기계학회논문집B
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• 제21권9호
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• pp.1139-1148
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• 1997

Compression waves propagating in a high-speed railway tunnel develops large pressure fluctuations on the train body or tunnel structures. The pressure fluctuations would cause an ear discomfort for the passengers and increase the aerodynamic resistance of trains. As a fundamental research to resolve the pressure wave phenomenon in the tunnel, experiments were carried out by using a shock tube with an open end. A blockage to model trains inside the tunnel was installed on the lower wall of shock tube, thus forming a sudden cross-sectional area reduction. The compression waves were obtained by the fast opening gate valve instead of a conventional diaphragm of shock tube and measured by the flush mounted pressure transducers with a high sensitivity. The experimental results were compared with the previous theoretical analyses. The results show that the ratio of the reflected to the incident compression wave at the sudden cross-sectional area reduction increases but the ratio of the passing to the incident compression wave decreases, as the incident compression wave becomes stronger. This experimental results are in good agreements with the previous theoretical ones. The maximum pressure gradient of the compression wave abruptly increases but the width of the wave front does not vary, as it passes over the sudden cross-sectional area reduction.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.609-611
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• 2017

최근 다양한 산업 및 공학 응용분야에서 히스테리시스 현상이 자주 발생하며, 이에 대한 많은 관심과 연구가 수행되었다. 이러한 현상은 주로 압력비가 일시적으로 변화하는 과정에서 발생되며, 초음속 풍동 시동과정에 영향을 미칠 것으로 예상되나, 이에 대한 연구가 미미한 실정이다. 본 연구에서는 초음속 풍동 내부에서 발생하는 히스테리시스 현상을 수치해석으로 조사하였다. 비정상, 축대칭, 압축성 Navier-Stokes 방정식을 유한 체적법으로 이산화 하였으며, Spalart-Allmaras 난류모델을 적용하였다. 본 연구의 결과로 초음속 풍동 시동과정에서 시동압력비와 작동압력비가 다른 원인을 히스테리시스 현상으로 설명하였다.

• 터널과지하공간
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• 제27권1호
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• pp.50-57
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• 2017

본 연구는 네트워크형 복층터널의 환기설계를 위하여 분기부지점에서 발생할 수 있는 충격손실에 대한 실험연구이다. 충격손실양을 결정할 수 있는 충격손실계수는 현재까지 종횡비가 일정한 원형이나 사각단면에 관한 설계값 및 이론식만이 존재하고 있다. 하지만 현재 국내에서 검토중인 복층터널이 종횡비가 약 1:3정도로 층고가 낮은 소형차 전용도로이기 때문에 본 조건에 맞는 충격손실계수의 제시가 필요하다. 이를 위하여 Reynolds 상사법칙이 적용된 약 1:23 스케일의 실험모델을 제작하여 큰 종횡비에 따른 분기부 지점 충격손실계수를 측정하였다. 연구 결과 분기부가 존재할 때 직선구간에 작용하는 충격손실 계수 와 분기부에서 작용하는 충격손실 계수 이 선행연구 되었던 설계값 및 이론식보다 2~3배 높게 측정되는 것을 확인하였다. 즉, 큰 종횡비가 충격손실계수에 미치는 영향이 크다는 것을 확인함에 따라서 네트워크형 복층터널의 환기설계 시 보다 정확한 설계값을 제시할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권6호
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• pp.479-487
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• 2015

반사식 충격관 터널에서의 노즐의 정체조건은 반사충격파 이후의 유동조건에 해당된다. 반사식 충격관 터널에서 반사충격파 이후의 유동조건을 계산할 때, 노즐이 없는 충격관 튜브와는 달리, 노즐방향으로의 흐름을 고려하여야 한다. 본 연구에서는 노즐목의 크기에 따른 반사충격파 이후의 조건, 즉 노즐 정체실 조건의 특성을 이론적, 실험적, 그리고 수치해석적으로 다루었다. 노즐목의 크기가 증가할수록 정체실의 조건이 감소함을 알 수 있으며, 노즐목에 대한 피작동부의 면적비가 4.5인 조건에서도 정체실의 정상압력이 잘 형성됨을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제21권9호
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• pp.1095-1104
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• 1997

When a high-speed railway train enters a tunnel, a compression wave is generated ahead of the train and propagates along the tunnel, compressing and accelerating the rest air in front of the wave. At the exit of the tunnel, an impulsive wave is emitted outward toward the surrounding, which causes a positive impulsive noise like a kind of sonic boom produced by a supersonic aircraft. With the advent of high-speed train, such an impulsive noise can be large enough to cause the noise problem, unless some attempts are made to alleviate its pressure levels. For the purpose of the impulsive noise reduction, the present study investigated the effect of a vertical bleed duct on the compression wave propagating into a model tunnel. Numerical results were obtained using a Piecewise Linear Method and testified by experiment of shock tube with an open end. The results showed that the vertical bleed duct reduces the maximum pressure gradient of compression wave front by about 30 percent, compared with the straight tunnel without the bleed duct. As the width of the vertical bleed duct becomes larger, reduction of the impulsive noise is expected to be greater. However the impulsive noise is independent of the height of the vertical bleed duct.

• 대한기계학회논문집B
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• 제20권12호
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• pp.4036-4043
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• 1996

When a high-speed railway train enters a tunnel, a compression wave is generated ahead of the train and propagates along the tunnel, compressing and accelerating the rest air in front of the wave. At the exit of the tunnel, an impulsive wave is emitted outward toward the surrounding, which causes a positive impulsive noise like a kind of sonic boom produced by a supersonic aircraft. With the advent of high-speed train, such an impulsive noise can be large enough to cause the noise problem, unless some attempts are made to alleviate its pressure levels. In the purpose of the impulsive noise reduction, the present study tested the effect of porous walls on the compression wave propagating into a model tunnel. Experimental results were obtained using a shock tube with an open end. The results showed that the cavity/porous wall is very effective for the compression wave with a large nonlinear effect. The porosity of 30% is most effective for attenuation and pressure gradient reduction of the compression wave front. Also the impulsive noise reduction increases with increasing the length and height of the cavity, compared with the tunnel equivalent diameter.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권4호
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• pp.328-336
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• 2008

극초음속으로 비행하는 추진기관이 직면하는 고속 유동 등 제반 현상을 모사하기 위한 지상시험 설비로 충격파 풍동을 설계, 구축한 후 성능 시험을 수행하였다. 개발된 준 일차원 작동 해석을 이용하여 설계점을 파악한 후, 가압식 극고속 시험 구축을 위한 개념 설계를 완료하였다. 이어 단위 해석 코드를 이용하여 구체적인 성능 설계 및 각 구성품에 대한 설계를 완료, 구축한 후, 다양한 운용조건에서 성능시험을 수행하였다. 본 논문에서는 각 구성품 설계 및 구축방법, 구축 후 수행된 다양한 성능 시험 결과를 자세히 제시하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제20권3호
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• pp.1083-1095
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• 1996

Shock wave/boundary layer interaction frequently causes the shock wave to oscillate violently and thus the global flow field to unstabilize. In order to stabilize the shock wave system in the diffuser of a supersonic wind tunnel, the present study attempted to control the shock oscillations by using a passive control. A porous wall with the porosity of 19.6% was mounted on a shallow cavity. Experiment was made by means of schlieren optical observation and wall pressure measurements. The flow Mach number just upstream the shock system and Reynolds number based on the turbulent boundary layer thickness were 2.1 and 1.8 * 10$\^$6/, respectively. The results show that the present passive control method on the shock wave/boundary layer interaction in the supersonic diffuser can significantly suppress the oscillations of shock system, especially when the shock system locates at the porous wall.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권4호
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• pp.321-327
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• 2008

극초음속으로 비행하는 추진기관이 직면하는 고속 유동 등 제반 현상을 모사하기 위한 지상시험 설비로 충격파 풍동을 설계, 구축한 후 성능 시험을 수행하였다. 개발된 준 일차원 작동 해석를 이용하여 설계점을 파악한 후, 극초음속 시험설비 구축을 위한 개념 설계를 완료하였다. 이어 단위 해석 코드를 이용하여 구체적인 성능 설계 및 각 구성품에 대한 설계를 완료, 구축한 후, 다양한 운용조건에서 성능시험을 수행하였다. 본 논문에서는 이론해석 결과를 바탕으로 이루어진 개념 설계와 준 1차원 다화학종 해석 코드를 이용한 개념설계 검증 및 성능설계 결과 등 극초음속 충격파 풍동 설계방법을 제시하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제19권5호
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• pp.1280-1290
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• 1995

In order to investigate the compression wave propagating in a high-speed railway tunnel, a numerical calculation was applied to the wave phenomenon occurring in a model tunnel. Unsteady, one-dimensional inviscid or viscous flows were solved by an explicit TVD scheme, and the calculated flows were compared with the results of measurement in real tunnels. Tunnel noises caused by emission of the compression wave were characterized in terms of excess pressure of compression wave, pressure gradient in the wave front and width of the compression wave. Calculated attenuation, pressure gradient and width of compression wave with the propagating distance agreed with the results of measurement in the real tunnels. The results also show that tunnel noises are proportional to the train velocity entering the tunnel.