• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2009년 추계학술대회논문집
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• pp.13-18
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• 2009

Flight vehicles such as wheel wells and bomb bays have many cavities. The flow around a cavity is characterized as an unsteady flow because of the formation and dissipation of vortices brought about by the interaction between the free stream shear layer and the internal flow of the cavity. The resonance phenomena can damage the structures around the cavity and negatively affect the aerodynamic performance and stability of the vehicle. In this study, a numerical analysis was performed for the cavity flows using the unsteady compressible three-dimensional Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) equation with Wilcox's turbulence model. The Message Passing Interface (MPI) parallelized code was used for the calculations by PC-cluster. The cavity has aspect ratios (L/D) of 2.5 ~ 7.5 with width ratios (W/D) of 2 ~ 4. The Mach and Reynolds numbers are 0.4 ~ 0.6 and $1.6{\times}106$, respectively. The occurrence of oscillation is observed in the "shear layer and transient mode" with a feedback mechanism. Based on the Sound Pressure Level (SPL) analysis of the pressure variation at the cavity trailing edge, the dominant frequencies are analyzed and compared with the results of Rossiter's formula. The dominant frequencies are very similar to the result of Rossiter's formula and other experimental data in the low aspect ratio cavity (L/D = ~ 4.5). In the large aspect ratio cavity, however, there are other low dominant frequencies due to the leading edge shear layer with the dominant frequencies of the feedback mechanism. The characteristics of the acoustic wave propagation are analyzed using the Correlation of Pressure Distribution (CPD).

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권4호
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• pp.349-360
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• 2012

본 연구에서는 3차원 점성 흐름에 적용될 수 있는 비정수압 자유수면 모형을 수평방향 직교 곡선좌표계에서 개발하였다. 개발된 수치모형은 엇갈린 격자를 사용함으로써 발생되는 자유수면에서의 경계조건 종결 문제를 수면층 방정식을 도입하여 해결하였으며, 난류의 유동 해석을 위한 폐합식으로 등방성의 k-${\varepsilon}$ 난류모형을 이용하였다. 본 연구에서 운동량방정식은 이송-확산항만으로 중간단계의 유속을 예측하고, 압력 및 중력을 포함하는 생성항과 연속방정식을 결합하여 다음 시간단계의 유동장을 결정하는 계산 단계 분리법을 이용하였다. 수치모형의 적용성 평가를 위하여 폐쇄된 2차원 수조에서의 취송류, 급경사를 가지는 2차원 수로에서의 흐름, 원심력에 의한 이차류 흐름특성 분석을 위한 3차원 급변 만곡류에 대한 모의를 실시하였다. 수치모의 예측치는 수리모형 실험값과 수위, 유속, 난류특성 등에서 일치하는 양상을 보이는 것이 확인되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권9호
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• pp.903-913
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• 2011

본 연구에서는 가스터빈 블레이드의 냉각을 위해 사용되는 막냉각 홀을 대상으로 다양한 형상변수들이 막냉각 효율에 미치는 영향을 평가하기 위한 수치적 연구를 수행하였다. 삼차원 압축성 Reynolds-averaged Navier-Stokes 해석을 수행하였으며, 난류모델로는 shear stress transport 모델이 사용되었다. 해석을 통해 홀의 형상, 측면 방향 분사각, 홀의 주기 및 분사율이 막냉각 효율에 미치는 영향이 평가되었다. 해석결과, 원통형홀의 경우 측면 방향 분사각이 존재할 때 월등히 향상된 막냉각 효율을 보여주었으며, 홴형상 홀의 경우 측면 방향 분사각이 $20^{\circ}{\sim}30^{\circ}$일 때 가장 높은 막냉각 효율을 보여주었다. 또한 홀의 주기의 변화에 따른 성능평가 결과 높은 분사율일 때가 낮은 분사율의 경우보다 홀의 주기에 의존하는 경향을 보였다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제15권5호
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• pp.646-655
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• 2001

This paper reports the effects of nozzle exit boundary layer swirl on the instability modes of underexpanded supersonic jets emerging from plane rectangular nozzles. The effects of boundary layer swirl at the nozzle exit on thrust and mixing of supersonic rectangular jets are also considered. The previous study was performed with a 30°boundary layer swirl (S=0.41) in a plane rectangular nozzle exit. At this study, a 45°boundary layer swirl (S=1.0) is applied in a plane rectangular nozzle exit. A three-dimensional unsteady compressible Reynolds-Averaged Navier-Stokes code with Baldwin-Lomax and Chiens $\kappa$-$\xi$ two-equation turbulence models was used for numerical simulation. A shock adaptive grid system was applied to enhance shock resolution. The nozzle aspect ratio used in this study was 5.0, and the fully-expanded jet Mach number was 1.526. The \"flapping\" and \"pumping\" oscillations were observed in the jets small dimension at frequencies of about 3,900Hz and 7,800Hz, respectively. In the jets large dimension, \"spanwise\" oscillations at the same frequency as the small dimensions \"flapping\" oscillations were captured. As reported before with a 30°nozzle exit boundary layer swirl, the induction of 45°swirl to the nozzle exit boundary layer also strongly enhances jet mixing with the reduction of thrust by 10%.

• Wind and Structures
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• 제23권6호
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• pp.505-521
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• 2016

The objective of this study is to investigate numerically the effect of building roof shaps on wind flow and pollutant dispersion in a street canyon with one row of trees of pore volume, $P_{vol}=96%$. A three-dimensional computational fluid dynamics (CFD) model is used to evaluate air flow and pollutant dispersion within an urban street canyon using Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) equations and the Explicit Algebraic Reynolds Stress Models (EARSM) based on k-${\varepsilon}$ turbulence model to close the equation system. The numerical model is performed with ANSYS-CFX code. Vehicle emissions were simulated as double line sources along the street. The numerical model was validated by the wind tunnel experiment results. Having established this, the wind flow and pollutant dispersion in urban street canyons (with six roof shapes buildings) are simulated. The numerical simulation results agree reasonably with the wind tunnel data. The results obtained in this work, indicate that the flow in 3D domain is more complicated; this complexity is increased with the presence of trees and variability of the roof shapes. The results also indicated that the largest pollutant concentration level for two walls (leeward and windward wall) is observed with the upwind wedge-shaped roof. But the smallest pollutant concentration level is observed with the dome roof-shaped.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.65-65
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• 2016

위어나 낙차공 같은 수공구조물 직하류부에서는 다양한 형태의 흐름조건이 발생한다. 낙차공 하류에서 발생하는 독특한 흐름형태 중 하나는 정상파형도수를 갖는 파형흐름이다. 이 연구에서는강 등(2010)이 수리실험을 수행한 바 있는 계단형 위어 하류부에서의 형성되는 파형흐름을 3차원 수치해석을 수행한다. 위어 구조물 위를 통과하는 난류흐름을 해석하기 위해서 Spalart-Allamaras 1방정식 모형을 이용한 URANS 수치모의와 DES (detached eddy simulation)을 실시하였다. 위어 주변에서의 자유수면 변동, 파상도수, 자유수면에서의 와류 그리고 바닥부근에서의 재순환 영역의 형상과 크기, 선정된 종방향 위치들에서의 흐름방향유속분포 등의 항으로 수치해석결과를 실험값과 비교하여 수치모의의 적절성과 난류모델들의 성능을 평가한다.