• Wind and Structures
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• 제22권6호
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• pp.663-684
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• 2016

Conical vortices generated at the corner regions of large-span flat roofs have been investigated by using the Particle Image Velocimetry (PIV) technique. Mean and instantaneous vector fields for velocity, vorticity, and streamlines were measured at three visual planes and for two different flow angles of $15^{\circ}$. The results indicated that conical vortices occur when the wind is not perpendicular to the front edge. The location of the leading edge corresponding to the negative peak vorticity and maximum turbulent kinetic energy was found at the center of the conical vortex. The wind pressure reaches the maximum near the leading edge roof corner, and a triangle of severe suctions zone appears downstream. The mean pressure in uniform flow is greater than that under turbulent flow condition, while a significant increase in the fluctuating wind pressure occurs in turbulent streams. From its emergence to stability, the shape of the vortex cross-section is nearly elliptical, with increasing area. The angle that forms between the vortex axis and the leading edge is much smaller in turbulent streams. The detailed flow structures and characteristics obtained through FLUENT simulation are in agreement with the experimental results. The three dimensional (3-D) structure of the conical vortices is clearly observed from the comprehensive arrangement of several visual planes, and the inner link was established between the vortex evolution process, vortex core position and pressure distribution.

• 대한기계학회논문집
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• 제16권10호
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• pp.1979-1989
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• 1992

본 연구에서는 말굽와류에 대한 전반적인 사항을 고찰하는 한편, 실린더의 기 하학적 형상이 말굽와류에 미치는 영향을 정성적으로 고찰하는 데 있다. 그러므로 본 실험에서는 먼저 경계층이 형성되어 있는 평판에 원형 실린더를 설치하여, 말굽와 류에 의한 3차원 유동현상을 고찰하고, 또한 동일한 평판에 쐐기형상의 실린더를 설치 하여, 그 주위에서 발생하는 3차원 유동현상과 원형 실린더 주위에서 일어나는 3차원 유동현상과의 정성적인 비교를 통하여, 말굽와류에 의한 3차원 유동손실을 줄일 수 있 는 가능성을 제시하고자 한다.

• Ocean Systems Engineering
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• 제6권4호
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• pp.377-400
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• 2016

Dropped objects are among the top ten causes of fatalities and serious injuries in the oil and gas industry (DORIS, 2016). Objects may accidentally fall down from platforms or vessels during lifting or any other offshore operation. Proper planning of lifting operations requires the knowledge of the risk-free zone on the sea bed to protect underwater structures and equipment. To this end a three-dimensional (3D) theory of dynamic motion of dropped cylindrical object is expanded to also consider ocean currents. The expanded theory is integrated into the authors' Dropped Objects Simulator (DROBS). DROBS is utilized to simulate the trajectories of dropped cylinders falling through uniform currents originating from different directions (incoming angle at $0^{\circ}$, $90^{\circ}$, $180^{\circ}$, and $270^{\circ}$). It is found that trajectories and landing points of dropped cylinders are greatly influenced by the direction of current. The initial conditions after the cylinders have fallen into the water are treated as random variables. It is assumed that the corresponding parameters orientation angle, translational velocity, and rotational velocity follow normal distributions. The paper presents results of DROBS simulations for the case of a dropped cylinder with initial drop angle at $60^{\circ}$ through air-water columns without current. Then the Monte Carlo simulations are used for predicting the landing point distributions of dropped cylinders with varying drop angles under current. The resulting landing point distribution plots may be used to identify risk free zones for offshore lifting operations.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권1호
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• pp.179-192
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• 1993

유한차분법으로 3차원 점성토 수송 모델 COSETM-3을 개발하여 개수로의 중층에서 시간에 따른 부유니의 상대농도에 관한 실험결과(實驗結果)와 비교하였으며, 그 결과 잘 일치하였다. 모델의 현지(現地) 적용성(適用性)과 수영만(水營灣)의 SS(Suspended Solids) 확산을 조사하기 위해 대조기(大潮期) 수평시(平水時)와 홍수시(洪水時)에 모델을 수영만에 적용하여 수영강(水營江)에서 유출되는 SS의 거동(擧動)을 해석하였으며, 그 결과 현지의 SS 거동을 정성적으로 잘 예측하였다. 침강속도가 SS의 농도분포에 미치는 영향에 대해서도 검토하였다. 침강(沈降)을 고려하지 않은 경우 SS 농도는 표층이 저층보다 높게 나타났으나, 침강(沈降)을 고려했을 경우에는 저층이 표층보다 높게 나타났다. 그리고, 표층에서는 활발한 해수교환으로 인해 SS의 변동폭이 크게 나타났으나, 저층에서는 해수교환(海水交換)이 약하기 때문에 SS의 변동폭이 상대적으로 작게 나타났다. 홍수시(洪水時) SS 확산패턴은 평수시(平水時)와 유사하게 나타났으나, SS 농도는 평수시(平水時)보다 훨씬 높게 나타났다. 첨두유량이 발생할 때까지 SS 농도는 점차 증가하였으나, 첨두유량이 발생한 이 후부터 SS 농도는 유출량(流出量)의 감소로 인해 점차 감소하였다.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제10권4호
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• pp.408-415
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• 2019

Electroplating is a widely used surface treatment method in the manufacturing process of electronic parts and uniformity of the electrodeposition thickness is very crucial for these applications. Since many variables including fluid flow influence the uniformity of the film, it is difficult to conduct efficient research only by experiments. So many studies using simulation have been carried out. However, the most popular simulation technique, which calculates secondary current distribution, has a limitation on the considering the effects of fluid flow on the deposition behavior. And modified method, which is calculating a tertiary current distribution, is limited to a two-dimensional study of simple shapes because of the massive computational load. In the present study, we propose a new electroplating simulation method that can be applied to complex shapes considering the effect of flow. This new model calculates the electroplating process with three steps. First, the thickness of boundary layers on the surface of the cathode plane and velocity magnitudes at the positions are calculated from the simulation of fluid flow. Next, polarization curves of different velocities are obtained by calculations or experiments. Finally, both results are incorporated into the electroplating simulation program as boundary conditions at the cathode plane. The results of the model showed good agreements with the experimental results, and the effects of fluid flow of electrolytes on the uniformity of deposition thickness was quantitatively predicted.

• 대한기계학회논문집B
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• 제26권1호
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• pp.82-93
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• 2002

The effects of the interaction between the flow and temperature field and a boundary layer due to a variety of the height of a vortex generator are experimentally investigated. The test facility consists of a boundary-layer wind tunnel with the vortex generator protruding from the bottom surface. In order to control the strength of the longitudinal vortices, the angle of attack and the spacing distance of the vortex generator are 20 degree and 40 mm, respectively. The height of the vortex generator (H) is 15 mm, 20 mm and 30 mm and the cord length of it is 50 mm. Three-component mean velocity measurements are made using a 5-hole probe system and the surface temperature distribution is measured by the hue capturing method using thermochromatic liquid crystals. By using the method mentioned above, the following conclusions are obtained from the present experiment. The boundary layer is thinned in the downwash region where the strong downflow and the lateral outflow of the boundary layer fluid occur and thickened in the upwash re,3ion where the longitudinal vortex sweeps low momentum fluid away from the bottom surface. In case that the height of the vortex generator increases, the averaged circulation and the maximum vorticity of the vortex pair decrease. The contours of the non-dimensional temperature show the similar trends fur all the cases (H=15 mm, 20 mm and 30 mm). The peak augmentation of the distribution of the local non-dimensional temperature occurs in the downwash region near the point of minimum boundary-layer thickness.

• 한국수자원학회논문집
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• 제36권5호
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• pp.761-776
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• 2003

본 연구에서는 사류 및 부압이 발생하는 자유수면을 가진 댐 상류 및 여수로에서 물의 흐름의 동수역학적인 거동을 파악하기 위하여 수치모형을 적용하였다. 댐 건설시, 댐 상류에서의 유동을 알아보기 위하여 2차원 수치모형인 RMA2를 이용하였고, 접근부에서의 3차원적 흐름과 여수로, 방류관 등에서의 흐름분포를 평가하기 위하여 3차원 CFD 프로그램인 FLUENT를 사용하였다. 수치모의에서는 지형 및 구조물에 관한 세부인자들이 수치모형을 구성하는 데 사용되었다. 한탄강 댐에 적용한 2차원 수치모의 결과, 댐 상류부 여러 지점에서 최대 유속이 1 m/s에 이르는 와류가 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 이는 2차원 수치모형이 댐 건설 후 상류하천의 2차원적 유황을 규명하는 데 유용하게 활용될 수 있음을 의미한다. 3차원 수치모의 결과, 수위와 방류조건에 따라서 댐 직상류의 3차원 접근 흐름의 변화가 발생하고 있으며, 여수로, 방류관, 배사관으로 배출되는 유속이 상이하게 나타나고 있음이 밝혀졌다. 댐 상류 100 m지점에서 댐 여수로 중심선에 대한 유속 분포 모의치를 수리모형실험에서의 측정치와 비교한 결과, 두 값이 비슷하게 나타났다. 본 연구 결과, 2, 3 차원 수치모형이 댐 상류부 및 여수로의 흐름을 해석하는 데 있어서 수리모형실험에서 쉽게 수행하기 어려운 다양한 조건을 모의함으로써 댐 설계 최적화에 기여할 수 있으리라 판단된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제30권4호
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• pp.166-179
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• 2018

본 연구는 파-흐름의 공존장에 설치된 3차원투과성잠제에 관해 흐름방향에 따라 변화되는 잠제 주변에서 파고분포와 같은 수면변동의 특성 및 설상사주의 주요외력으로 작용하는 평균유속, 연안류 및 난류운동에너지 등을 포함한 유속장의 특성을 수치적으로 검토하였다. 수치해석에는 오픈소스 CFD 코드인 olaFlow를 적용하였으며, 대상파랑은 규칙파와 불규칙파로 하였다. 수치해석결과로부터 흐름방향(순방향과 역방향)에 따른 잠제 제간부 배후에서 파고변화는 난류운동에너지와 밀접한 관계를 가지며, 흐름이 존재하는 경우는 흐름이 없는 경우보다 약한 연안류가 형성됨과 동시에 수송유량이 감소되는 것을 확인할 수 있었다. 이로부터 흐름의 유무 및 방향이 잠제 배후에 형성되는 설상사주의 형성과정에 미치는 영향을 파악할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권7호
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• pp.567-578
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• 2015

Leidenfrost 온도 이상으로 가열된 벽면과 충돌하는 액적의 속도가 열전달 특성에 미치는 영향에 관한 실험 연구를 수행하였다. 동기화된 초고속 가시화 카메라와 적외선 카메라를 이용하여 벽면과 충돌하는 액적의 충돌 특성과 충돌면의 온도 분포를 측정하였다. 획득한 표면온도 분포를 충돌면의 경계 조건으로 이용하여 가열 벽면의 3차원 비정상 열전도 수치해석을 통해 표면 열유속 분포를 얻었다. 수직방향 충돌속도가 증가할수록 최대 액막 직경이 증가하고 가열 벽면과 액막 사이에 존재하는 증기막의 두께가 감소하여 열전달 효율이 증가하였다. 액적은 웨버수가 30보다 작은 경우 되튐현상이 발생하였으며, 큰 경우 작은 액적들로 분쇄되어졌다. 충돌속도에 의한 열전달량의 증가 경향이 되튐영역에서 분쇄영역에서 가면서 약화되었으며, 이는 분쇄현상에 의해 유효 열전달 면적의 확대 효과가 저감되었기 때문으로 해석된다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제17권5호
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• pp.43-53
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• 2014

This paper presents a the study on air curtain system of top and bottom bi-directional jet air discharge for blocking the spread of smoke in case of tunnel fire. The five kinds different air curtains of A, B, C, D, and E of models for various performance tested after manufactured. A results of the various performance test obtained the best efficiency from E model air curtain. And optimize the injection angle of the air curtain nozzle through the three-dimensional computational fluid dynamics (CFD) analysis and analyzed the effects of external pressure of tunnel. and also single factor design have been applied. At present, our attention is focused on the velocity distribution(flow width and flow position) of 1.5m on the ground in tunnel. Also, analyzed the influence of draft in the tunnel. Detailed effects of discharge angle of air curtain and velocity at nozzle exit are discussed.