• 대한기계학회:학술대회논문집
• /
• 대한기계학회 2002년도 학술대회지
• /
• pp.185-188
• /
• 2002

The objective of present paper is to apply a stereoscopic PIV(Particle Image Velocimetry) techiique for measuring the 3 dimensional flow structure of turbulent wake behind a marine propeller with 5 blades. It is essential to measure 3-components velocity fields for the investigation of complicated near-wake behind the propeller. The out-of-plane velocity component was measured using the particle images captured by two CCD cameras in the angular displacement configuration.400 instantaneous velocity fields were measured for each of few different blade phases of $0^{\circ},\;18^{\circ},\;36^{\circ}\;and\;54^{\circ}$. They were ensemble averaged to investigate the spatial evolution of the propeller wake in the region ranged from the trailing edge to the region of one propeller diameter(D) downstream. The phase-averaged velocity fields show the viscous wake formed by the boundary layers developed along the blade surfaces. Tip vortices were formed periodically and the slipstream contraction occurs in the near-wake region. The out-of-plane velocity component has large values at the tip and trailing votices. With going downstream, the axial turbulence intensity and the strength of tip vortices were decreased due to the visous dissipation, turbulence diffusion and blade-to-blade interaction. The blade wake traveling at higher speed with respect to the tip vortex overtakes and interacts with tip vortices formed from the previous blade. Tip vortices are separated from the wake and show oscillating trajectory

• 한국연소학회:학술대회논문집
• /
• 한국연소학회 1999년도 제19회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
• /
• pp.173-182
• /
• 1999

Internally Circulating Fluidized Bed Combustor(ICFBC) has been used for the incineration of waste sewage sludge. In this study hydrodynamic characteristics of two phase flow have been studied in a riser section of ICFBC. A lab-scale riser(l/5 scale of pilot plant) is designed and SiC (Geldart type B) is used for solid particles. Experiments are performed by controlling the fluidization parameters including superficial velocity, particle diameter and secondary air to primary air ratio for determination of solid holdup profiles in the riser. Our flow regime during experiments mainly belongs to the onset of turbulent regime(for d_{p}:300{\mu}m) and fast fluidization regime(for d_{p}:100{\mu}m). Superficial velocities of each regime are well agreed with results obtained by other researches. The results show that the axial solid holdup distributions calculated by measuring differential static pressures in the riser are found to show a basic profile described by a simple exponential function. As the particle size decreases, solid holdup along the riser is more uniformly distributed. To prove these experimental results, numerical calculations are being performed.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제24권3호
• /
• pp.363-372
• /
• 2000

An experiment was carried out to evaluate the heat transfer enhancement and the pressure drop characteristics for liquid nitrogen using wire-coil-insert technique under horizontal two-phase conditions. The tube inner diameters were 8 mm and 15 mm, respectively and the tube length was 4.7 m. The helix angle of the wire coil insert was $50^{\circ}$ and its length was 4.7 m. Heat transfer coefficients for both the plain and the enhanced test tubes were calculated from the measurements of temperatures, flow rates and pressure drops. A correlation in a power-law relationship of the Nusselt number, Reynolds number and Prandtl number for the heat transfer was proposed which can be available for design of cryogenic heat exchangers. The correlation showed that heat transfer coefficients for the wire-coil inserts were much higher than those for plain tubes, increased by more than $1.8{\sim}2.0$ times depending upon the range of the equivalent Reynolds number. The correlation was compared with other various correlations in the turbulent flow conditions.

• 대한기계학회논문집
• /
• 제12권1호
• /
• pp.116-122
• /
• 1988

본 연구에서는 공기와 물을 매질로 사용하여 3차원 계면파가 존재하는 근사수평 반류성층유동에서의 계면전단응력과 마찰계수를 결정하였다. 기상과 액상의 유량조건에 따라 3차원 계면파의 특성을 needle contact법에 의하여 측정 하였으며, 기상의 압력강하와 속도분포를 구하여 계면전단응력을 구하였다. 또 공학적인 응용을 위하여 3차원과 영역에서의 계면마찰계수에 관한 실험식을 개발하였다. 그리고 거칠은 고체표면에서의 마찰계수를 표현한 Nikuradse식을 이용하여 계면의 등가조도(equivalent roughness)를 계산하였으며 이것을 계면의 파고교란강도와 비교분석하여 계면전단응력에 영향을 미치는 인자들을 규명하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제28권5B호
• /
• pp.575-589
• /
• 2008

본 연구는 지진해일단파(tsunami bore) 혹은 조석단파(tidal bore)와 같은 단파의 동수역학적인 거동특성을 검토할 목적으로, 댐파괴류에서 단파의 형성과 동일한 방법, 즉 수조의 한쪽 끝단에 있는 고수위의 저수조(貯水槽) 게이트를 순간적으로 제거하는 방법으로 단파를 발생시킨다. 이러한 단파의 형성과 전파에 관한 수치시뮬레이션에 이상유(二相流)모델에 기초한 Navier-Stokes식을 적용하며, 이 때 비압축성 및 비혼합성의 액체와 기체흐름을 각각 고려한다. 기체와 액체의 접면을 VOF법으로 추적하고, Navier-Stokes방정식을 수치적으로 풀기 위하여 MCIP법을 적용한다. 1차원인 CIP법을 분할스텝기법을 사용하여 고차원으로 확장한 MCIP법은 수치확산이 매우 작고, 또한 안정된 스킴으로 알려져 있다. 게다가, 난류를 시뮬레이션하기 위하여 그의 유용성이 잘 알려져 있는 LES모델을 사용한다. 단파의 형성과 전파에 관한 수치해석결과를 검증하기 위하여 수리실험을 수행하였으며, 시간경과에 따른 수위변동과 평균유속변동에 대한 수치해석결과 및 실험결과를 비교하여 매우 양호한 상호대응관계를 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집
• /
• 제10권6호
• /
• pp.823-829
• /
• 1986

본 연구에서는 와동의 대류속도를 H.H. Brunn의 방법과 달리 측정하였으며, 또 이를 이용하여 와동의 중심들 사이의 간격을 구하고자 한다. 이를 위하여 먼저 포텐셜코어영역(potential core region)과 혼합층영역(mixing layer region)의 경계 및 천이영역(transition region)과 난류영역(turbulent region)경계를 구하여야 한다. 각 영역들의 대체적인 구분은 Fig.1과 같다.

• 에너지공학
• /
• 제22권1호
• /
• pp.28-37
• /
• 2013

교반 탱크(stirred tank)는 회전하는 임펠러(impeller)를 이용하여 단상 또는 다상의 유체를 지속적으로 유동시키는 장치로 여러 산업분야에 활용되고 있다. 우수한 성능의 교반기를 설계하기 위해서는 교반 성능에 영향을 미치는 다양한 내부유동특성의 정량적 데이터의 확보가 반드시 필요하지만, 복잡한 구조의 내부유동에 관한 정량적 해석은 현재까지 어려운 문제로 인식되고 있다. 본 연구에서는 전산유체 해석을 통해 교반 탱크에 적합한 기법을 제안하기 위해 Flunet 6.3의 두 가지 모델을 사용하였다. mixture model을 이용하여 교반 탱크 혼합을 해석하였으며, standard, k-${\varepsilon}$ model을 이용하여 교반 탱크 내의 유동을 해석하였다. 해석 기법으로는 다중 좌표계(Multiple Reference Frame)와 이동 격자(Sliding Mesh) 기법을 이용하였다. 전산유체해석 결과를 가시화 실험 결과와 비교하여 교반 탱크의 내부 유동 및 혼합 특성을 파악하고, 교반 탱크 내부 유동 해석 시 적절한 해석기법 선정의 기초자료를 제시하였다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제24권6호
• /
• pp.28-44
• /
• 2020

본 연구에서는 무인 항공기용 소형 2행정 엔진의 성능 개선을 위해 다양한 전송 포트 형상의 가스교환 성능을 평가하였다. 성능 평가를 위해 네 가지 전송 포트 형상에 따른 3차원 전산 유체 해석을 진행하였으며, 가스 교환 성능의 정량적 평가를 위해 이상적 소기 모델인 완전 대체 소기 모델과 완전 혼합 소기 모델을 바탕으로 새로운 3단계 소기 모델을 개발하여 해석 결과에 적용하였다. 2행정 엔진의 전송 포트 형상 변경을 통해 흡기의 단락 현상을 효과적으로 줄였으며 가스 교환 과정 동안의 실린더 내 난류 에너지 또한 크게 개선되었다. 또한, 전송 포트 형상 별 3단계 소기 모델의 적용을 통해 가스 교환 성능을 정량적으로 평가할 수 있었으며, 포트 형상 별 소기 양상의 차이를 확인할 수 있었다.

• 해양환경안전학회지
• /
• 제22권6호
• /
• pp.750-757
• /
• 2016

본 연구에서는 파 주기와 기울기에 따른 단일 실린더와 다중 실린더의 wave run-up을 추정하였다. 3차원 비압축성 점성 난류 유동이며 서로 다른 상을 가지는 이상유체에 대한 수치해석을 수행하기 위하여, 본 연구에서는 전산 유체 역학 상용코드인 "STAR-CCM+"을 기반으로 하여 VOF기법과 realizable $k-{\varepsilon}$ 난류 모델을 사용하였다. 모델스케일에 대한 파 주기는 단일 실린더의 경우 1.269초와 1.692초이고, 다중 실린더의 경우 1.716초이다. 각 케이스 별로 1/30, 1/16의 파 기울기를 가진다. 최종적으로 파 기울기와 주기에 대한 wave run-up 추정 결과는 관련 실험 결과와 비교하였다. 수치해석 결과는 실험과 비교하여 정성적으로 유사함을 확인하였다.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제51권2호
• /
• pp.171-177
• /
• 2014

A two-dimensional particle image velocimetry (2D PIV) system in a towing tank is employed to measure a wake field of a very large crude oil carrier model with rotating propeller in self propulsion condition, to identify characteristics of wake of a propeller working behind a ship. Phase-averaged and time-averaged flow fields are measured for a horizontal plane. Scale ratio of the model ship is 1/100 and Froude number is 0.142. By phase-averaging technique, trajectories of tip vortex and hub vortex are identified and characteristic secondary vortex distribution is observed in the hub vortex region. Propeller wake on the starboard side is more accelerated than that on the port side, due to the difference of inflow of propeller blades. The hub vortex trajectory tends to face the port side. With the fluctuation part of the phase-averaged velocity field, turbulent kinetic energy (TKE) is also derived. In the center of tip vortex and hub vortex region, high TKE concentration is observed. In addition, a time-averaged vector field is also measured and compared with phase-averaged vector field.