• Wind and Structures
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• 제1권2호
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• pp.127-144
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• 1998

In this paper, the wake structures behind a square cylinder at the Reynolds number of 22,000 are simulated using the large eddy simulation, and the main features of the wake structure associated with unsteady vortex-shedding are investigated. The Smagorinsky model is used for parametrization of the subgrid scales. The finite element method with isoparametric linear elements is employed in the computations. Unsteady computations are performed using the explicit method with streamline upwind scheme for the advection term. The time integration incorporates a subcycling strategy. No-slip condition is enforced on the wall surface. A comparative study between two-and three-dimensional computations puts a stress on the three-dimensional effects in turbulent flow simulations. Simulated three-dimensional wake structures are compared with numerical and experimental results reported by other researchers. The results include time-averaged, phase-averaged flow fields and numerically visualized vortex-shedding pattern using streaklines. The results show that dynamics of the vortex-shedding phenomenon are numerically well reproduced using the present method of finite element implementation of large eddy simulation.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제20권8호
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• pp.1248-1255
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• 2006

The velocity and pressure fields of a ship's propulsion mechanism of the Weis-Fogh type, in which a airfoil moves reciprocally in a channel, are studied in this paper using the advanced vortex method. The airfoil and the channel are approximated by a finite number of source and vortex panels, and the free vortices are introduced from the body surfaces. The viscous diffusion of fluid is represented using the core-spreading model to the discrete vortices. The velocity is calculated on the basis of the generalized Biot-Savart law and the pressure field is calculated from integrating the equation given by the instantaneous velocity and vorticity fields. Two-dimensional unsteady viscose flows of this propulsion mechanism are numerically clarified, and the calculated results agree well with the experimental ones.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제1회(2012년)
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• pp.61-64
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• 2012

원형 실린더 주위의 비정상 유동은 공학적으로 매우 중요한 유동 현상으로서 2차원 원형 실린더 주위의 비정상 유동 현상인 와류 흘림에 관해 수치적으로 계산해 보고 실제 유동 현상과 비교해 본다. 또한 실린더 주위 유동의 와류 흘림 현상이 공학적인 측면에서 어떠한 중요한 역할을 하는지 고찰해 본다.

• 한국강구조학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.751-759
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• 2008

본 연구에서는 구조적 기본단면인 사각단면중에서 B/D=2,3,4,5 단면을 대상으로 단면주위 흐름상태가 단면의 공기력 특성에 미치는 영향을 살펴보고, 정지/진동하는 B/D=4 사각실린더 주위의 비정상압력장에 POD해석을 도입함으로써 흐름패턴에 따른 POD해석의 고유벡터를 규정하고 실린더 주위 흐름장 안에 공존하는 서로 다른 흐름패턴의 상호간섭과 물리적 모드분해에 관하여 검토하였다. POD해석의 고유벡터 비교를 통해서 칼만와류는 박리버블에 의해서 거의 영향받지 않지만 칼만와류는 단면후류부에서 박리버블의 발달에 상당히 간섭하고 있음을 확인하 였다. 변장비(B/D=2,34,5) 변화에 따른 ${dC_L/d\alpha}$, ${H_1^{*}}$의 정(+)부(-)의 차이, 즉 갤로핑현상에 대한 안정/불안정성은 박리전단층의 재부착에 깊은 관련이 있는 것으로 판단되며 B/D=3,4에서 시간평균적으로 재부착하던 주위흐름장이 칼만와류의 방출을 제어하면 재부착하지 않는 것으로 생각된다. 즉, 칼만와류의 억제는 후류부에서 박리전단층의 곡률이 작아지도록 간섭하고 단면에 있어서 elongation효과를 나타낸다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제18권1호
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• pp.1-6
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• 2013

Missile and fighter aircraft have been challenged by low restoring nose-down pitching moment at high angle of attach. The consequence of weak nose-down pitching moment can be resulting in a deep stall condition. Especially, the pressure oscillation has a huge effect on noise generation, structure damage, aerodynamic performance and safety, because the flow has strong unsteadiness at high angle of attack. In this paper, the unsteady aerodynamics coefficients were analyzed at high angle of attack up to 50 degrees around two dimensional NACA0012 airfoil. The two dimensional unsteady compressible Navier-Stokes equation with a LES turbulent model was calculated by OHOC (Optimized High-Order Compact) scheme. The flow conditions are Mach number of 0.3 and Reynolds number of $10^5$. The lift, drag, pressure, entropy distribution, etc. are analyzed according to the angle of attack. The results of average lift coefficients are compared with other results according to the angle of attack. From a certain high angle of attack, the strong vortex formed by the leading edge are flowing downstream as like Karman vortex around a circular cylinder. The primary and secondary oscillating frequencies are analyzed by the effects of these unsteady aerodynamic characteristics.

• 대한기계학회논문집
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• 제16권6호
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• pp.1163-1170
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• 1992

본 연구에서는 자동차 전자제어식 공기유량계를 Fig.2와 같이 평행평판 안에 사각 지주가 있다고 단순화하고 공기는 이차원 비 압축성 점성유동으로 가정했다. 지배방정식은 유체 운동량방정식(navier-Stokes equation)을 와도 전달 방정식(vorti- city transport equation)과 유량 함수 방정식(stream function equation)으로 변환하 여 사용하였다. Peacemanrachford ADI 방법으로 수치해석 하였으며, 유량 함수 방정 식의 수렴성을 좋게 하기 위하여 Wachspress parameter를 사용하였다. 벽면의 경계 조건은 Briely의 4th-order Lagrange interpolation 방법을 따랐다. Reynolds 수 200과 500에서의 비정상유동(unsteady flow)을 계산하였으며, 유동이 정상상태(steady state)에 도달하였을 때에 유동을 교란시켜 와동 흘림(vortex shedding)을 구하였다.

• Wind and Structures
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• 제16권5호
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• pp.411-431
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• 2013

A computational study of vortex-induced transverse vibrations of a cylinder with low mass-damping is presented. An Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) formulation of the Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations (URANS), along with the Spalart-Allmaras (SA) one-equation turbulence model, are coupled conservatively with rigid body motion equations of the cylinder mounted on elastic supports in order to study the amplitude and frequency response of a freely vibrating cylinder, its flow-induced motion, Vortex Street, near-wake flow structure, and unsteady loading in a moderate range of Reynolds numbers. The time accurate response of the cylinder from rest to its limit cycle is studied to explore the effects of Reynolds number on the start of large displacements, motion amplitude, and frequency. The computational results are compared with published physical experiments and numerical studies. The maximum amplitudes of displacements computed for various Reynolds numbers are smaller than the experimental values; however, the overall agreement of the results is quite satisfactory, and the upper branch of the limit-cycle displacement amplitude vs. reduced velocity response is captured, a feature that was missed by other studies. Vortex shedding modes, lock-in phenomena, frequency response, and phase angles are also in agreement with experiments.

• 한국전산유체공학회지
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• 제17권2호
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• pp.85-92
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• 2012

Flows over a square cylinder with and without plasma actuation are numerically investigated to see whether plasma actuation can effectively modify vortex shedding from the cylinder and reduce the drag and lift fluctuations. In this study, a plasma synthetic jet actuator is mounted on the rear side of cylinder as a means of direct-wake control. The effect of plasma actuation is considered by adding a momentum forcing term in the Navier-Stokes equations. Results show that the reduction of mean drag and lift fluctuations is obtained for both steady and unsteady actuation. However, the steady actuation is better than the unsteady one in terms of mean drag as well as drag fluctuations. With the strong steady actuation considered, the interaction of two separating shear layers from rear corners is effectively weakened due to the interference of synthetic jets. It results in a merging of synthetic-jet and shear-layer vortices and the increase of vortex shedding frequency. On the other hand, the unsteady actuation generates pulsating synthetic jets in the near wake, but it does not change the vortex shedding frequency for the actuation frequencies considered in this study.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권8호
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• pp.37-45
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• 2002

본 연구에서는 이차원에서 비정상 비점성 유동해석을 위한 비정렬 동적 편자 기법을 개발하였다. 유동해석 기법은 시간에 대해 2차의 정확도를 갖는 내재적인 시간적분법을 사용하였으며, 격자중심의 유한 체적법과 Roe의 풍상차분법을 이용하여 공간에 대한 차분화를 하였다. 시간과 공간에 대한 정확도를 증가시키기 위해서는 해에 따라 원하는 위치에 격자점들을 임의로 추가할 수 있는 비정상 동적 적응격자 기법을 사용하였다. 이를 이용하여 이차원의 2자유도를 갖는 스프링 에어포일 시스템의 와류와의 간섭현상에 따른 공탄성적 변위를 예측하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권3호
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• pp.14-21
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• 2006

직사각형 평판날개의 날개짓과 비틀림 운동을 해석하기 위하여 비정상 와류격자법(VLM)을 이용하였다. 단순 상하 및 피칭 운동하는 날개에 대한 해석결과를 실험 및 다른 수치해석 결과들과 비교하여 복잡한 날개짓 비행을 모사하는데 본 방법을 사용할 수 있음을 보였다. 날개짓 각 진폭이 $20^{\circ}$인 경우에 여러 가지 비틀림 각과 무차원 주파수 변화에 대하여 직사각형 평판 날개의 양력, 추력 및 추진효율을 계산하였다. 계산 결과를 분석하여 주기적으로 변하는 비틀림이 날개짓 날개의 공력 특성에 미치는 영향을 살펴보았다.