• Wind and Structures
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• 제23권1호
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• pp.1-18
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• 2016

This work experimentally and numerically analyzes the flow configurations and the dynamic wind loads on panels of rectangular L/h 5:1 cross section mounted on a structural frame of rectangular bars of L/h 0.5:1, corresponding to a radar structure. The fluid dynamic interaction between panels and frame wakes imposes dynamic loads on the panels, with particular frequencies and Strouhal numbers, different from those of isolated elements. The numerical scheme is validated by comparison with mean forces and velocity spectra of a panel wake obtained by wind tunnel tests. The flow configuration is analyzed through images of the numerical simulations. For a large number of panels, as in the radar array, their wakes couple in either phase or counter-phase configurations, changing the resultant forces on each panel. Instantaneous normal and tangential force coefficients are reported; their spectra show two distinct peaks, caused by the interaction of the wakes. Finally, a scaled model of a rectangular structure comprised of panels and frame elements is tested in the boundary layer wind tunnel in order to determine the influence of the velocity variation with height and the three-dimensionality of the bulk flow around the structure. Results show that the unsteady aerodynamic loads, being strongly influenced by the vortex shedding of the supporting elements and by the global 3-D geometry of the array, differ considerably on a panel in this array from loads acting on an isolated panel, not only in magnitude, but also in frequency.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제26권2호
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• pp.212-224
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• 1994

원형도관내의 비점성유동장에 놓인 동심인 유연성 실린더의 안정성을 분석하기 위하여 수치해석적방법이 개발되었다. 진동하는 실린더에 작용하는 비정상·비점성 유체유발력을 스펙트럼 배치방법을 사용하여 지배방정식을 단순화시키지 않음으로서 더 정밀하게 예측하였다. 본 수치해석이론은 기존의 퍼텐샬이론과 비해 비교적 넓은 환의 경우와 짧은 실린더의 경우에도 적용할 수 있다. 비점성유동의 지배방정식은 라플라스방정식으로부터 구하였다. 유체유동과 결부된 실린더의 유동방정식은 갤러킨의 방법에 의하여 불연속방정식으로 표시되며 이로부터 계의 운동특성을 검토하였다. 계가 좌굴현상에 의하여 안정성을 잃는 임계유속에 대한 환의 간격과 실린더의 길이의 영향이 검토되었다. 수치해석방법을 입증하기 위하여 얇은 막 근사이론에 근거를 두고 호프슨이 제안한 퍼텐샬이론을 개선하였다. 계의 안정성과 동적특성을 수치해석방법에 의하여 예시하였고 기존의 이론과 본 연구에서 제안된 근사법으로 구한 결과와 비교하여 잘 일치함을 보였다. 무차원화된 임계유속은 환의 간격이 넓을수록 실린더의 길이 가 짧을수록 증가함을 보였다.

• Wind and Structures
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• 제34권6호
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• pp.483-497
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• 2022

Three-dimensional (3D) computational fluid dynamics (CFD) analysis of flow around a hipped-roof building representative of UK inland conditions are conducted. Unsteady simulations are performed using three variations of the k-ϵ RANS turbulence model namely, the Standard, Realizable, and RNG models, and their predictive capability is measured against current European building standards. External pressure coefficients and wind loading are found through the BS 6399-2:1997 standard (obsolete) and the current European standards (BS EN 1991-1-4:2005 and A1:20101). The current European standard provides a more conservative wind loading estimate compared to its predecessor and the k-ϵ RNG model falls within 15% of the value predicted by the current standard. Surface shear stream-traces and Q-criterion were used to analyze the flow physics for each model. The RNG model predicts immediate flow separation leading to the creation of vortical structures on the hipped-roof along with a larger separation region. It is observed that the Realizable model predicts the side vortex to be a result of both the horseshoe vortex and the flow deflected off it. These model-specific aerodynamic features present the most disparity between building standards at leeward roof locations. Finally, pedestrian comfort and safety criteria are studied where the k-ϵ Standard model predicts the most ideal pedestrian conditions and the Realizable model yields the most conservative levels.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권3호
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• pp.243-247
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• 2015

본 연구는 상류측에 작은 삼각주를 가진 정방형주의 유체력 저감 특성을 양 항력 측정 실험으로 파악한 것이다. 실험파라메터는 정방형주 한 변의 길이에 대한 삼각주의 폭비(H/B=0.2~0.6) 및 정방형주 전면에서부터 삼각주까지의 거리 (G/B=0~3) 로 했다. 삼각주의 폭비를 고정시킨 경우 정방형주의 항력감소율은 간격비가 증가할수록 증가하다 감소하는 특성을 보였다. 또한 같은 간격비에서는 삼각주의 폭비가 클수록 정방형주의 항력감소율이 증가했으며, 폭비 H/B=0.6, 간격비 G/B=1.5일 때 최대 78.5%의 항력감소율을 보였다. 정방형주의 양력감소율은 수직평판의 폭비 및 간격비에 거의 영향을 받지 않았으며, 양력감소율의 평균치는 52.4% 정도였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권2호
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• pp.201-213
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• 2017

물이 포함된 원유는 oil separator 를 거쳐 물이 제거된다. 본 연구의 목적은 공기-물-기름 3상 혼합물에 대한 3차원 oil separator 의 분리성능을 예측하기 위하여 Eulerian 전산유체역학(CFD: computational fluid dynamics) 모델을 개발하는 것이다. 비압축성, 등온, 비정상상태 CFD 모델식은 공기상을 연속상으로, 물과 기름상을 분산상으로 정의하며, 운동량 보존식은 항력(drag force), 양력(lift force), 다공성매체 저항력을 포함한다. 또한, 난류현상으로 standard k-${\varepsilon}$ 모델이 이용된다. 물과 기름 출구압은 oil separator 의 액위를 결정하는 중요한 인자이며, 정상운전상태 액위 25 cm를 맞추기 위하여 측정압은 각각 6.3 kPa, 5.1 kPa으로 결정되었다. 시간에 따른 공기, 물, 기름의 부피분율의 변화를 조사하였고, 정상상태에 도달하였을 때, 물과 기름상의 침강속도를 oil separator의 종축 길이에 따라 분석하였다. 본 연구에서 제시된 CFD 모델로부터 얻은 oil separator의 기름분리성능은 99.85%이며, 실험값과 거의 일치하였다. 비교적 단순한이 CFD 모델은향후 oil separator의구조를 변경하거나, 최적운전조건을 찾기위하여 유용하게사용될수있을 것이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권5A호
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• pp.887-899
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• 2006

본 연구의 목적은 교량 거더 단면의 공기역학적 특성을 나타내는 기본 자료인 공기력계수와 플러터계수가 동적응답과 어떠한 상관관계를 가지는지를 규명하는데 있다. 이를 위해 세 단계의 단면모형실험이 수행되었다. 첫 번째 단계에서는 총 7개의 거더 단면 즉, 6개의 플레이트거더 단면과 1개의 박스거더 단면이 고려되었으며 거더 단면의 기하학적 형상, 영각, 바람의 방향 그리고 기류조건이 공기력계수인 항력계수, 양력계수 그리고 모멘트계수에 미치는 영향을 정적 단면모형실험을 통해 살펴보았다. 두 번째 단계에서는 동적실험을 통해 각 단면의 공기력계수와 동적응답의 상관성을 검증하였다. 마지막으로 2자유도하의 동적 단면모형실험을 통해 세 개의 거더 단면의 플러터계수를 산출하고 이를 동적실험결과와 비교하였다. 주어진 단면형상에 대한 비정상 공기력에 의해 변화되는 시스템의 감쇠와 강성을 가장 잘 반영하는 플러터계수는 초기변위-자유진동시스템을 이용하여 추출하였다. 이를 위해 등류조건에서 풍속별로 교량단면의 수직 및 비틀림 초기변위의 시간에 따른 진폭의 감쇠를 측정하였다. 본 연구에서 제시한 교량단면의 공기력계수와 플러터계수는 공탄석해석 및 버펫팅해석을 위한 기본 자료로 유용하게 쓰일 것으로 보인다.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권11호
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• pp.18-25
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• 2006

비정상 공기력 측정이 두 쌍의 날개를 갖는 잠자리 유형 모델의 위상차에 따른 효과를 조사하기 위하여 수행되었다. 잠자리 유형 모델의 플런징 운동에 의하여 발생된 공기역학적인 힘을 측정하기 위하여 로드셀을 사용하였다. 본 잠자리 유형 모델은 실제 잠자리와 동역학적으로 상사하며, 앞뒤날개는 각각 0°의 10°의 붙임각(incidence angle)을 가지고 있다. 다른 실험 조건은 다음과 같다. 자유류의 속도는 1.6 m/sec이고, 이와 관련된 시위 레이놀즈수 2.88×103이며, 앞뒤날개의 위상차는 각각 0°, 90°, 180°, 그리고 270°이다. 잠자리 유형 날개의 한 주기 동안 공기역학적 계수의 변화가 제시되었다. 연구 결과는 잠자리 유형 모델의 양력은 앞뒤날개가 downstroke 운동을 수행할 때 발생되며, 뒷날개가 downstroke 운동과정을 수행하면 양력 발생과 함께 항력도 발생한다는 것을 보여준다.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권1호
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• pp.10-17
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• 2018

풍력발전기의 효율을 증가시키기 위하여 피치제어가 주로 사용되어 왔으나 피로파괴와 효율의 감소를 일으키는 날개의 국부적인 유동을 제어할 수 없는 단점이 있다. 본 논문에서는 기존의 풍력발전기 블레이드에 합성제트 구동기 모듈을 설치하여 국부 유동을 제어하고 날개의 공력성능을 향상시키고자 한다. 합성제트 구동기는 작은 구멍을 통해 유체를 흡입/분출하여 유동 박리를 지연시켜 공력성능을 향상시킨다. 압전디스크를 사용하여 탈부착이 가능한 합성제트 구동기 모듈을 제작하고 풍동실험을 통해 오리피스 형상과 합성제트 속도에 따른 공력성능을 측정하였다. 직사각형 오리피스 형상을 사용하고 합성제트 속도가 커질수록 날개의 항력이 감소하고 양력이 증가하는 것을 확인하였다.

• 한국항해학회지
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• 제23권2호
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• pp.29-42
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• 1999

An accurate method of estimating ship maneuverability needs to be developed to evaluate precisely and improve the maneuverability of ships according to the water depth. In order to estimate maneuverability by a mathematical model. The hydrodynamic forces acting on a ship hull and the flow field around the ship in maneuvering motion need to be estimated. The ship speed new the berth is very low and the fluid flow around a ship hull is unsteady. So, the transient fluid motion should be considered to estimate the drag force acting on the ship hull. In the low speed and short time lateral motion, the vorticity is created by the body and grow up in the acceleration stage and the velocity induced by the vorticity affect to the body in deceleration stage. For this kind of problem, CFD is considered as a goof tool to understand the phenomena. In this paper, the 2D CFD code is used for basic consideration of the phenomena to solve the flow in the cross section of the ship considering the ship is slender and the water depth is large enough. The flow fields Added and hydrodynamic forces for the some prescribed motions are computed and compared with the preliminary experiment results. The comparison of the force with measurement is shown a fairly good agreement in tendency. The 3D Potential Calculation based on the Hess & Smith Theory is employed to predict the surge, sway added mass and yaw added moment of inertia of hydrodynamic coefficients for M/V ESSO OSAKA according to the water depth. The results are also compared with experimental data. Finally, the sway added mass of hydrodynamic coefficients for T/S HANNARA is suggested in each water depth.

• 대한기계학회논문집A
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• 제31권1호
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• pp.36-42
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• 2007

This paper presents mechanical design, fabrication and test of a biomimetic fish robot actuated by a unimorph piezoceramic actuator, LIPCA(Lightweight Piezo-Composite curved Actuator.) We have designed a linkage mechanism that can convert bending motion of the LIPCA into the caudal fin movement. This linkage system consists of a rack-pinion system and four-bar linkage. Four types of artificial caudal fins that resemble caudal fin shapes of ostraciiform subcarangiform, carangiform, and thunniform fish, respectively, are attached to the posterior part of the robotic fish. The swimming test under 300 $V_{pp}$ input with 0.6 Hz to 1.2 Hz frequency was conducted to investigate effect of tail beat frequency and shape of caudal fin on the swimming speed of the robotic fish. At the frequency of 0.9 Hz, the maximum swimming speeds of 1.632 cm/s, 1.776 cm/s, 1.612 cm/s and 1.51 cm/s were reached for fish robots with ostraciiform, subcarangiform carangiform and thunniform caudal fins, respectively. The Strouhal number, which means the ratio between unsteady force and inertia force, or a measure of thrust efficiency, was calculated in order to examine thrust performance of the present biomimetic fish robot. The calculated Strouhal numbers show that the present robotic fish does not fall into the performance range of a fast swimming robot.