• Wind and Structures
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• 제34권1호
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• pp.101-113
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• 2022

We experimentally investigate the high-Reynolds flow around a rectangular cylinder of aspect ratio 5:1. This configuration is the object of the international BARC benchmark. Wind tunnel tests have been carried out for the flow at zero angle of attack and a Reynolds number, based on the crossflow cylinder length and on the freestream velocity, equal, to 40 000. Velocity measurements are obtained by using hot-wire anemometry along 50 different cross-flow traverses on the cylinder side and in the near wake. Differential pressure measurements are acquired on multiple streamwise sections of the model. The obtained measurements are in a good agreement with the state-of-the-art experiments. For the first time among the several contributions to the BARC benchmark, detailed flow measurements are acquired in the region near the cylinder side and in the near-wake flow. The edges and the thickness of the shear layers detaching from the upstream edges are derived from velocity measurements. Furthermore, we compute the flow frequencies characterizing the roll-up of the shear layers, the evolution of vortical structures near the cylinder side and the vortex shedding in the wake.

• Wind and Structures
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• 제35권3호
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• pp.213-227
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• 2022

The design of a building is a complex process that encompasses different fields: one of the most relevant is nowadays the energetic one, which has led to the introduction of new typologies of building envelopes. Among them, the Permeable Double Skin Façades (PDSF) are capable to reduce the solar impact and so to improve the energetic performances of the building. However, the aerodynamic characterization of a building with a PDSF is still little investigated in the current literature. The present paper proposes an experimental study to highlight the modifications induced by the outer porous façade in the aerodynamics of a building. A dedicated wind tunnel study is conducted on a rigid model of a prismatic high-rise building, where different façade configurations are tested. Specifically, the single-layer façade is compared to two PDSFs, the former realized with perforated metal and the latter with expanded metal. Outcomes of the tests allow estimating the cladding loads for all the configurations, quantifying the shielding effects ascribable to the porous layers that are translated in a significant reduction of the design pressure that could be up to 50%. Moreover, the impact of the PDSFs on the vortex shedding is investigated, suggesting the capability of the façade to suppress the generation of synchronised vortices and so mitigate the structural response of the building.

• 에너지공학
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• 제24권3호
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• pp.109-114
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• 2015

배열회수 보일러의 전열관군은 외부에 고온의 배기가스가 흐르면서 유동 유발 진동을 야기 시키며 배열회수 보일러의 전열관군에서 파손을 야기할 수 있어서 열교환기의 구조적 안정성을 위해 열교환기의 전열관군에서 유동 유발 진동 특성을 규명할 필요가 있다. 일반적인 열교환기 전열관군에서 유동 유발 진동에 관한 실험적 연구는 기존에 많이 진행되어 오고 있으며 유동 유발 진동에 대한 무차원 PSD(Power Spectral Density) 함수를 무차원 주파수인 Strouhal 수, fU/U의 함수로 도출된 실험적 결과들이 도출되어 있다. 본 연구는 열교환기 전열관군에서 유동 유발 진동에 관한 기존의 연구들의 결과를 전산유체해석을 통해 검증하고 배열회수 보일러의 전열관군의 유동 유발 진동 특성에 적용하기 위한 기반을 마련하는 것을 목적으로 한다. 이러한 것을 위해 단일 원관에서 비정상 상태 유동해석을 수행하여 주기적인 와동 발생 특성과 원관에서의 양력 변화 특성을 살펴보았다. 또한 원관에서 양력 변동 특성으로부터 유동 유발 진동에 따른 PSD 특성 결과를 도출하여 기존의 연구들과 비교를 통해 원관 주위의 PSD 특성을 정립하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제26권4호
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• pp.419-428
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• 2020

본 논문에서는 건물, 교량 및 해양구조물에 많이 적용되는 기본적인 형상인 벽면에 부착되어 있는 사각실린더 주변의 유동에 대해, 3개의 난류모델(v²-f 모델, k-ω 모델, k-ε 모델)을 적용하여 URANS 수치해석을 각각 수행하고, 그 결과를 비교하였다. 이 유동은 물체의 모서리에서 발생하는 칼만 와(karman vortex) 때문에 본질적으로 강한 비정상성을 가지고 있으며, 물체의 후류 영역에서도 매우 복잡한 유동구조를 가지고 있다고 알려져 있다. 3개의 난류모델이 적용된 수치해석으로부터 예측되는 평균 유동장과 지배적인 유동의 주파수를 Wang et al.(2004; 2006)의 실험결과와 비교하였다. 비교 결과, v²-f 모델이 적용된 URANS 결과가 실험결과와 가장 유사한 결과를 보여주었고, k-ω 모델도 우수한 결과를 보인 반면, k-ε 모델은 본 대상 유동에 적용하기에 부족함을 확인하였다. 따라서 강한 박리가 존재하는 유동의 해석 시에는 v²-f 모델은 좋은 선택이다. 그리고 유동의 박리 제어를 위한 연구에 활용될 것으로 기대된다.

• 한국가스학회지
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• 제20권2호
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• pp.23-29
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• 2016

배열회수 보일러의 전열관군은 외부에 고온의 배기가스가 흐르면서 유동 유발 진동을 야기 시키며 배열회수 보일러의 전열관군에서 파손을 야기할 수 있어서 열교환기의 구조적 안정성을 위해 열교환기의 전열관군에서 유동 유발 진동 특성을 규명할 필요가 있다. 일반적인 열교환기 전열관군에서 유동 유발 진동에 관한 실험적 연구는 기존에 많이 진행되어 오고 있으며 단일 원관이나 전열관군의 원관들에서 유동 유발 진동에 대한 무차원 PSD(Power Spectral Density) 함수를 무차원 주파수인 Strouhal 수, fD/U의 함수로 도출된 실험적 결과들이 도출되어 있다. 본 연구는 배열회수 보일러에 사용하는 휜튜브 전열관군에서 유동 유발 진동 특성을 규명하는 것을 목적으로 한다. 이러한 것을 위해 단일 휜튜브에서 비정상 상태 유동해석을 수행하여 주기적인 와동 발생 특성과 단일 휜튜브에서의 양력과 항력 변화 특성을 살펴보았다. 또한 단일 휜튜브에서 양력과 항력 변동 특성으로부터 유동 유발 진동에 따른 PSD 특성 결과를 도출하여 기존에 단순 원관에서 이루어졌던 연구들과 비교를 통해 단일 휜튜브 주위의 PSD 특성을 정립하였다.

• 에너지공학
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• 제24권4호
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• pp.211-216
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• 2015

배열회수 보일러의 전열관군은 외부에 고온의 배기가스가 흐르면서 유동 유발 진동을 야기 시키며 배열회수 보일러의 전열관군에서 파손을 야기할 수 있어서 열교환기의 구조적 안정성을 위해 열교환기의 전열관군에서 유동 유발 진동 특성을 규명할 필요가 있다. 일반적인 열교환기 전열관군에서 유동 유발 진동에 관한 실험적 연구는 기존에 많이 진행되어 오고 있으며 단일 원관이나 전열관군의 원관들에서 유동 유발 진동에 대한 무차원 PSD(Power Spectral Density) 함수를 무차원 주파수인 Strouhal 수, fD/U의 함수로 도출된 실험적 결과들이 도출되어 있다. 본 연구는 배열회수 보일러에 사용하는 휜튜브 전열관군에서 유동 유발 진동 특성을 규명하는 것을 목적으로 한다. 이러한 것을 위해 단일 휜튜브 원관에서 비정상 상태 유동해석을 수행하여 주기적인 와동 발생 특성과 휜튜브 원관에서의 양력 변화 특성을 살펴보았다. 또한 휜튜브 원관에서 양력 변동 특성으로부터 유동 유발 진동에 따른 PSD 특성 결과를 도출하여 기존에 단순 원관에서 이루어졌던 연구들과 비교를 통해 휜튜브 원관 주위의 PSD 특성을 정립하였다.

• 한국가스학회지
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• 제19권4호
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• pp.35-40
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• 2015

열교환기의 전열관군은 전열관군 외부로 흐르는 유동에 의해 유동 유발 진동이 일어나며 이것으로 말미암아 전열관군에서 파손을 야기할 수 있어서 열교환기의 구조적 안정성을 위해 열교환기의 전열관군에서 유동 유발 진동 특성을 규명할 필요가 있다. 일반적인 열교환기 전열관군에서 유동 유발 진동에 관한 실험적 연구는 기존에 많이 진행되어 오고 있으며 유동 유발 진동에 대한 무차원 PSD(Power Spectral Density) 함수를 무차원 주파수인 Strouhal 수, fU/U의 함수로 도출된 실험적 결과들이 도출되어 있다. 본 연구는 열교환기 단일 원관에서 유동 유발 진동에 관한 기존의 연구들의 결과를 전산유체해석을 통해 검증하고 배열회수 보일러의 전열관군의 유동 유발 진동 특성에 적용하기 위한 기반을 마련하는 것을 목적으로 한다. 이러한 것을 위해 단일 원관에서 비정상 상태 유동해석을 수행하여 주기적인 와동 발생 특성과 원관에서의 양력과 항력의 변화 특성을 살펴보았다. 또한 원관에서 양력과 항력의 변동 특성으로부터 유동 유발 진동에 따른 PSD 특성 결과를 도출하여 기존의 연구들과 비교를 통해 원관 주위의 PSD 특성을 살펴보았으며 양력과 항력의 진폭과 주파수의 특성을 규명하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권5호
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• pp.456-466
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• 2010

전형적인 하이브리드 모터의 연소 불안정 현상인 DC-Shift는 비선형적 특성을 갖는다. DC-Shift는 두 가지 형태로 나타나게 되는데, 압력이 급격하게 상승하는 양의 DC-shift와 연소 도중에 압력이 갑자기 감소하는 음의 DC-shift로 구분된다. 이 논문에서는 산화제 공급 유동 조건을 다양하게 변화시켜 음의 DC-shift 현상을 유도하고 산화제 공급 유동조건과 하이브리드 로켓이 갖고 있는 기본적인 주파수와 Helmholtz 주파수, 음향모드와의 공진을 유도하여 음의 DC-shift 현상의 발생 조건과 특징에 대하여 알아보았다. 실험 결과 연소 중 수백 Hz 대역의 압력 주파수 이동을 확인하였으며, 음의 DC-Shift가 연소로 발생하는 주파수와 유동의 흐름으로 인한 주파수간 위상이 상호 감쇠되어 발생한 것으로 나타났다. 향후 연소 중 나타나는 주파수의 변화에 따른 DC-Shift 현상에 대해서는 계속 연구되어야 한다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제6권2호
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• pp.12-20
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• 1998

Exter ballistics of a typical high-speed projectile is studied through a flow-visualization experiment and an unstructured grid Navier-Srokes computation. Experiment produced a schlieren photograph that adequately shows the characteristic features of this complex flow, namely two kinds of oblique cone shocks and turbulent wake developing into the downstream. A hybrid scheme of finite volume-element method is used to simulate the compressible Reynolds-Averaged Navier-Stok- es solution on unstructured grids. Osher's approximate Riemann solver is used to discretize the cinvection term. Higher-order spatial accuracy is obtained by MUSCL extension and van Albada ty- pe flux limiter is used to stabilize the numerical oscillation near the solution discontinuity. Accurate Gakerkin method is used to discretize the viscous term. Explict fourth-order Runge-Kutta method is used for the time-stepping, which simplifies the application of MUSCL extension. A two-layer k-$\varepsilon$ turbulence model is used to simulate the turbulent wakes accurately. Axisymmetric folw and two-dimensional flow with an angle of attack have been computed. Grid-dependency is also checked by carrying out the computation with doubled meshes. 2-D calculation shows that effect of angle of attack on the flow field is negligible. Axi-symmetric results of the computation agrees well with the flow visualization. Primary oblique shock is represented within 2-3 meshes in numerical results, and the varicose mode of the vortex shedding is clearly captured in the turbulent wake region.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권8호
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• pp.511-517
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• 2016

3차원의 협착 혈관모델을 3D 프린터를 이용하여 제작하였다. 협착부는 관의 중심축에 대하여 대칭인 형태이며, 협착부가 0도인 직관과 10도로 굽어진 관인 두 가지 모델에 대하여 실험을 수행하였다. 협착모델 내부 속도장을 매질에 대한 왜곡 없이 측정하기 위하여 굴절률일치법을 이용하였다. 정량펌프를 사용하여 발생된 맥동유동은 펌프의 회전속도로 세 가지의 속도조건을 조절하였다. 비정상상태의 속도장은 time-resolved PIV 기법을 이용하여 측정되었다. 주기적인 와류의 생성과 이동은 관 내 최대속도 영역과 관련 있으며, 와류의 크기와 위치 및 대칭성은 레이놀즈수와 관의 기하학적 구조에 영향을 받음을 알 수 있었다. 곡선관에서는 협착부 하류에 재순환 영역이 관찰되며, 이는 혈류역학적 관점에서 혈전의 형성과 침착 가능성을 설명해준다.