• 대한조선학회논문집
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• 제49권1호
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• pp.26-32
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• 2012

The 3-D unsteady viscous flow around an impulsively started rotating marine propeller is simulated using VIC(Vortex-In-Cell) method which is adequate to analyze the strong vortical flow around complicatedly-shaped body. The computational procedure is governed by the vorticity transport equation in Lagrangian form. In order to solve the equation, a regular grid which is independent to the shape of a body is introduced and each term of the equation is evaluated numerically on the grid by applying immersed boundary concept. In this paper, the overall algorithm including the formulation of governing equations and boundary conditions is described and some computational results are presented with discussing their physical validity.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제7권6호
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• pp.1034-1043
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• 2015

This is the continuation of a numerical study on vortex shedding from a blunt trailing-edge of a hydrofoil. In our previous work (Lee et al., 2015), numerical schemes for efficient computations were successfully implemented; i.e. multiple domains, the approximation of domain boundary conditions using cubic spline functions, and particle-based domain decomposition for better load balancing. In this study, numerical results through a hybrid particle-mesh method which adopts the Vortex-In-Cell (VIC) method and the Brinkman penalization model are further rigorously validated through comparison to experimental data at the Reynolds number of $2{\times}10^6$. The effects of changes in numerical parameters are also explored herein. We find that the present numerical method enables us to reasonably simulate vortex shedding phenomenon, as well as turbulent wakes of a hydrofoil.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권5호
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• pp.405-412
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• 2012

높은 효율의 풍력터빈 블레이드을 위해 와류 셀이 장착된 에어포일의 정지상태 및 동실 속 상태에서의 유동제어 특성을 수치적으로 연구하였다. 수치기법은 Roe의 flux-difference-splitting을 사용한 격자점 중심 유한체적법과 이중시간 전진 기법을 사용하는 내재적 시간적분법을 사용하였다. 계산결과 와류 셀을 장착한 경우 셀 내부의 부압으로 인해 양항비증가를 얻을 수 있음을 확인하였다. 동실속의 경우 셀 내부의 와류에 의해 hysterisis 현상을 상당히 감소시킬 수 있음을 확인하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제51권6호
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• pp.480-488
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• 2014

Vortex shedding which is the dominant feature of body wakes and of direct relevance to practical engineering problems, has been intensively studied for flows past a circular cylinder. In contrast, vortex shedding from a hydrofoil trailing edge has been studied to much less extent despite numerous practical applications. The physics of the problem is still poorly understood. The present study deals with $K{\acute{a}}rm{\acute{a}}n$ vortex shedding from a truncated trailing-edge hydrofoil in relatively high Reynolds number flows. The objectives of this paper are twofold. First, we aim to simulate unsteady turbulent flows past a two dimensional hydrofoil through a hybrid particle-mesh method and penalization method. The vortex-in-cell (VIC) method offers a highly efficient particle-mesh algorithm that combines Lagrangian and Eulerian schemes, and the penalization method enables to enforce body boundary conditions by adding a penalty term to the momentum equation. The second purpose is to investigate shedding frequencies of vortices behind a NACA 0009 hydrofoil operating at a zero angle of attack.

• 대한조선학회논문집
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• 제30권3호
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• pp.62-74
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• 1993

균일한 정상유동을 하는 유체 안에 가로놓인 원주로부터 일어나는 vortex유출을 이산 vortex 방법을 써서 vortex cloud모형으로 simulation했다. 원주표면에서 생겨나는 와도를 매 시간 간격마다 미리 정해진 많은 갯수의 이산화된 초생 vortex로 나타낸 후 기 유출된 vortex들에 합류시켜 누적된 vortex들의 운동을 탐색함으로서 vortex 분포 상태의 진화를 알아낸다. vortex들의 이동은 cloud-in-cell 기법을 써서 추적 하였고 항력 계수와 양력 계수는 Sarpkaya의 식과 Lee의 식을 써서 계산하여 실험치와 비교하였다. 계산 인수 사이의 상호 연관 관계를 논고하였으며 부분적이나마 적정값 선정 원칙을 제시하였다.

• 한국가시화정보학회지
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• 제16권2호
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• pp.23-30
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• 2018

The present study compares flow fields reconstructed by data assimilation method with different combinations of parameters. As a data assimilation method, Vortex-in-Cell-sharp (VIC#), which supplements additional constraints and multigrid approximation to Vortex-in-Cell-plus (VIC+), is used to reconstruct flow fields from scattered particle tracks. Two parameters, standard deviation of Gaussian radial basis function (RBF) and grid spacing, are mainly tested using artificial data sets which contain few particle tracks. Consequent flow fields are analyzed in terms of flow structure sizes. It is demonstrated that sizes of the flow structures are proportional to an actual scale of the standard deviation of RBF. It implies that a combination of larger grid spacing and smaller standard deviation which preserves the actual standard deviation is able to save computational resources in case of a low track density. In addition, a simple comparison using an experimental data filled with dense particle tracks is conducted.

• 대한기계학회논문집B
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• 제26권2호
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• pp.194-200
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• 2002

A method for simulating flow of extremely low Reynolds number in a vortex-in-cell (VIC) was studied. The viscous diffusion was represented by the random walk method. The validity of this method was proven by applying it to the flows passing over a fence placed vertically at an extremely low Reynolds number. The effects of parameters of the VIC method on the random walk method, such as the number of point vortices, the mesh density and the time increment, were investigated by numerical analysis using a one-dimensional diffusion equation. Changes in the relative error of vorticity depending on those parameters were clarified.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2011년 춘계학술대회논문집
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• pp.78-85
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• 2011

The Vortex-In-Cell(VIC) method combined with panel method is applied to the analysis of incompressible unsteady viscous flow. The dynamics of resulting flow is governed by the vorticity transport equation in Lagrangian form with vortex particle representation of the flow field. A regular grid which is independent to the shape of a body is used for numerical evaluation based on immersed boundary technique. With an introduction of this approach, the development and validation of the VIC method is presented with some computational results for incompressible viscous flow around two or three dimensional bodies such as wing section, sphere, finite wing and marine propeller.

• 물과 미래
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• 제27권3호
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• pp.95-105
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• 1994

수직수문하의 경계층 흐름(boundary layer flow)이 경계고정좌표계(Boundary- Fitted Coordinate System)에서 무작위 소용돌이 판 방법(Random Vortex Sheet Method)과 요소내 소용돌이 방법(Vortex-in-Cell Method)을 이용하여 수치계산되었다. 수치해에 의한 수문을 따라 형성된 경계층이 수축률의 실험자료와 비점성이론에 의한 그 결과의 차이를 유발하는 주원인인 것으로 보여진다. 그 동안 주원인일 것으로 믿어왔던 바닥면 경게층의 역할은 수문면의 그 것보다는 적은 것으로 수치계산되었다. 또한 차원해석을 통하여 경계층 흐름에 의한 수축율의 그 차이가 수문 길이의 평방근에 반비례하는 것으로 추정되었으며, 이는 Benjamin(1956)에 의하여 분석된 것과 결국 동일한 것임이 밝혀졌다. 수치모델과 차원해석에 따른 결과는 Benjamin(1956)에 의해 얻어진 수축률의 실허미와 비교하여 만족할 만하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제3권2호
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• pp.18-24
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• 2000

성질이 다른 두가지 유체가 복잡한 상호작용을 하는 경우의 유동을 살펴 보기 위하여 2차원 비점성 수치해법을 개발하고, 이를 감압된 수중 파이프에서의 기름 유출 문제에 적용하였다. 두 유체의 경계면은 보오텍스 쉬트로 모델링하고 보오텍스격자법 (vortex-in-cell method)을 적용하여 유동을 해석하며, 장시간의 유동 모사를 위하여 경계면의 분할과 접합이 가능하도록 하였다. Boussinesq 가정에서 외부유체의 관내로의 유입 속도가 기존의 수학모델과 거의 동일함을 확인하였고, 경계면에서의 복잡한 상호 유입과 보오텍스 유동에도 불구하고 Lock Exchange가 발생함을 보였다. 개발된 수치해법은 다양한 해양환경의 2상유체 문제에 효과적으로 이용될 수 있다고 사료된다.