• 대한기계학회논문집B
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• 제23권11호
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• pp.1371-1378
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• 1999

Flow through turbomachinery has a very complex structure and Is Intrinsically unsteady. In addition, trend to highly loaded turbomachinery makes the flow extremely complex due to the interaction between rotor and stator. In this study, flows through UTRC LSRR turbine are numerically analyzed using 2 dimensional Navier-Stokes equations. The convective terms of the governing equations are discretized using the Van-Leer's FVS(Flux vector splitting) with an upwind TVD scheme. The conventional central differencing is used to discretize the diffusion terms on the finite volume. The accurate unsteady motion is achieved by using a 2nd order accurate, 3-point Euler implicit scheme. The quasi-conservative zonal scheme is used for calculating the flow variables on the zonal interface between the rotor and stator. The axial gap between stator and rotor has been configured in two variations, 15% and 65% of average chord length. The analysis program is validated using experimental results and the effect of axial gap is examined. The numerical analysis results are presented by time averaged pressure coefficient and pressure magnitude coefficient and compared with experimental results.

• 대기
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• 제25권3호
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• pp.449-459
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• 2015

Effects of buildings and topography on observation environment of surface wind in central regions of urban areas are investigated using a computational fluid dynamics (CFD) model. In order to reflect the characteristics of buildings and topography in urban areas, geographic information system (GIS) data are used to construct surface boundary input data. For each observation station, 16 cases with different inflow directions are considered to evaluate effects of buildings and topography on wind speed and direction around the observation station. The results show that flow patterns are very complicated due to the buildings and topography. The simulated wind speed and direction at the location of each observation station are compared with those of inflow. As a whole, wind speed at observation stations decreases due to the drag effect of buildings. The decrease rate of wind speed is strongly related with total volume of buildings which are located in the upwind direction. It is concluded that the CFD model is a very useful tool to evaluate location of observation station suitability. And it is expected to help produce wind observation data that represent local scale excluding the effects of buildings and topography in urban areas.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 추계학술대회논문집B
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• pp.570-577
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• 2001

Three-dimensional time-dependent flow past a circular cylinder is numerically investigated using direct numerical simulation for Reynolds number 280 and 300. The higher-order finite difference scheme is employed for the spatial distributions along with the second order Adams-Bashforth and the first order backward-Euler time integration. In x-y plane, the convection term is applied by the 5th order upwind scheme and the pressure and viscosity terms are applied by the 4th order central difference. And in spanwise, Navier-Stokes equation is distributed using of Spectral Method. At Reynolds number 259 the two-dimensional wake becomes linearly unstable to a second branch of modes with wavelength about 1.0 diameters at onset (B-mode). Present results of three-dimensional effects of in wake of a circular cylinder is represented with spanwise and streamwise vorticity contours as Reynolds numbers.

• 대한기계학회논문집B
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• 제25권10호
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• pp.1384-1391
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• 2001

Three-dimensional flow analysis is implemented to investigate the flow through transonic axial-flow compressor rotor(NASA R67) and to evaluate the performances of Abid's low-Reynolds-number k-$\omega$ and Baldwin-Lomax turbulence models. A finite volume method is used fur spatial discretization. The equations are solved implicitly in time by the use of approximate factorization. The upwind difference scheme is used for inviscid terms and viscous terms are approximated with central difference. The flux-difference-splitting method of Roe is used to obtain fluxes at the cell faces. Numerical analysis is performed near peak efficiency and near stall. The results are compared with the experimental data for NASA R67 rotor. Blade-to-Blade Mach number distributions are compared to confirm the accuracy of the code. From the results, it is concluded that Abid'k-$\omega$ model is better for the calculation of flow rate and efficiency than Baldwin-Lomax model. But, the predictions for Mach number and shock structure are almost the same.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.105-105
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• 2021

본 연구에서는 2차원 비선형 천수모형과 수심평균된 스칼라 이송모형을 해석하는 수치모형에 대해 기술하였다. 수치모형의 정확성을 보장함과 동시에 안정성을 높이기 위해 유한체적법, 플럭스 재구성 및 minmod 제한자를 사용하였다. 비선형 천수방정식의 이송항과 바닥 경사항은 계산된 수심의 양수 보존과 흐름의 정상 상태를 보장하기 위한 second order well-balanced positivity preserving central-upwind method를 이용하여 수치적으로 이산화되었다. 마찬가지로, 이송-확산 방정식 내 이송항은 동일한 2차 풍상차분법을 통해 수치적으로 풀이하였다. 격자점 경계면에서의 불연속으로 인한 수치진동을 방지하기 위해 이송항의 계산에 포함된 보존항의 차이로 인해 발생하는 스칼라의 수치확산을 최소화하기 위해 무차원의 비소산함수를 도입하였다. 또한, 확산항은 유한차분법을 이용하여 이산화하였다. 제안된 수치모형은 시간미분항의 계산을 위해 오일러 기법을 적용하여 계산된 수심 및 스칼라의 양수 보존여부와 함께 정지된 흐름의 정상 상태의 보존여부를 확인하였다. 제안된 수치모형의 해석 정확성을 평가하기 위해 1, 2차원 공간 내 다양한 흐름 조건에서의 해석해를 이용한 3개의 벤치마크 테스트를 수행하였다. 평균 제곱근 오차(Root Mean Squared Error, RMSE)를 산정하여 수치모형의 성능을 정량적으로 평가하였으며, 비소산함수를 적용함에 따라 스칼라의 수치확산이 감소하게 되었음을 확인하였다. 또한, 세 차례의 벤치마크 테스트 결과는 공통적으로 수치모형에 의해 계산된 결과값이 비소산함수를 고려함에 따라 해석해와 잘 일치함을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제24권12호
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• pp.1555-1569
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• 2000

Numerical simulation of fluid flow with moving free surface has been carried out. For the free surface flow, a VOF(Volume of Fluid)-based algorithm utilizing a fixed grid system has been investigated. In order to reduce numerical smearing at the free surface represented on a fixed grid system, a new free surface tracking algorithm based on the donor-acceptor scheme has been presented. Novel features of the proposed algorithm are characterized as two numerical tools; the orientation vector to represent the free surface orientation in each cell and the baby-cell to determine the fluid volume flux at each cell boundary. The proposed algorithm can be easily implemented in any irregular non-uniform grid systems that are usual in finite element method (FEM). Moreover, the proposed algorithm can be extended and applied to the 3-D free surface flow problem without additional efforts. For computation of unsteady incompressible flow, a finite element approximation based on the explicit fractional step method has been adopted. In addition, the SUPG(streamline upwind/Petrov-Galerkin) method has been implemented to deal with convection dominated flows. Combination of the proposed free surface tracking scheme and explicit fractional step formulation resulted in an efficient solution algorithm. Validity of the present solution algorithm was demonstrated from its application to the broken dam and the solitary wave propagation problems.

• 한국항공우주학회지
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• 제45권3호
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• pp.233-240
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• 2017

본 연구에서는 전산유체역학의 특징에 대한 이해를 위해 천음속 날개-동체 주위의 유동장을 In-house 전산유체 코드로 해석하여 시험 결과와 비교하였다. 날개는 RAE 101 익형 단면을 가진 RAE Wing 'A'이며 동체는 축대칭 형상이다. In-house 코드는 비정렬 격자 기반의 압축성 Euler/Navier-Stokes 해석 코드이다. 격자에 대한 의존도, 난류 모형, 공간차분 기법, 점성/비점성의 영향을 시험 결과와 비교하여 살펴보았다. 난류 모형은 $k-{\omega}$ 모형, Spalart-Allmaras 모형, $k-{\omega}$ SST을 적용하였고, 공간차분 기법은 Jameson의 인공 점성를 도입한 중앙 차분 기법과 Roe의 풍상 차분 기법을 적용하였다. 대체적으로 시험 결과를 잘 예측하였으나, 압력분포 및 충격파의 위치가 난류 모형 및 공간 차분 기법에 따라 조금씩 다르게 예측되었으며, 정확한 충격파 위치를 예측하기 위해서는 난류 점성 효과가 고려되어야 함을 알 수 있다.

• 대한조선학회논문집
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• 제32권4호
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• pp.38-47
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• 1995

연안해역에서의 해수의 유동을 추정하기 위하여, $\sigma$ 좌표계를 이용한 3차원 해수유동 수치계산 기법을 개발하여, 이를 다양한 해저지형을 가진 정방형의 유체영역 및 인천항부근의 실해역에 적용한 바 있다. 수치해의 수렴성 및 안정성에 있어서 몇가지 제약이 뒤따랐던, 기존의 수치계산기법을 다음과 같은 몇가지 개선을 하여, 수치해의 수렴성 및 안정성을 도모하였다. (1) 개방경계조건으로서 무반사 경계조건을 도입하였다. (2) 시간의 전개에 있어서, 속도장과 수면변위의 추정시각을 교대로 취하였다. (3) 운동방정식중의 이류항의 공간차분을 중앙차분법에서 상류차분법으로 치환하였다. 그 결과, 유체영역내부의 질량 및 운동량보존의 향상이 얻어졌으며, 시간영역에서의 진동이 대부분 억제되었고, 수치해의 수렴성 및 계산정도 등에 있어서 괄목할 만한 향상이 얻어졌다. 또한, 개선된 3차원 해수유동 수치계산기법과 동경대학의 3차원 해수유동 수치계산기법 상호간의 유효성을 검증하기 위하여 공동연구를 수행하였다. 물리좌표계를 이용한 동경대학의 해수유동 추정결과와, $\sigma$ 좌표계를 이용한 울산대학교의 해수유동 추정결과를 비교한 결과, 일부 다소간의 차가 생기는 점을 제외하고는 대부분 상당한 일치를 보이는 유용한 결과를 얻었다.