• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제20권2호
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• pp.262-270
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• 2006

Direct numerical simulations (DNS) of turbulent channel flows up to $Re_{\tau}=1270$ are performed to investigate an elliptic feature and strain rate field on cross sections of coherent fine scale eddies (CFSEs) in wall turbulence. From DNS results, the CFSEs are educed and the strain rate field around the eddy is analyzed statistically. The principal strain rates (i.e. eigenvalues of the strain rate tensor) at the CFSE centers are scaled by the Kolmogorov length $\eta$ and velocity $U_k$. The most expected maximum (stretching) and minimum (compressing) eigenvalues at the CFSE centers are independent of the Reynolds number in each $y^+$ region (i. e. near-wall, logarithmic and wake regions). The elliptic feature of the CFSE is observed in the distribution of phase-averaged azimuthal velocity on a plane perpendicular to the rotating axis of the CFSE $(\omega_c)$. Except near the wall, phase-averaged maximum $(\gamma^{\ast}/\gamma_c^{\ast})$ and minimum $(\alpha^{\ast}/\alpha_c^{\ast})$ an eigenvalues show maxima on the major axis around the CFSE and minima on the minor axis near the CFSE center. This results in high energy dissipation rate around the CFSE.

• 설비공학논문집
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• 제18권9호
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• pp.687-697
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• 2006

The air and water flow distribution are experimentally studied for a heat exchanger composed of round headers and 10 flat tubes. The effects of tube protrusion depth as well as mass flux, and quality are investigated, and the results are compared with the previous 30 channel results. The flow at the header inlet is annular. For the downward flow configuration, the water flow distribution is significantly affected by the tube protrusion depth. For flush-mounted geometry, significant portion of the water flows through frontal part of the header. As the protrusion depth increases, more water is forced to the rear part of the header. The effect of mass flux or quality is qualitatively the same as that of the protrusion depth. Increase of the mass flux or quality forces the water to rear part of the header. For the upward flow configuration, different from the downward configuration, significant portion of the water flows through the rear part of the header. The effect of the protrusion depth is the same as that of the downward flow. As the protrusion depth increases, more water is forced to the rear part of the header. However, the effect of mass flux or quality is opposite to the downward flow case. As the mass flux or quality increases, more water flows through the frontal part of the header. Compared with the previous thirty channel configuration, the present ten channel configuration yields better flow distribution. Possible explanation is provided from the flow visualization results.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.813-820
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• 2014

본 연구에서는 부분 식생된 개수로에서 평균흐름 및 난류구조에 관한 수치모의 결과를 제시하였다. 이를 위하여 식생항력항이 포함된 레이놀즈 평균 Navier-Stokes 방정식을 수치해석 하였고 난류 모형으로 비선형 k-${\varepsilon}$ 모형을 이용하였다. 제시된 모형을 Nezu and Onitsuka (2001)의 실험수로에 적용하여 모의된 결과를 실험 계측자료 및 Kang and Choi (2006)의 Reynolds stress model 모의결과와 비교하였다. 실험결과와 비교한 결과에 따르면, 비선형 k-${\varepsilon}$ 모형이 평균흐름의 대체적인 경향을 잘 모의하는 것으로 확인되었다. 또한, 식생 영역과 비식생 영역의 경계면에서 쌍와 (twin vortices)가 생성되고 난류강도와 레이놀즈 응력의 최대점이 위치하는 것을 확인하였다. 레이놀즈 응력에 대해서는 경향은 잘 모의하지만 정량적으로 과소 산정하는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권1B호
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• pp.73-81
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• 2009

본 연구에서는 개수로 흐름에서 오염물질 이동 현상에 대한 이차흐름의 영향을 분석하였다. 운동량 방정식과 스칼라 수송 방정식에서의 난류 폐합을 위해 레이놀즈응력 모형 및 GGDH 모형을 사용하였다. 개발된 모형을 이용하여 조 세립상의 횡방향 연속구조를 갖는 개수로 흐름에서의 오염물질 이동에 대한 이차흐름의 영향을 분석하였다. 그 결과, 이차흐름의 영향으로 인해 최대 농도 값의 발생 위치가 이동하는 것으로 나타났으며, 농도 분포 역시 정규 분포에서 거리에 따라 점차 왜곡 되는 것으로 확인되었다. 또한, 이차흐름의 영향으로 자유수면 근처에서는 매끄러운 하상에 비해 거친 하상에서의 오염물질 농도가 더 크게 발생되었으며, 스칼라-흐름률을 계산한 결과, 오염물질의 수직방향 확산은 매끄러운 하상에 비해 거친 하상에서 더 빨리 진행되는 것으로 확인되었다. 한편, 농도 분포 변화에 대한 이차흐름 및 스칼라-흐름률의 영향을 살펴보기 위하여 스칼라 수송률 분석을 수행하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.215-223
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• 2010

진주만에서 계절별 해수순환구조의 특성을 해석하기 위해 진주만의 서쪽인 노량수로와 동쪽인 대방수로에서 해수유동을 2005년부터 2008년까지 장기간 관측하였다. 진주만의 해수유동은 주로 노량수로와 대방수로를 통한 해수교환에 의해 지배된다. 동계 노량수로의 표층에서 조류는 광양만에서 동쪽인 진주만으로 유입하는 흐름이 발생하고, 저층에서는 진주만에서 서쪽인 광양만으로 유출하는 흐름이 발생하고 있다. 하계 노량수로의 표층에서 조류는 진주만에서 서쪽인 광양만으로 유출하는 흐름이 발생하고 있다. 즉, 노량수로에서 해수순환은 전형적인 열염분순환 형태를 보여주고 있다. 춘계 동-대방수로의 표층에서 조류는 진주만에서 외해로 유출하는 중력순환류가 발생하고 있다. 그러나, 하계 서-대방수로에서는 전층에 걸쳐 진주만내로 유입하는 흐름 양상을 보여주고 있다. 유속의 크기는 서-대방수로에서 유속이 동-대방수로에서 유속보다 약 50~70 cm/sec 정도 크게 나타났다. 노량수로와 대방수로에서 계절별 해수순환 패턴을 보다 정확하게 해석하기 위해서는 현장관측과 3차원 수치모형실험에 관한 상세한 연구가 추가적으로 수행되어야 할 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제39권2호
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• pp.99-108
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• 2006

부유사의 거동을 나타내는 데는 이송-확산 방정식이나 이 방정식을 간략화한 식들이 이용된다 이 방정식은 여러 가지 가정하에서 유도되었으나, 이러한 가정에 대해서는 심도있는 검토가 되지 못한 상태에 있다 그 이유는 난류의 측정 자체가 매우 힘들며, 유사가 혼합된 흐름의 경우 물과 유사의 속도를 구별해서 측정하기 매우 힘들기 때문이다. 본 연구는 입자 영상 유속계(PIV, Particle Image Velocimeoy)의 일종인 입자 추적 유속계(PTV, Particle Tracking Velocimetry)를 이용하여 개수로 난류에서 물과 유사의 속도를 측정하는 실험적 연구이다. 측정 결과, 하상에서 어느 정도 떨어진 영역에서는 유사의 속도가 물보다 느린 경향을 보였다. 이 속도 지체의 양은 본 연구의 경우 평균 유속 의 약 $5\%$ 정도였으며, 속도 지체가 최대에 이르는 지점은 $g/h\approx0.05\;(g^{+}=30\~50)$정도인 것으로 나타났다. 유사 입자가 물보다 느리게 이동하는 것은 전적으로 유사의 비중이 물보다 크기 때문으로 보인다. 반면, 하상에 근접한 점성 저층에서는 오히려 유사 입자의 속도가 물보다 빠르게 나타났으며, 이것은 물은 고체 경계면에서 점착 조건에 종속되는 데 반하여, 유사 입자는 점성의 영향을 받지 않기 때문으로 보인다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제43권6호
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• pp.517-524
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• 2010

본 연구에서는 식생이 포설된 홍수터를 포함하는 복단면 개수로 흐름의 수위를 예측하기 위하여 유효 전단응력기법에 근거한 일차원 모형을 제시하였다. 제안된 모형은 주수로와 홍수터 접합부에서 발생하는 운동량 교환효과를 와점성계수 개념을 이용하여 반영할 수 있다. 주수로와 홍수터의 경계에서 발생하는 경계와점성계수는 3차원 레이놀즈 응력 모형을 이용하여 결정하였다. 경계와점성계수의 영향을 파악하기 위하여 민감도분석을 수행하였다. 경계와점성계수의 변화에 대하여 배수곡선의 변화는 크지 않았으나, 홍수터에서 부담하는 유량은 경계와점성계수에 비례하여 증가하였다. 마지막으로 식생된 홍수터의 식생밀도 및 침수비에 따른 경계와점성계수의 변화를 살펴보았다. 계산된 경계와점성계수는 식생밀도와 침수비에 비례하며, 대략$(2-5){\times}\;10^{-4}$ 정도의 값을 갖는 것으로 나타났다.

• 한국지형학회지
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• 제28권3호
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• pp.13-26
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• 2021

In mountain gully, channelized debris flow is an important phenomenon in the process of topographical change. Social infrastructure as roads may be damaged by channelized debris flows, but there has been little information about their occurrence and movement to prepare for the risk of the debris flow. Most of the channelized debris flows occur during heavy rains in mountainous valleys that are difficult to access, so there are not many field data. In this study, the topographical characteristics of the catchment, the rainfall and runoff related to the debris flow, the sedimentary pattern and the cross-sectional change of the channel bed, and the underflow velocity of the gravel bed have been investigated and analyzed in the Singi gully where the channelized debris flows occurred. In the catchment, there was almost no sediment runoff because the vegetation combine with the debris landforms and covered the surface. Therefore, the obvious cause of the channelized debris flows is the collapse of the slope and bed of the gully. Even if the gravel, cobbles, and boulders of the channel bed were lost by debris flow, the thalweg change due to debris flow may not be significant because they are supplied from the gully side slope normally. After the gabion structures were installed, the debris flow increased the thalweg change, bed erosion and side slope of the gully. Various sedimentary structures in the gully were classified according to the factors supporting the sedimentation. The hypsometric curve of the gully reflects the debris landforms and vegetation characteristics of the watershed and the sediment runoff due to debris flow, etc. The relationship between the flow velocity and the hydraulic gradient was non-linear under the condition that the porous medium with gully bed gravels is saturated with water. These results may be used as basic data for channelized debris flow research.

• 대한토목학회논문집
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• 제39권5호
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• pp.587-594
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• 2019

하천 내 흐름에 대한 식생 밀도의 영향을 조사하기 위해 버드나무가 활착된 하천 규모의 자연형 수로에서 유동 측정 실험을 수행하였다. 식생 내 흐름에 대한 하천 규모 실험은 식생의 반 잠김 조건에 대해 수행되었다. 수로 내 식생대(vegetation patch)는 교차로 형성된 사주의 형상으로 배열되었고 식생 구간과 비식생 구간에서의 흐름을 비교하였다. 3차원 유동 구조는 초음파 유속계(Acoustic Doppler Velocimeter)에 의해 측정되었고 종방향 속도의 연직 분포는 다양한 지점에서의 측정값으로부터 분석되었다. 유속은 식생대의 밀도에 따라 다른 양상을 보여 주는데, 식생 구간와 비식생 구간에서의 흐름 속도의 차이는 밀집된 식생대 주변에서 크게 나타나며 흐름 분포의 형태는 식생대의 하류방향 하단에서 복잡한 모습을 나타낸다. 하류에 위치한 식생대 주변의 흐름은 상류에 설치된 식생대에 의해 교란된 흐름에도 불구하고 유사한 분포를 보여준다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회B
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• pp.1888-1893
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• 2007

In this study, the microchannel plated heat exchanger were numerically studied for the enhancement of heat transfer in the channel configuration. Unit cold and hot fluid region with the microchannel were modeled and periodic boundary condition at the side wall was applied to continuously repeating geometry. The material of micro-structured plate is STS304 and working fluid is water. Triangular obstacles were placed in micro channel to enhance heat transfer. The performance of microchannel plated heat exchangers were numerically investigated with various obstacle configuration and Reynolds number under the parallel and counter flows. Heat transfer rate has increased about 18% compared with straight channel, but pressure drop also increased about 3.5 times. The main factor of increasing of pressure drop and heat transfer rate is considered that the momentum was lost to collide against obstacles, generation of secondary flow and boundary layer separation, wake and vortex forming phenomena.