• 대한기계학회논문집B
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• 제27권7호
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• pp.909-919
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• 2003

Two-dimensional flow over a pair of circular cylinders in a side-by-side arrangement at low Reynolds numbers has been numerically investigated in this study Numerical simulations are performed, using the immersed boundary method, for the ranges of 40$\leq$Re$\leq$160 and $g^{*}$＜5, where Re and $g^{*}$ are, respectively, the Reynolds number and the spacing between the two cylinder surfaces divided by the cylinder diameter. Results show that a total of six kinds of wake patterns are observed over the ranges: antiphase-synchronized, inphase-synchronized, flip-flopping, single bluff-body, deflected, and steady wake patterns. It is found that the characteristics of the flow significantly depends both on the Reynolds number and gap spacing, with the latter much stronger than the former. Instantaneous flow fields, time traces, flow statistics and so on are presented to identify the wake patterns and then to understand the underlying mechanism. Moreover, the bifurcation phenomenon where either of two wake patterns can occur is found at certain flow conditions.ons.

• 대한기계학회논문집B
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• 제29권1호
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• pp.139-150
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• 2005

The present study has numerically investigated two-dimensional laminar flow over a circular cylinder with a uniform planar shear, where the free-stream velocity varies linearly across the cylinder. Numerical simulations using the immersed boundary method are performed for the ranges of $50{\le}Re{\le}160,\;K{\le}0.2$, and B=0.1 and 0.05 where Re, K and B are the Reynolds number, the non-dimensionalized velocity gradient and the blockage ratio, respectively. Results show that the flow depends significantly on B as well as Re and K. It is found, especially, that the blockage effect accounts for some causes of apparent discrepancies among previous studies on the flow. With increasing K, the vortex shedding frequency and the mean drag stay nearly constant or slightly decrease whereas the mean lift, acting from the higher-velocity side to the lower, increases linearly. Flow statistics as well as instantaneous flow fields are presented to identify the characteristics of the flow and then to understand the underlying mechanism.

• 설비공학논문집
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• 제22권11호
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• pp.767-772
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• 2010

The incompressible viscous flow past a sphere under forced oscillation is numerically investigated at a Reynolds number of 300. The immersed boundary method is used to handle the sphere oscillating vertically to the streamwise direction. There are two important variables to characterize the oscillating state of a sphere. One is an oscillating amplitude normalized by the sphere diameter is set as a fixed number of 0.2. Another is the frequency ratio which is defined by $f_e/f_o$, where fe and fo are the excited frequency and the natural frequency of vortex shedding for the stationary sphere. In this study, three different frequency ratios of 0.8, 1.0 and 1.2 are considered. The results show a periodic flow with hairpin vortices shedding from upper and lower positions as well as vortical legs obliquely extended by oscillating motion of sphere. The enveloping vortical structure experience rupture twice in one period of oscillation. As the frequency of oscillation is increased, the vortical legs are getting shorter and eventually the hairpin vortices are much closer to the adjacent one.

• Computers and Concrete
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• 제30권5호
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• pp.323-337
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• 2022

This paper proposes a numerical model to simulate the rotational behavior of steel fiber in fresh cement-based materials in the presence of a magnetic field. The results indicate that as the aspect ratio of fiber increases, the required minimum magnetic field intensity to make fiber rotate in viscous fluid increases. The optimal magnetic field intensity is 0.03 T for aligning steel fiber in fresh cement-based materials to ensure that the applying time of the magnetic field can be conducted concurrently with the vibrating process to increase the aligning efficiency. The orientation factor of steel fiber in cement mortar can exceed 0.85 after aligning by 0.03 T of the uniform magnetic field. When the initial angle of the fiber to the magnetic field direction is less than 10°, the magnetic field less than 0.03 T cannot make the fiber overcome the yield stress of fluid to rotate. The coarse aggregate in steel fiber-reinforced concrete is detrimental to the rotation and alignment of the steel fiber. But the orientation factor of ASFRC under the 0.03T of the magnetic field can also exceed 0.8, while the orientation factor of SFRC without magnetic field application is around 0.6.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.69-69
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• 2011

본 논문에서는 비정상 상태의 비압축성 유동장을 해석하기 위하여 물체맞춤격자방법이 아닌 가상경계법을 사용하였다. 가상경계법은 구조격자를 사용하여 구조물 경계면에서 Momentum Forceing을 사용하여 가상의 경계를 만들어 유동장을 해석하는 방법이다. Navier-Stoke 방정식의 수치 이산화 방법으로 Kim et al(1985)이 사용한 Fractional Step Method(FSM)을 사용하였다. 시간에 대하여 semi-implicit FSM를 사용하였고, 확산항에 대해서는 2차 정확도의 Crank-Nicolson Method를 대류항은 3차 정확도의 Runge-Kutta Method를 사용 하였다. 본 연구에서는 가상경계법을 이용한 유동장 해석이 교량 단면에 대하여 수치해석이 가능한지 검토하였다. 가상경계법은 현재 많은 연구가 유선형의 구조물에 대하여 수행되어 오고 있다. 교량 단면과 같은 각 진 구조물에 대한 검토는 아직 미비한 실정이다. 가상경계법에서 다루고 있는 구조물 경계면에서의 Momentum Forcing 방법이 유선형의 구조물에 맞추어 연구가 진행되었기 때문이다. 먼저 본 연구의 프로그램을 검증하기 위하여 원형 실린더에 대하여 가상경계법을 적용한 결과 Re 수 200에서 Strouhal Number, 양력계수, 항력계수를 이전 연구 결과와 비교하였다. Williamson(1988)과 Zhang(1995)의 연구결과와 유사한 결과를 얻을 수 있다. 그리고 교량의 단면과 같은 각진 구조물(Bluff Body)에 대하여 가상경계법 적용하였다. 본 논문의 연구에서 평가 대상으로 하고 있는 2차원 교량 단면에 대하여 유동장 해석을 하였다. 본 논문에서 정량적인 유체력과 유동장에 대한 비교 및 검토가 이루어지지 못했지만 압력장과 유선의 형태가 이론적인 값을 벗어나지 않고 있는 것으로 확인 되었다. Re 수 2700에서 전산 해석을 수행하였으며, 교량 단면 주위의 압력계수와 박리현상 그리고 후류에서의 Vortex shedding 현상이 모두 적절한 분포가 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 가상경계법을 이용하여 각진 구조물에 대한 주위 유동장해석에 대한 가능성을 확인하였으며, 풍동실험과의 결과비교를 통하여 가상경계법을 이용하여 교량 단면 주위의 유동장 해석 결과를 정량적으로 비교할 것이다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권8호
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• pp.739-747
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• 2010

고온의 내부 원형 실린더가 존재하는 저온의 사각 밀폐계 사이의 온도차이에 의해 발생하는 자연대류에 관해 수치해석을 수행하였다. 본 연구는 내부의 원형 실린더를 표현하기 위해 유한 체적법에 기초한 가상 경계법을 사용하여 Ra = $10^7$ 에서 2 차원 비정상상태의 자연대류 현상에 대한 해를 얻었다. 더욱이 밀폐계의 수직 중심선에 따른 내부 원형 실린더의 위치 변화에 의한 열전달과 유동에 관한 영향을 연구하였다. 내부원형 실린더의 위치 변화에 따라 자연대류 현상은 비정상상태에서 정상상태로 변화 되었다. 연구 결과 두가지의 임계 위치를 얻을 수 있었다. 하부 경계는 0.05 인 지점이고 상부경계는 0.18 인 지점이다. 하부 경계와 상부 경계의 사이의 위치에서는 열 및 유동장이 정상상태임을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권11호
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• pp.991-998
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• 2013

본 연구에서는 $6Ra=10^6$ 일 때, 사각 밀폐계 내부에 고온의 원형 실린더가 존재하는 자연대류에 대한 수치해석을 수행하였다. 밀폐계는 상부 벽면을 통해 냉각되고 양측 벽면과 고온의 국소 영역을 제외한 하부 벽면은 단열 조건이다. 하부 벽면에서 고온 영역이 차지하는 비를 w 로 정의 하였다. 반경이 밀폐계 한 변의 길이의 0.2 배인 원형 실린더를 구현하기 위해 유한체적법(FVM)에 기초한 가상 경계법(IBM)을 사용하였다. 본 연구에서는 w 가 고온의 원형 실린더를 갖는 밀폐계 내부의 자연대류에 미치는 영향을 $10^6$의 Rayleigh 수에 대해 2 차원 해를 구하였다. $10^6$의 Rayleigh 수에서는 유동장과 온도장은 시간에 따라 변하는 특성을 보였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권5호
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• pp.425-433
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• 2015

본 논문에서는 외부에서 균일한 직류전기장이 인가될 때 점성유체에 자유롭게 잠겨있는 단일 입자가 근처의 비전도성 평면 벽과의 상호작용 때문에 유발되는 2차원 유전영동 운동에 대하여 수치연구를 수행하였다. 특히 입자-유체 경계면에서 불연속적으로 급격히 변화하는 전기전도도를 가진 Maxwell 방정식을 해석하고 전기장을 구한 후 Maxwell 응력텐서를 적분하여 입자에 작용하는 유전영동 힘을 계산하였다. 해석 결과 전기장이 벽과 평행하게 인가될 때 입자는 항상 반발력이 유도되어 벽으로부터 멀어지는 방향으로 유전영동 운동이 발생하였으며, 그 운동특성은 입자와 벽 사이 간격과 입자의 전도도에 따라 크게 달라졌다. 운동 강도는 입자와 유체의 전도도가 서로 같으면 사라지나, 전도도가 서로 다르면 그 차이가 클수록 강도는 증가하였다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.55-62
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• 2004

본 논문에서는 유중가스 분석법을 이용하여 실리콘 유입변압기를 효과적으로 진단할 수 있는 전문가 시스템의 개발에 관하여 연구하였다. 변압기 진단 방법은 유입기기에 대한 진단 방법으로서 현재까지 많은 연구가 진행되어 왔고 비교적 효과적인 분석법으로서 신뢰를 얻고 있는 유중가스분석법을 이용하였다. 그러나 유중가스 분석법은 경계 및 규칙의 불확실성이 필연적이기 때문에 이를 처리하기 위하여 소속정도 및 퍼지척도를 적용하여 해결하였다. 개발한 전문가 시스템은 크게 지식베이스 모듈, 추론엔진 모듈, 사용자 인터페이스 모듈로 이루어져 있으며, 지식베이스 모듈은 규칙을 이용한 지식표현을 사용하였고, 추론엔진 모듈은 후방향 추론을 이용하고, 퍼지규칙을 도입하였다. 사용자 인터페이스 모듈은 현장의 사용자가 쉽게 사용할 수 있도록 GUI 환경으로 구성하였다. 또한 변압기 개개의 이력 관리를 통하여 좀 더 효과적인 진단을 할 수 있도록 전문가 시스템을 데이터베이스와 연계하였다. 제안한 전문가 시스템에 대하여 실리콘유의 유중가스 데이터를 이용하여 검증한 결과 모든 사례에 대하여 정확한 판단 결과를 얻음으로써 실리콘 유입변압기를 효과적으로 진단할 수 있음을 증명하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제29권5호
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• pp.577-589
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• 2005

The present study has numerically investigated two-dimensional laminar flow over a steadily rotating circular cylinder with a uniform planar shear, where the free-stream velocity varies linearly across the cylinder. It aims to find the combined effect of rotation and shear on the flow. Numerical simulations using the immersed boundary method are performed for the ranges of $-2.5{\le}\alpha{\le}2.5$ and $0{\le}K{\le}0.2$ at a fixed Reynolds number of Re=100, where a and K are respectively the dimensionless rotational speed and velocity gradient. Results show that the positive shear, with the upper side having the higher free-stream velocity than the lower one, favors the effect of the counter-clockwise rotation $(\alpha<0)$ but countervails that of the clockwise rotation $(\alpha>0)$. Accordingly, the absolute critical rotational speed, below which vortex shedding occurs, decreases with increasing K for $(\alpha>0)$, but increases for $\alpha>0$. The vortex shedding frequency increases with increasing \alpha (including the negative) and the variation becomes steeper with increasing K. The mean lift slightly decreases with increasing K regardless of the rotational direction. However, the mean drag and the amplitudes of the lift- and drag-fluctuations strongly depend on the direction. They all decrease with increasing K for $\alpha>0$, but increase for $\alpha<0$. Flow statistics as well as instantaneous flow folds are presented to identify the characteristics of the flow and then to understand the underlying mechanism.