• 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.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권3호
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• pp.211-219
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• 2008

본 연구에서는 삼차원 비정렬 비점성 유동 해석 코드를 이용하여 전투기 형상의 외부 장착물이 꼬리 날개에 미치는 공력 간섭효과에 대한 연구를 수행하였다. 수치적 기법으로는 격자점 중심(vertex-centered)에 기초한 유한체적법과 시간 적분을 위한 내재적인 point Gauss-Seidel 반복 계산법을 사용하였다. 해석 코드의 검증을 위해 전투기 형상에 대한 정상 유동 계산을 수행하였으며 결과를 실험 데이터와 비교하였다. 외부 장착물의 후류(wake)를 정확히 포착하기 위해 예상되는 후류 영역에 대해 국부적인 격자 조밀화를 수행하였으며 천음속 영역에서의 비정상 유동 해석을 통해 외부 장착물에서 발생하는 후류가 수평꼬리날개에 미치는 간섭효과를 확인하였다. 공력 간섭효과를 감소시키기 위한 대안으로는 뒷전 플랩 꺽임각(trailing edge flap deflection)을 고려하였으며 이에 대한 정량적인 감소효과를 제시하였다.

• Ocean Systems Engineering
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• 제3권3호
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• pp.219-236
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• 2013

The accurate prediction of motion in waves of a marine vehicle is essential to assess the maximum sea state vs. operational requirements. This is particularly true for small crafts, such as Autonomous Surface Vessels (ASV). Two different numerical methods to predict motions of a SWATH-ASV are considered: an inviscid strip theory initially developed at MIT for catamarans and then adapted for SWATHs and new a hybrid strip theory, based on the numerical solution of the radiation forces by an unsteady viscous, non-linear free surface flow solver. Motion predictions obtained by the viscous flow method are critically discussed against those obtained by potential flow strip theory. Effects of viscosity are analyzed by comparison of sectional added mass and damping calculated at different frequencies and for different sections, RAOs and motions response in irregular waves at zero speed. Some relevant conclusions can be drawn from this study: influence of viscosity is definitely non negligible for SWATH vessels like the one presented: amplitude of the pitch and heave motions predicted at the resonance frequency differ of 20% respectively and 50%; in this respect, the hybrid method with fully non-linear, viscous free surface calculation of the radiation forces turns out to be a very valuable tool to improve the accuracy of traditional strip theories, without the burden of long computational times requested by fully viscous time domain three dimensional simulations.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권11호
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• pp.363-367
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• 2016

본 연구는 마하수 2.5의 초음속 영역에서 마하수 1.0의 슬롯 분사가 있는 후향계단 형상에 대한 유동장 특성을 분석하기 위하여 초음속풍동 시험부를 설계, 제작하였다. 비행체가 고속으로 움직일 때 공동 주위의 유동은 매우 복잡하여 수치해석 결과를 검증할 초음속풍동 시험 자료가 필요하기 때문에 기존의 2차원 대칭형 노즐을 아랫면이 평판인 비대칭형 노즐로 수정하였다. 특성곡선해법을 이용한 비점성 노즐을 설계하고, 시험을 통해 얻은 경계층 두께를 노즐에 반영하여 보정한 기법을 C 언어로 프로그래밍하여 얻은 결과를 수치해석 결과와 비교하여 검증하였다. 슬롯 분사 시 지속적인 유동장 변화 분석을 위한 초음속 유지시간 확보를 위해 저장탱크의 압력 변화에 따른 PID 제어프로그램 수정으로 초음속 유동 유지시간을 약 5초에서 약 6초로 1초 정도 연장하여 제어 효율을 향상하였고, 슬롯 분사가 있는 후향계단에서의 유동장 변화를 슐리렌장치로 가시화하여 복잡한 유동장 특성을 확인하였다. 향후 슬롯 분사의 속도와 유량, 유동장의 온도를 변화하여 공동에서의 막냉각 효과 분석을 위한 장비로 사용할 계획이다.

• 대한조선학회논문집
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• 제51권4호
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• pp.265-273
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• 2014

Wave-body interaction is simulated using a developed code based on the flux-difference splitting scheme for immiscible and incompressible fluids and the hybrid Cartesian/immersed boundary method. A free surface is captured as a moving contact discontinuity within a fluid domain and an approximated Riemann solver is used to estimate the inviscid flux across the discontinuity. Immersed boundary nodes are identified inside an instantaneous fluid domain near a moving body, then dependent variables are reconstructed at those immersed boundary nodes based on interpolation along local normal lines to the boundary. Free surface flows around an oscillating cylinder are simulated and the computed wave elevations are compared with other reported results. The generation of a solitary wave by a moving wave-maker is simulated and the time histories of wave elevations at two different points are compared with other results. The developed code is applied to simulate body motion of an elastically mounted circular cylinder as a solitary wave passes the body. The force acting on an elastically mounted cylinder is compared with the force acting on a fixed cylinder. Grid independency of the computed body motion is established based on a comparison of results using three different-size grids.

• 한국추진공학회지
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• 제4권2호
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• pp.21-30
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• 2000

본 연구에서는 램 가속기의 성능 향상을 위한 수치최적화를 수행하였다. 일정한 형상과 질량을 가진 탄체를 최초의 속도 $V_o$로부터 목표 속도 $V_e$로 가속시킬 때까지의 최소의 램 가속관 길이를 탐색하는 것을 목표로 하였고 $H_2$, $O_2$, $N_2$로 구성된 예 혼합기의 각 화학종의 몰수를 설계변수로서 채택하였다. 목적함수와 구속조건은 설계 과정에서 선형화 하여 구배법과 SLP기법을 적용하였다. 내부유동은 이차원 비점성 유동을 가정하고 화학반응의 해석은 8단계 7화학종 모델을 적용하였다. 가속관 길이의 결정을 위하여 램 가속관 내부의 유동은 준 정상상태로 가정하고 몇 개의 동일 구간으로 분할하여 각 속도에서의 추력 계수와 가속도를 동시에 구하여 전 속도 영역에 대하여 수치 적분하였다. 본 연구를 통하여 7회의 설계 반복으로 가속관의 길이를 19% 감소시켰다. 본 연구의 결과로부터 다단계, 다 화학종의 램 가속기의 설계최적화 문제에 직접적으로 적용할 수 있음을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.1033-1042
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• 1994

2차원 경계요소-유한요소 연계법을 사용하여 구형 수조구조물의 동적거동 특성을 파악하였다. 비점성, 비압축성 이상유체의 운동은 경계요소법으로 모델링하였으며 구조물의 운동은 유한요소법으로 모델링하였다. 경계요소법의 적용시 Singularity를 소거한 경계적분식을 사용하였다. 유체와 구조물의 경계면에서 적합조건과 평형조건을 만족시킴으로써 경계요소와 유한요소를 연계하였다. 유체-구조물 상호작용의 영향은 유체의 부가질량행렬과 유체 유동에 의한 강성행렬로 연계된 유체-구조물계에 반영된다. 연계된 유체-구조물계의 고유치 문제로부터 수조구조물의 고유진동수외 고유모드를 구하였으며 수평 및 수직 자바운동에 의하여 수조구조물에 발생하는 유체동압력과 자유수면의 유동도 산출하였다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제18권2호
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• pp.66-71
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• 2013

In this paper, the supersonic flows around space launch vehicles have been numerically simulated by using a 3-D RANS flow solver. The focus of the study was made for investigating plume-induced flow separation(PIFS). For this purpose, a vertex-centered finite-volume method was utilized in conjunction with 2nd-order Roe's FDS to discretize the inviscid fluxes. The viscous fluxes were computed based on central differencing. The Spalart-Allmaras model was employed for the closure of turbulence. The Gauss-Seidel iteration was used for time integration. To validate the flow solver, calculation was made for the 0.04 scale model of the Saturn-5 launch vehicle at the supersonic flow condition without exhaust plume, and the predicted results were compared with the experimental data. Good agreements were obtained between the present results and the experiment for the surface pressure coefficient and the Mach number distribution inside the boundary layer. Additional calculations were made for the real scale of the Saturn-5 configuration with exhaust plume. The flow characteristics were analyzed, and the PIFS distances were validated by comparing with the flight data. The KSLV-1 is also simulated at the several altitude conditions. In case of the KSLV-1, PIFS was not observed at all conditions, and it is expected that PIFS is affected by the nozzle position.

• 대한조선학회논문집
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• 제38권1호
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• pp.1-8
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• 2001

본 논문에서는 비압축성 Reynolds-Averaged Navier-Stokes 방정식을 수치 해석하여 자유표면을 포함한 선체 주위의 난류 유동을 계산하였다. 정규격자 상에서 공간의 이산화는 2차 정도의 유한차분법을, 시간의 적분에는 4단계 Runge-Kutta법을 이용하였고, 난류 닫힘 조건을 만족시키기 위해 Baldwin-Lomax 난류 모형을 사용하였다. 자유표면의 위치는 운동학적 경계조건식을 Lax-Wendroff법으로 풀어서 구하였고, 자유표면과 격자 경계면을 일치시키기 위해 매 시간마다 새로 계산된 자유표면 위치에 맞추어 격자를 새로 구성하였다. 속도와 압력에 대한 경계조건은 자유표면에서 점성을 무시하여 근사한 동역학적 조건을 적용해서 구하였다. 본 연구에서 개발된 수치해법을 검증하기 위하여 실험자료가 많은 Wigley 선형과 Sries 60 $C_B=0.6$ 선형에 대해 수치계산을 수행하였고 계산된 선체 주위의 파형이 실험 결과와 잘 일치하는 것을 확인하였다.

• 한국해양학회지
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• 제28권3호
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• pp.177-185
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• 1993

장파의 산란이론(Produman, 1914; Longuet-Higgins, 1970)을 대륙붕상의 작은 원 통형 섬주변을 전파하는 조석주기의 Kelvin 파에 적용하였으며, 해저마찰의 효과를 포 함하였다. 이론적 분석에 의하면 산란파의 진폭은 섬주변에서 Kelvin 파의 진폭 감소 율을 변화시킨다. 이러한 진폭의 변화로 비점성 유체의 경우에 섬 연안에 따라 진폭이 균등해지고, 진폭변화는 전향력의 작용으로 설명되어 진다. 해저마찰력은 파가 전파되 어 오는 쪽 연안에서 전파되어 가는 쪽 연안으로 진폭을 감쇄시키나, 연안을 따른 진 폭변화는 상기 연안을 연결하는 선에 대하여 대칭이다. 산란파의 위상은 외해에 비해 전파되어 오고 가는 쪽 연안 부근에서 파의 진행이 빨라지게 한다. 섬 주변에서 파의 위상분포에 미치는 해저면 마찰력의 영향은 무시할만 하다.