• 제목/요약/키워드: structure/fluid interaction

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주기적으로 회전진동하는 원주 후류의 Dynamic PIV 속도장 측정 (Dynamic PIV Measurements of Wake behind a Rotationally Oscillating Circular Cylinder)

  • 이정엽;이상준
    • 한국가시화정보학회:학술대회논문집
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    • 한국가시화정보학회 2007년도 추계학술대회
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    • pp.134-137
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    • 2007
  • The temporal evolution of wake behind a circular cylinder oscillating rotationally with a relatively high forcing frequency has been investigated experimentally using a dynamic PIV technique. Experiments were carried out with varying the frequency ratio $F_R\;(=f_f/f_n)$ in the range from 0.0 (stationary) to 1.6 at oscillation amplitude of ${\theta}_A=30^{\circ}$ and Reynolds number of $Re=4.14{\times}10^3$. Depending on the forcing condition ($F_R$), the flow was divided into three regimes; non-lock-on ($F_R=0.4$), transition ($F_R=0.8$, 1.6) and lock-on regimes ($F_R=1.0$) with markedly different flow structure in the near-wake region behind the cylinder. When the frequency ratio was less than 1.0 ($F_R{\le}1.0$), the rotational oscillatory motion of the cylinder decreased the length of the vortex formation region and enhanced the mutual interaction between large-scale vortices across the wake centerline. The entrainment of ambient fluid seemed to play an important role in controlling the near-wake flow and shear-layer instability. However, the flow characteristics changed markedly beyond the lock-on flow regime ($F_R=1.0$) due to high-frequency forcing. At $F_R=1.6$, the mutual interactions between the vortices shed from both sides of the cylinder were not so strong. Thereby, the flow entrainment and momentum transfer into the wake center region were reduced. In addition, the size of the large-scale vortices decreased since the lateral extent of the wake was suppressed.

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운전하중 조건에서 소형 풍력 발전기용 사출 나선형 블레이드 구조특성 평가 (Structural Characteristics Evaluation of the Injection Spiral Blade Used in Small Wind Turbines under Operating Conditions)

  • 길영욱;조영관;지호성;양형근;백준호;제덕근;정호승;박상후
    • 한국기계가공학회지
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    • 제19권2호
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    • pp.38-46
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    • 2020
  • The purpose is to evaluate the structural characteristics of 750 mm diameter injection spiral blades under various operating conditions. A fiber-glass reinforced polypropylene material was employed to the injection blades, and mechanical tests on two kinds of glass-reinforced polypropylene were performed to evaluate the mechanical properties and to select a suitable candidate material. Also, three kinds of spiral blade geometries were studied to observe the influence of fixing rods between blades. For this, structural analyses were conducted to understand the role of fixing rods under a range of rotating speed. In addition, modal analysis was performed to confirm the resonance in the operating speed range. One-way fluid-structure interaction (FSI) analysis was carried out to know its mechanical integrity under dangerous wind speed conditions. Through this work, the structural characteristics of the proposed spiral blade geometries were studied under various operating conditions, and the requirements of mechanical properties of blades were determined.

방사성 폐기물 저장을 위한 불연속 암반의 특성 및 고온하에서의 암반의 수리열역학적 상호작용에 관한 연구 (A Study on Characteristics of Jointed Rock Masses and Thermo-hydro-mechanical Behavior of Rock Mass under High Temperature)

  • 이희근;김영근;이희석
    • 터널과지하공간
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    • 제8권3호
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    • pp.184-193
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    • 1998
  • 방사성 폐기물의 안전한 처분을 위해서는 암반의 역학적, 열적, 유체 거동 뿐 아니라 암반과 물 사이의 물리 화학적 상호작용을 이해할 필요가 있다. 또한 지질구조, 지하현지응력, 습곡, 열수작용, 마그마의 관입, 판구조 등과 같은 많은 조건을 모델링하고 예측하기 위해서는 암석의 역학적, 수리적 특성을 알아야 한다. 이 연구는 심부 암반에 폐기물 처분과 관련된 암석역학적인 사항들에 대해 연구들에 기초하고 있다. 이 논문은 변하는 온도 상태에서 암반의 역학적 수리적 거동, 암반의 열-수리-역학적 상호작용 해석과 불연속 암석의 거동 특성 등을 포함한다. 역학적 특성은 Interaken 암석역학 시험 시스템으로 측정되었으며, 수리적 특성에는 순간 증압 투수계수 측정 시스템이 사용되었다. 모든 결과에서 암석 특성은 온도 변화에 민감함을 보였다.

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풍력 발전 터빈 후류의 동적 분석 (Dynamic analysis of wind turbine wake)

  • 엄용한;김윤구;박성군
    • 한국가시화정보학회지
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    • 제18권2호
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    • pp.59-65
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    • 2020
  • Vertical axis wind energy systems including 3 and 4 blades are numerically investigated in a two-dimensional (2D) computational domain. The power coefficient (Cp) is adopted to measure the efficiency of the system and the effect of the rotating velocity on the power coefficient is analyzed for the two different systems. The rotating velocity varies from 30 rad/s to 90 rad/s, which corresponds to the tip speed ratio (T.S.R) of 0.5 to 1.5. The torque exerted on the blades is mainly determined by the aerodynamic force in the x-direction and maximized when the blade is positioned at around θ = 186°. The efficiency of the 4-blade system is higher than that of the 3-blade system within the tip speed ratio range between 0.5 and 0.67, besides where the 3-blade system shows a better performance. For the 3-blade system, the maximum efficiency is reached to 0.082 at the tip speed ratio of 1.083. The maximum efficiency of the 4-blade system is 0.071 at T.S.R. = 0.92. The velocity fields in the x-direction, pressure fields, and the vorticity magnitude are analyzed in detail for the optimal cases of the 3- and 4-blades systems, respectively.

점착력을 고려한 표사유동 수치모델의 제안과 파랑에 의한 지형변동의 적용성 검토 (Sediment Transport Calculation Considering Cohesive Effects and Its Application to Wave-Induced Topographic Change)

  • 조용환;나카무라 토모아키;미즈타니 노리미;이광호
    • 한국해안·해양공학회논문집
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    • 제25권6호
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    • pp.405-411
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    • 2013
  • 점착성 표사의 유동 특성을 다루기 위하여 점착력을 고려한 표사유동 수치계산 모델이 제안되었다. 제안된 계산 모델에서는, 각각의 모래 입자는 점토의 얇은 층으로 둘러싸여 있는 상태를 가정했다. 모래 입자에 작용하는 점착력을 적용하기 위해 한계 Shields수와 소류사량을 결정하는 항이 수정되었다. 제안된 표사모델은 3차원 유체 구조 지형변화 연성 수치계산 모델에 적용하여, 인공여울의 지형변화특성을 파악하였다. 수치계산 결과, 각각의 점토 함유율, 단위면적당 작용하는 점착 저항력, 함수비의 증가는 한계 Shields수를 증가 시키고, 반대로 소류사량을 감소시킴으로써 지형변화 경향에는 영향을 미치지 않은 채 여울의 지형변화를 억제하는 것으로 나타났다. 점토를 모래 입자와 혼합함으로써 여울의 지형변화를 감소시킬 수 있는 것을 암시한다.

LNG 탱크 방열구조의 슬로싱 충격 응답 해석법에 관한 연구 (A Study on the Sloshing Impact Response Analysis for the Insulation System of Membrane Type LNG Cargo Containment System)

  • 노인식;기민석;이재만;김성찬
    • 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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    • pp.531-538
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    • 2011
  • 멤브레인형 LNG 탱크의 구조적 안전성을 확보하기 위해서는 슬로싱에 의한 작용 압력과 구조응답을 정확히 평가할 수 있어야 한다. 탱크 방열구조에 작용하는 슬로싱 충격하중은 매우 불규칙적이며 이로 인한 구조 응답 역시 유탄성 거동을 포함하는 매우 복잡한 물리 현상이기 때문에 최신의 이론적 실험적 접근 방법을 동원하더라도 정확한 평가가 어렵다. 본 연구에서는 실험이나 수치해석으로부터 얻어진 슬로싱 압력 시계열을 이용하여 탱크 방열 구조의 구조응답을 간편하게 해석할 수 있는 방안을 제안하였다. 이 간이 해석법은 기본적인 삼각형 impulse 형태의 충격 압력에 대한 구조응답을 시간영역에서 과도응답해석법으로 계산한 후, 이렇게 구해진 구조물의 삼각형 응답함수를 조합하여 임의 형상의 압력 시계열에 대한 구조 응답을 구하는 방식이다. 여러 가지 예제 해석을 통하여 제안된 해석법의 타당성을 검토하였고, 이를 이용하여 실제 모형실험에서 얻어진 압력시계열을 바탕으로 구조응답을 계산하고 그 결과를 고찰하였다.

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오일부 운전조건 변화에 따른 수소용 다이어프램 압축기의 성능예측에 대한 수치해석 (A Numerical Analysis on a Dependence of Hydrogen Diaphragm Compressor Performance on Hydraulic Oil Conditions)

  • 박현우;신영일;이영준;송주헌;장영준;전충환
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제20권6호
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    • pp.471-478
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    • 2009
  • The specific some types of compressors are appropriate for a use in hydrogen gas station. Metal diaphragm type of hydrogen compressor is one of them, which can satisfy the critical requirements of maintaining gas purity and producing high pressure over 850 bar. The objective of this study is to investigate an characteristics of compression through two-way Fluid-Structure-Interaction (FSI) analysis as bulk modulus and initial volume of oil independently varies. Deflection of diaphragm, oil density, gas and oil pressure were analyzed during a certain period of compression process. According to the analysis results, bulk modulus and initial volume remarkably affected deflection of diaphragm, oil density, gas and oil pressure. The highest gas pressure were attained with the highest bulk modulus of $7e^9\;N/m^2$ and the lowest initial oil volume of 80 cc.

풍향에 따른 로드 셀형 풍향풍속계의 인접한 두 날개 사이의 하중 비 (Load Ratio between Two Adjacent Wings of Load Cell Type Anemometer according to Wind Direction)

  • 한동섭
    • 한국항해항만학회지
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    • 제36권5호
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    • pp.357-361
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    • 2012
  • 풍향풍속계는 실시간으로 풍향과 풍속을 측정하는 기상관측기구로서 바람의 영향을 많이 받는 항만, 조선소, 해상구조물, 또는 건설현장에서 사용되는 크레인에 장착되어 작업가능 여부를 알리거나 전도 사고를 예방하기 위한 안전시스템과 연동되어 사용된다. 로드 셀형 풍향풍속계는 로드 셀을 이용하여 풍향 및 풍속을 측정하기 위한 것으로 4개의 날개에 연결된 로드 셀의 하중 합을 이용하여 풍속을, 하중 비를 이용하여 풍향을 측정한다. 본 연구에서는 하중 비와 풍향사이의 관계식을 도출하기 위하여 각각 이론적 접근, 해석적 접근, 실험적 접근 세 가지를 병행하여 결과를 비교 분석한다. 풍향을 설계변수로 설정하며, 해석 시 $0^{\circ}$에서 $90^{\circ}$까지 $11.25^{\circ}$ 간격으로 9가지 풍향조건을, 실험 시 $10^{\circ}$ 간격으로 10가지 풍향조건을 설정한다.

연일층군 이암에서 산출되는 알루미늄 황산염 광물의 결정화학 및 생성 (I): 배사알루미나팅, 하이드로베사알루미나이트 및 메타배사알루미나이트 (Crystal Chemistry and Paragenesis of Aluminum Sulphates from Mudstones of the Yeonil Group (I): basaluminite, hydrbasaluminite, and metabasaluminite)

  • 노진환
    • 한국광물학회지
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    • 제11권1호
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    • pp.1-12
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    • 1998
  • In Pohang area, basaluminite accompanying a little amounts of hydrobasalumnite, super-genetically occurs as whitish cryptocrystalline (2-4 $\mu\textrm{m}$) clay-like aggregates in the vicinity of altered carbonate concretions embedded within mudstones of the Tertiary Yeonil Group. A hydrobasaluminite changed readily into a basaluminite at room temperature in air, and, in turn, into a metabasaluminite when heating to 150$^{\circ}$~30$0^{\circ}C$. For the basaluminite, a monoclinic unit-cellparameters (a=14.845$\AA$, b=10.006$\AA$, c=11.082$\AA$, $\beta$=122.15$^{\circ}$) were calculated by X-ray powder diffraction data. Its basal reflections (001 and 002) are XRD analyses strongly indicate that the aluminum sulphate mineral has a layer structure and, at least, three types of water, i.e., (1) interlayer water (9.0 wt %), (2) crystal water (8.0 wt %), and (3) structural water (19.0 wt %). may present in its lattice. Based on TG-DTG data combined with EDS and IR analyses, a new chemical formula of Al5SO4(OH)134H2O was given to the basaluminite. Field occurrence and stable isotope data ($\delta$18O, $\delta$D, $\delta$34S) for the basaluminite seem to reflect that it was formed by the leached meteoric solution from surrounding mudstones during or after uplifting. An interaction of the acid solution with carbonate concretion and the resultant local neutralization of the fluid rich in Al3+ and SO42- are major controls on the basaluminite formation.

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냉난방 가동 모사에 따른 콘크리트 에너지파일의 열응력 해석에 대한 연구 (Study on Thermal Stress Occurred in Concrete Energy Pile During Heating and Cooling Buildings)

  • 성치훈;박상우;김병연;정경식;최항석
    • 한국지열·수열에너지학회논문집
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    • 제11권2호
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    • pp.12-18
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    • 2015
  • The energy pile, used for both structural foundations and heat exchangers, brings about heat exchange with the ground formation by circulating a working fluid for heating and cooling buildings. As heat exchange occurs in the energy pile, thermal stress and strain is generated in the pile body and surrounding ground formation. In order to investigate the thermo-mechanical behavior of an energy pile, a comprehensive experimental program was conducted, monitoring the thermal stress of a cast-in place energy pile equipped with five pairs of U-type heat exchanger pipes. The heating and cooling simulation both continued for 30 days. The thermal strain in the longitudinal direction of the energy pile was monitored for a 15 operation days and another 15 days monitoring followed, without the application of heat exchange. In addition, a finite element model was developed to simulate the thermo-mechanical behavior of the energy pile. A non-linear contact model was adopted to interpret the interaction at the pile-soil interface, and thermal-induced structure mechanics was considered to handle the thermo-mechanical coupled multi-field problem.