• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집E
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• pp.410-415
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• 2001

An analytical and numerical examination of second-order fractional-step methods and boundary condition for the incompressible Navier-Stokes equations is presented. In this study, the compatibility condition for pressure Poisson equation and its boundary conditions, stability, and numerical accuracy of canonical fractional-step methods has been investigated. It has been found that satisfaction of compatibility condition depends on tentative velocity and pressure boundary condition, and that the compatible boundary conditions for type D method and approximately compatible boundary conditions for type P method are proper for divergence-free velocity for type D and approximately divergence-free for type P method. Instability of canonical fractional-step methods is induced by approximation of implicit viscous term with explicit terms, and the stability criteria have been founded with simple model problems and numerical experiments of cavity flow and Taylor vortex flow. The numerical accuracy of canonical fractional-step methods with its consistent boundary conditions shows second-order accuracy except $D_{MM}$ condition, which make approximately first-order accuracy due to weak coupling of boundary conditions.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2003년도 춘계학술대회
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• pp.2095-2100
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• 2003

This Experimental study concerns the characteristics of vortex flow in a concentric annulus with a diameter ration of 0.52, whose outer cylinder is stationary and inner one is rotating. Pressure losses and skin-friction coefficients have been measured for fully developed flow of bentonite-water solution(5%) when the inner cylinder rotates at the speed $0{\sim}400rpm$. The results of present study reveal the relation of the bulk flow Reynolds number Re and Rossby number $R_o$ With respect to the skin friction coefficients. The effect of rotation on the skin friction coefficient is significantly dependent on the flow regime. In all flow regime, the skin friction coefficient is increased by the inner cylinder rotation. The critical (bulk flow) Reynolds number $Re_c$ decreases as the rotational speed increases. Thus, the rotation of the inner cylinder promotes the onset of transition due to the excitation of Taylor vortices.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2008년도 춘계학술대회논문집
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• pp.568-571
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• 2008

The computation of moving interface by the level set method typically requires reinitializations of level set function. An inaccurate estimation of level set function ${\phi}$ results in incorrect free-surface capturing and thus errors such as mass gain/loss. Therefore, accurate and robust reinitialization process is essential to the free-surface flows. In the present paper, we pursue further development of the reinitialization process, which evaluates directly level set function ${\phi}$ using a normal vector in the interface without solving the re-distancing equation of hyperbolic type. The Taylor-Galerkin approximation and P1P1splitting FEM are adopted to discretize advection equation of the level set function and the Navier-Stokes equation, respectively. Advection equation of free surface and re-initialization process are validated with benchmark problems, i.e., a broken dam flow and time-reversed single vortex flow. The simulation results are in good agreement with the existing results.

• 대한기계학회논문집B
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• 제32권10호
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• pp.754-760
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• 2008

Computation of moving interface by the level set method typically requires the reinitialization of level set function. An inaccurate estimation of level set function $\phi$ results in incorrect free-surface capturing and thus errors such as mass gain/loss. Therefore, an accurate and robust reinitialization process is essential to the simulation of free-surface flows. In the present paper, we pursue further development of the reinitialization process, which evaluates level set function directly using a normal vector on the interface without solving there-distancing equation of hyperbolic type. The Taylor-Galerkin approximation and P1P1 splitting/SUPG (Streamline Upwind Petrov-Galerkin) FEM are adopted to discretize advection equation of the level set function and the incompressible Navier-Stokes equation, respectively. Advection equation and re-initialization process of free surface capturing are validated with benchmark problems, i.e., a broken dam flow and timereversed single vortex flow. The simulation results are in good agreement with the existing results.

• 터널과지하공간
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• 제12권4호
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• pp.277-283
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• 2002

본 연구는 안쪽축이 회전하고 바깥쪽 실린더는 정지해있는 반경비가0.52이고 30$^{\circ}$ 경사진 동심 환형관내의 헬리컬 유동 특성에 관한 것이다. 비뉴튼 유체인 UC 수용액과 벤토나이트 수용액을 사용하여 안쪽축이 0~400pm으로 회전할 때 축방향 유동을 완전히 발달시킨 후 축방향 압력손실값을 측정하였다. 또한, 헬리컬 유동의 가시화는 불안정한 파를 관찰하기 위해 수행되었다. 현재 연구 결과는 표면마찰계수에 대해 로스비순(Ro)와 레이놀즈수(Re)의 관계를 나타내었다. 또한, 그 결과들은 유동 불안정성 메카니즘의 존재를 보인다. 축회전수가 증가함에 따라 압력손실이 증가하지만, 그 증가폭은 천이 및 난류영역에서는 레이놀즈수가 증가할수록 감소하며, 회전의 영향으로 유동교란이 증진되어 천이가 촉진된다. 또, 이런 유동교란의 증진은 표면마찰계수값의 증가와 함께 임계 레이놀즈수(Re$_{c}$)를 작게 만든다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권6호
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• pp.603-608
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• 2011

입자추적유속계(PTV)는 나노 및 바이오 분야의 유체유동장에서는 각 입자들을 추적하여 속도측정을 하는 관계로 많은 강점이 있다. 그러나 측정원리상 보간에 의한 속도장 측정오차를 피할 수 없는 관계로 PTV기술을 사용함에 있어서 제한적이었다. 본 연구에서는 어파인변환 알고리듬을 PIV 및 PTV측정에 도입함으로써 보간에 의한 오차를 줄일 수 있는 어파인변환 기반 하이브리드 PIV알고리듬을 구축하였다. 구축된 알고리듬에 대한 성능평가를 위하여 Green-Taylor와유동의 수치적 데이터를 이용한 가상영상에 대한 시험을 실시하였으며, 이로부터 입자수가 2000개 이상일 때 최적의 측정성능임을 확인하였으며 상호상관PIV법 및 확률일치PTV법보다 우수한 측정성능임을 확인하였다. 나아가 길이비 2:1($6cm\;{\times}3cm$)인 장방형 물체후류(Re=5,300)에 대한 실험영상에 대한 실제 계산을 통하여 구축된 알고리듬에 대한 측정성능의 우수성을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.540-546
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• 1992

본 연구에서는 레이놀즈응력 모델이 곡률효과에 대한 추가적인 수정을 요구하 는 지를 알기 위하여 유선곡률에 의해 영향을 받는 원형 쿠에트 유동에 대해 수치계산 을 수행하고, 이 결과를 측정한 실험치와 비교하였다. 본 연구의 실험에서는 완전 난류 영역에서 난류평균속도와 난류응력성분들을 측정하였다. 수치계산에 있어서는 레이놀즈응력 모델에 대하여 Gibson과 Younis가 곡률효과를 고려해 제안한 새로운 모 델상수를 기존의 모델상수와 함께 적용하여 그 결과를 비교하였다. 계산된 결과를 본 실험의 측정치와 아울러 함께 Smith와 Townsend의 측정치와도 비교하였다.