• 한국가스학회지
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• 제25권1호
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• pp.14-19
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• 2021

열교환기 관군에서 덕트 입구의 속도가 일정한 경우와 정현파로 변하는 경우에 대하여 시간에 따라 배관 주위에서 유동 특성과 열전달 특성 규명을 위해 와류 분포와 온도 분포 변화를 비교 분석하였다. 입구 속도가 정현파 변동이 있는 경우에 열교환기 관군에서 대표적인 원관에서 양력과 항력의 power spectral density를 도출하여 유동 변화에 따른 주파수 특성을 살펴보았다. 입구 유속이 일정한 경우는 열교환기 관군의 입구쪽 관군 부근에서 원관 주위 유동에서 관찰 할 수 있는 칼만 와류를 관찰할 수 있었다. 정현파 입구 속도 변동의 경우에서도 입구쪽 관군에서 칼만 와류가 형성되는 것을 관찰할 수 있었고 정현파 입구 속도 변동에 따른 유동 와류 변화를 관찰할 수 있었다. 온도 분포 변화는 일정한 입구 속도 변화의 경우와 정현파 입구 속도변화의 경우 모두 유동 와류 분포에서 관찰한 것과 유사하게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 유동 주파수는 일정한 입구 속도의 경우는 37.25 Hz이며 정현파 입구 속도의 경우는 정현파 주파수와 동일하게 18.63 Hz으로 나타났다. 열교환기 배관 전체의 평균 Nu수는 일정한 입구 속도의 경우에는 1051이며 정현파 입구 속도 변동의 경우는 1117로 나타나서 정현파로 입구 속도가 변하는 경우의 열전달이 6.3% 증가하는 것을 알 수 있었다.

• 에너지공학
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• 제24권4호
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• pp.211-216
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• 2015

배열회수 보일러의 전열관군은 외부에 고온의 배기가스가 흐르면서 유동 유발 진동을 야기 시키며 배열회수 보일러의 전열관군에서 파손을 야기할 수 있어서 열교환기의 구조적 안정성을 위해 열교환기의 전열관군에서 유동 유발 진동 특성을 규명할 필요가 있다. 일반적인 열교환기 전열관군에서 유동 유발 진동에 관한 실험적 연구는 기존에 많이 진행되어 오고 있으며 단일 원관이나 전열관군의 원관들에서 유동 유발 진동에 대한 무차원 PSD(Power Spectral Density) 함수를 무차원 주파수인 Strouhal 수, fD/U의 함수로 도출된 실험적 결과들이 도출되어 있다. 본 연구는 배열회수 보일러에 사용하는 휜튜브 전열관군에서 유동 유발 진동 특성을 규명하는 것을 목적으로 한다. 이러한 것을 위해 단일 휜튜브 원관에서 비정상 상태 유동해석을 수행하여 주기적인 와동 발생 특성과 휜튜브 원관에서의 양력 변화 특성을 살펴보았다. 또한 휜튜브 원관에서 양력 변동 특성으로부터 유동 유발 진동에 따른 PSD 특성 결과를 도출하여 기존에 단순 원관에서 이루어졌던 연구들과 비교를 통해 휜튜브 원관 주위의 PSD 특성을 정립하였다.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제11권2호
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• pp.875-882
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• 2019

The effects of Triangle Groove Strips (TGS) on Vortex-induced Vibration (VIV) suppression of marine riser are numerically investigated using Computational Fluid Dynamics (CFD) method. The range of Reynolds number in simulations is 4.0 × 10⁴ < Re < 1.2 × 10⁵. The two-dimensional unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) equations and Shear Stress Transport (SST) k-ω turbulence model are used to calculate the flow around marine riser. The Newmark-β method is employed for evaluating the structure dynamics of marine riser. The effect of the height ratio (ε) of TGS on VIV suppression is evaluated. The amplitude responses, frequency responses, vortex patterns and the flow around the structures are discussed in detail. With the increase of the height ratio of TGS, the suppression effect of TGS on VIV suppression is improved firstly and then weakened. When ε=0.04, the suppression effect of TGS is the best. Compared with the VIV responses of smooth marine riser, the amplitude ratio is reduced by 38.9%, the peak of the lift coefficient is reduced by 69% and the peak of the drag coefficient is reduced by 40% when Re=6.0 × 10⁴. With the increase of Reynolds number, the suppression effect of TGS on VIV suppression is improved firstly and then weakened. When the Reynolds number is 7.0 × 10⁴, the amplitude ratio can be reduced by 40.1%. As to the large-amplitude vibration cases, the TGS show nice suppression effect on VIV.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권2호
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• pp.156-162
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• 2013

본 연구는 정방형주의 후류측 중심에 분리된 분할판(Detached splitter plate)을 설치한 경우 정방형주의 주위의 유동장을 최신와법으로 파악한 것이다. 레이놀즈 수 $Re=1.0{\times}10^4$ 및 분할판의 폭을 정방형주 한변의 길이(B)로 고정시키고, 특히 항력감소율이 최대인 간격비에 촛점을 맞추어 분할판 유, 무에 따른 정방형주에 주위의 순간 및 평균 속도장 및 압력장을 시뮬레이션하였고, 양, 항력계수의 시간변화도 계산하였다. 계산결과는 측정된 항력계수 및 압력분포와 잘 일치하였다. 분할판 설치에 의해 분할판의 상하부에 서로 반대방향의 볼텍스가 발생했고, 이 볼텍스가 정방형주 뒷면의 압력을 상승시켜 항력을 감소시켰음을 명확하게 나타냈다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 춘계학술대회
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• pp.1672-1677
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• 2004

Leading edge extension(LEX) in a highly swept shape applied to a delta wing features the modem air-fighters. The LEX vortices generated upon the upper surface of the wing at high angle of attack enhance the lift force of the delta wing by way of increased negative suction pressure over the surfaces. The present 3-D stereo PIV includes the Identification of 2-D cross-correlation equation, stereo matching of 2-D velocity vectors of two cameras, accurate calculation of 3-D velocity vectors by homogeneous coordinate system, removal of error vectors by a statistical method followed by a continuity equation criterion and so on. A delta wing model with or without LEX was immersed in a circulating water channel. Two high-resolution, high-speed digital cameras($1280pixel{\times}1024pixel$) were used to allow the time-resolved animation work. The present dynamic stereo PIV represents the complicated vortex behavior, especially, in terms of time-dependent characteristics of the vortices at given measuring sections. Quantities such as three velocity vector components, vorticity and other flow information can be easily visualized via the 3D time-resolved post-processing to make the easy understanding of the LEX effect or vortex emerging and collapse which are important phenomena occurring in the field of delta wing aerodynamics.

• 대한기계학회논문집B
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• 제32권12호
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• pp.924-930
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• 2008

Immersed boundary method (IBM) is the most effective method to overcome the disadvantage of LBM (Lattice Boltzmann Method) related to the limitation of the grid shape. IBM also make LBM possible to simulate flow over complex shape of obstacle without any treatment on the curved boundary. In the research, IBLBM was used to perform LBM simulation of a flow over a moving circular cylinder to determine the flow feature and aerodynamics characteristic of the cylinder. To ascertain the applicability of IBLBM on the moving obstacle near the wall, it was first simulated for the case of the flow over a fixed circular cylinder in a channel and the results were compared against the solution of moving cylinder in the channel using IBLBM. The simulations were performed in a moderate range of Reynolds number at each moving cylinder to identify the flow feature and aerodynamic characteristics of circular cylinder in a channel. The drag and lift coefficients of the cylinder were calculated from the simulation results. We have numerically confirmed that the critical Reynolds number for vortex shedding is Re=50 and the result is the same as the case of fixed cylinder. As the cylinder approaching to a wall (${\gamma}<2.5$), the 2nd vortex is developed by interacting with the wall boundary-layer vorticity. When the cylinder is very closed to the wall, ${\gamma}<0.6$, the cylinder acts like blockage to block the flow between the cylinder and wall so that the vortex developed on the upper cylinder elongated and time averaged lifting and drag coefficients abruptly increase.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제13권5호
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• pp.32-38
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• 2019

높은 후퇴각을 갖는 둥근 앞전 날개 형상은 앞전 와류에 의해 복잡한 유동 현상이 나타난다. 불안정한 방향 안정성을 갖는 무미익 플라잉윙의 제어를 위해서 플래퍼론이 사용된다. 본 연구에서는 플래퍼론이 전개된 비세장형, 둥근 앞전의 플라잉윙 형상의 전산해석을 수행하였으며 옆미끄럼각 및 플래퍼론에 대한 영향을 분석하였다. 공력계수 분석을 통해 양력과 항력계수에 대한 옆미끄럼각의 영향은 적으며 측력 및 모멘트 계수는 옆미끄럼각의 영향을 크게 받음을 알 수 있었다. 정적 안정성 분석을 통해 플래퍼론이 전개된 플라잉윙의 가로안정성과 방향안정성이 좋아졌음을 확인하였다. 또한 압력계수분포, 표면 마찰선의 관찰을 통해 앞전 와류 구조 및 거동을 분석하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권6호
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• pp.15-20
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• 2005

타원형 실린더 주위를 흐르는 비정상 점성 유동을 해석하기 위해서 SIMPLER 방법을 사용한 이차원 비압축성 나비어-스??스 유동 해석 프로그램을 개발하였다. 실린더 직경에 대한 두께의 비가 0.6, 0.8, 1.0, 1.2인 실린더 주위의 점성 흐름을 레이놀즈 수 200, 400, 1000인 조건에서 해석하였다. 본 논문은 실린더 두께와 레이놀즈 수가 실린더에 작용하는 양력 및 항력에 미치는 영향을 파악하는데 주 관심을 두었다. 개발된 해석 프로그램의 검증을 위해서 가용한 실험 자료와 수치 해석 자료가 개발된 해석 프로그램의 수치 결과와 비교되었으며, 잘 일치하는 경향을 보여주었다. 본 연구를 통해서 실린더 두께와 레이놀즈수가 항력과 양력의 진동 주기뿐만 아니라 크기나 진폭에 큰 영향을 미치게 됨을 알 수 있었다.

• Wind and Structures
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• 제24권5호
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• pp.501-528
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• 2017

In this work, wind tunnel tests of pressure measurements are carried out to assess the global aerodynamic interference factors, the local wind pressure interference factors, and the local lift spectra of an square high-rise building interfered by an identical cross-sections but lower height building arranged in various relative positions. The results show that, when the interfering building is located in an area of oblique upstream, the RMS of the along-wind, across-wind, and torsional aerodynamic forces on the test building increase significantly, and when it is located to a side, the mean across-wind and torsional aerodynamic forces increase; In addition, when the interfering building is located upstream or staggered upstream, the mean wind pressures on the sheltered windward side turn form positive to negative and with a maximum absolute value of up to 1.75 times, and the fluctuating wind pressures on the sheltered windward side and leading edge of the side increase significantly with decreasing spacing ratio (up to a maximum of 3.5 times). When it is located to a side, the mean and fluctuating wind pressures on the leading edge of inner side are significantly increased. The three-dimensional flow around a slightly-shorter disturbing building has a great effect on the average and fluctuating wind pressures on the windward or cross-wind faces. When the disturbing building is near to the test building, the vortex shedding peak in the lift spectra decreases and there are no obvious signs of periodicity, however, the energies of the high frequency components undergo an obvious increase.

• 한국항공우주학회지
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• 제42권4호
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• pp.298-304
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• 2014

Weissinger의 방법을 기반으로 양력선 방법을 지면효과를 고려한 해석이 가능하도록 확장하였다. 이 방법을 이용하여 가로세로비 10의 타원형 날개와 인간동력항공기 날개에 대해 지면효과에 의한 공력성능 변화를 예측하였다. 날개가 지면에 가까워질수록 날개의 와류강도는 약간 증가하지만 내리흐름은 크게 감소한다. 인간동력항공기 날개의 경우에 날개가 지면에 가까울수록 양력은 증가하여 높이가 2m에서 양력계수는 지면효과를 받지 않을 때보다 5% 증가한다. 유도항력계수는 날개가 지면에서 스팬길이 높이에 있을 때에 지면효과가 없을 때보다 10% 감소하고 높이가 2m이면 55% 감소한다.