• 대한기계학회논문집B
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• 제27권9호
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• pp.1209-1219
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• 2003

The dynamic behaviors of the single vortex interacting with $CH_4-Air$ jet diffusion flame are investigated numerically. The numerical method is based on a predict-corrector scheme for a low Mach number flow. A two-step global reaction mechanism is adopted as a combustion model. Studies are conducted in fixed initial velocities for the three cases according as where $CO_2$ is added; (1) without dilution, (2) dilution in fuel stream and (3) dilution in oxidizer stream. A single vortex is generated by an axisymmetric jet, which is made by an impulse of a cold fuel when a flame is developed entirely in a computational domain. The simulation shows that $CO_2$ dilution in fuel stream results in somewhat larger vortex radius, and greater amount of entrainment of surrounding fluid than in other cases. Thus, the dilution of $CO_2$ in fuel stream enhances the mixing in single vortex and increases the stretching of the flame surface. The budgets of the vorticity transport equation are examined to reveal the mechanism of vortex formation when $CO_2$ is added. It is found that, in the case of $CO_2$ dilution in fuel stream, the vortex destruction due to volumetric expansion and the vortex production due to baroclinic torque are more dominant than in other cases.

• 대한기계학회논문집B
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• 제31권11호
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• pp.895-903
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• 2007

CMBT(Curved Moving Boundary Treatment) is a newly developed scheme for the treatment of a no slip condition on the curved solid wall of moving obstacle in a flow field. In our research CMBT 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 CMBT on the complex shape of the obstacle, 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 Navier-Stokes equation with deforming mesh technique. 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 coefficients of the cylinder were calculated from the simulation results. We have numerically confirmed that the critical reynolds number for vortex shedding is ar Re=250 and the result is the same as the case of fixed cylinder. As the cylinder approaching to one wall, the 2nd vortex is developed by interacting with the wall boundary-layer vorticity. As the velocity ratio increase the third vortex are generated by interacting with the 2nd vortexes developed on the upper and lower wall boundary layer. The resultant $C_d$ decrease as reynolds number increasing and the Cd approached to a value when Re>1000.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제2권2호
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• pp.70-77
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• 1999

와류에 의한 이중 유벽 사이에 가두어진 기름층과 물의 계면의 교란에 대하여 고찰하였다. 와류는 전부 유벽의 끝에서 발생되는 것으로 간주하였다. 유동장의 해석을 위하여 포텐셜 유동 가정하에 계면을 와 특이점 분포면(vortex sheet)으로 나타내었다. 계면의 형상은 계면에 유한개의 가상의 입자를 설정한 후 그 위치를 추적하여 추하였다. 입자의 속도는 와 분포면에 의해서 유발되는 속도를 Biot-Savart 적분을 통해 구하고 여기에 이동하는 점와류(point vortex)에서 유발되는 속도를 합하여 구하였다. 시간에 대한 와 분포면상의 와도의 변화는 계면에서의 와도 방정식을 해석하여 구하였다. 여러 조건하에서 계산된 결과를 바탕으로 상당한 파고의 계면파가 전부 유벽 하단에서 발생되는 와류에 의하여 생성될 수 있음을 입증하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권6B호
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• pp.573-581
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• 2006

본 연구에서는 레이놀즈응력모형을 이용하여 매끄러운 하상-거친 하상의 횡방향 연속구조를 갖는 개수로 흐름을 수치모의하였다. 개발된 모형을 이용하여 평균유속 및 난류량을 계산하고 기존의 실험결과와 비교하였다. 그 결과 레이놀즈응력모형이 매끄러운 하상-거친 하상의 횡방향 연속구조를 갖는 개수로 흐름에서의 평균유속과 난류구조를 비교적 유사하게 예측하는 것으로 나타났다. 특히 이차흐름 벡터도를 계산한 결과 매끄러운 하상에서는 상향류가, 거친 하상에서는 하향류가 나타나는 격자형 이차흐름이 발생하였으며, 이와 같은 격자형 이차흐름은 평균유속 및 난류량 분포에 큰 영향을 미치는 것을 확인하였다. 또한 와도 방정식의 각 항을 비교하여 개수로 흐름에서의 이차흐름의 성인(成因)을 분석하였다.

• 한국습지학회지
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• 제16권3호
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• pp.327-336
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• 2014

물에 잠긴 얇은 벽은 잠제 사각형 블록의 극단적인 경우라고 할 수 있으며, 하천이나 해안지역에서 다양한 목적으로 사용될 수 있다. 잠제구조물의 얇은 벽 주위 흐름과 압력을 계산하기 위하여 동수압이 포함된 ${\sigma}$-격자체계의 3차원 수치모델을 수행하였고, 그 주변의 유속 흐름을 파악하였다. ${\sigma}$-격자체계는 완경사 하상에 유동 시뮬레이션을 적용할 수 있는 강력한 장점을 가지고 있다. 반면에 ${\sigma}$-격자체계는 하상에 날카로운 구조물등에 대한 해석에는 한계를 갖고 있다. 동압력 계산은 직교격자 시스템에서만 유효하다. CST3D시스템 내에 SOLA 기법을 ${\sigma}$-격자체계에 맞게 수정하여 채택하였다. 모델은 2차원 수조에서의 1차원 전자자기식유속계를 통한 관측자료를 통하여 검증하였고, 정수압 가정의 ${\sigma}$-격자체계 수치모형과의 비교를 통하여 정량적인 비교 검토를 수행하였다. 전체적으로 계산된 수평유속과 측정된 수평유속이 유사한 것으로 나타났다. 수리모형실험을 통한 관측자료의 결과를 수치모형이 10% 이내로 정확하게 모의하였고, 관측자료와 대조하였을시 와도의 분포를 유사하게 재현하였다. 수정 SOLA 방식을 채택하여 동수압이 고려되었고, ${\sigma}$-격자체계에 적용한 본 연구는 실제 관측자료를 잘 재현하였으며, 하구, 하천등의 구조물 주변에서의 유속분포를 검증할 시 매우 유용한 것으로 판단된다.