• 한국항공우주학회지
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• 제33권5호
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• pp.1-8
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• 2005

아크히터의 작동특성을 예측하고 아크히터 자체의 설계와 해석을 위해, 세그먼트 아크히터(segmented arc-heater)의 내부 유동을 계산하였다. 지금까지 몇몇 연구자들이 아크히터 내부 유동을 수학적으로 모델링하여 일부 아크히터의 내부 유동을 정확하게 계산하는데 성공하였지만, 다양한 아크히터의 여러 운용 조건을 모두 만족하는 수학적 모델을 완성하지 못했다. 본 연구에서는 수학적 모델링의 범용성 확보를 위해, 아크 히터 내부의 난류 유동에 중점을 두었다. 기존의 대수 난류 모델을 대신하여 세 개의 2방정식 난류를 사용하였으며, 계산 결과 $k-\varepsilon$ 난류 모델이 아크히터 내부의 유동을 모사하는데 적합하다는 것을 확인했으며, 난류가 아크히터 유동을 특성을 좌우하는 중요한 요소 중에 하나라는 것을 밝혔다.

• 한국추진공학회지
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• 제6권2호
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• pp.75-84
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• 2002

고체 추진 로켓 내부 연소실의 비정상 유동을 수치적으로 해석하였다. 완전 보존식을 이용하여 2 차원 축-대칭 연소실 안의 연소 불안정을 해석하기 위한 수치 기법을 구성하였는데 비정상 유동을 해석하기 위한 수정된 $\kappa$-$\varepsilon$ 난류 모델이 사용되었다. 이산화한 지배 방정식은 연관된 경계 조건을 포함하여 dual time-stepping 방법으로 시적분 하였다. 정상 상태의 계산을 기반으로 연소실 내의 천이 압력파의 비정상 상태를 수치적으로 모사하기 위하여 압력 펄스 및 압력 변동을 연소실 상단에 부과하였다. 로켓 모터 연소실 내의 다양한 정상 상태 및 비정상 상태의 특성을 계산 및 해석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.386-386
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• 2015

담수가 해수에서 흘러드는 하구에서는 성층이 관측되며 이것은 난류의 미세구조를 변화시키는 주요 원인으로 작용한다. 이러한 성층화 현상은 하구 내 부유사의 군집인 하구 최대혼탁수(Estuarine Turbidity Maximum, ETM)의 형성에 영향을 주게 된다. 본 연구는 성층의 하구 최대 혼탁수 생성 메커니즘에 관심을 두고 수치모델링을 활용한 미세 난류의 부유사 거동 분석에 초점을 두었다. 성층과 전단응력 사이의 난류 혼합을 대표하는 유동인 켈빈-헬름홀츠 불안정성(Kelvin-Helmholtz Instability)을 도입하고 성층 경계면 근처에서 부유사의 이송을 높은 레이놀즈수(Reynolds number) 유동에서 RANS(Reynolds-averaged Navier-Stokes Simulation)보다 다양한 규모의 에너지 획득이 가능하여 미세 난류 구조 재현에 장점을 갖는 Large-eddy Simulation(LES)를 활용하여 모사하였다. 여기에서, 부유사는 주위 유동의 물리적 특성 변화에 영향을 미치지 않는 Passive scalar로 가정하였으며 $6^{th}$-order Lagrangian 다항식 보간법을 적용하여 입자의 이동 속도를 계산하고 이를 시간에 대해 적분함으로써 이동 궤적을 추적하였다. 수치 모델 결과 Lock-exchange 유동 내에서 켈빈-헬름홀츠 불안정성이 발생함에 따라 경계면 주위에 위치한 부유사가 billow 내에서 트랩핑(trapping)되는 것을 보여주어 KH-billow 혹은 braids 내의 미세 난류에 의한 영향이 확인되었다. 본 연구에서는 LES를 활용하여 성층류 및 성층류 내의 부유사 혼합을 모사하여 난류의 정도에 따른 이동 궤적의 차이에 대해서 분석함으로써 성층의 난류 강도 저하에 따른 부유사의 군집으로의 영향에 대해 서술한다.

• 한국가시화정보학회:학술대회논문집
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• 한국가시화정보학회 2005년도 한국가시화정보학회 연소/내연기관 부문 학술강연회
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• pp.3-57
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• 2005

왕복동 내연기관에서의 연소 및 배기가스 생성은 복잡한 3차원 영역 내에서 난류 유동, 분무, 화학반응, 열전달, 경계층 현상이 상호 연계되어 있는 매우 복합적인 과정이다. 특히 난류 연소 현상은 기관의 효율을 결정하는 연소 속도와 pollutant의 배출 농도를 결정하는 핵심 요소로서 관련 모델과 수치 해법에 대해 학술적, 공학적 측면에서 세계적으로 활발한 연구가 이루어지고 있다. 이를 위해 수행되는 다양한 실험 측정과 수치 해법을 통해 얻어지는 3차원 과도 상태의 방대한 스칼라량과 벡터량에 대한 정보를 효율적으로 처리하기 위해서는 적절한 가시화 과정이 필수적이다. 여기서는 최근 다양한 엔진 타입들에 대한 응용 사례와 함께 난류 연소 모델링을 위한 새로운 접근법으로서 조건평균법(conditional averaging)에 대해 간략히 소개하고자 한다. 난류예혼합연소에서의 난류화염속도에 대한 DNS와 영역조건평균에 기초한 예측식의 검증, 천연가스 jet의 자발화 지연기간, n-heptane jet의 자발화 진행 과정, HSDI 엔진, HCCI 엔진, CNG 엔진, LPG 분무 및 엔진, GDI 엔진 등에 대한 연구 결과들은 정보 가시화의 한 사례가 될 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국추진공학회지
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• 제15권4호
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• pp.57-64
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• 2011

펄스 데토네이션 엔진에서와 같이 탄화수소를 연료로 하는 데토네이션 파는 강한 불안정성을 가지며 난류 연소 효과를 고려한 연구를 수행하여야 함이 제시된 바 있다. 본 연구에서는 강한 불안정성을 가지는 데토네이션 파의 구조를 이해하기 위하여 비점성 해석, 점성 해석, 난류 모델 및 간단한 난류 연소 모델을 고려한 수치 해석 연구를 수행하였다. 모델링 수준에 따른 연구를 통하여 점성 및 난류는 저주파 특성에는 거의 영향이 없으나, 고주파 특성을 강화하는 경향이 있는 것으로 보인다. 한편, 데토네이션 연구를 위한 난류-연소 상호 작용 모델에는 활성화 에너지의 영향이 고려되어야 하는 것으로 여겨진다.

• 한국가시화정보학회:학술대회논문집
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• 한국가시화정보학회 2005년도 한국가시화정보학회 연소/내연기관 부문 학술강연회
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• pp.115-154
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• 2005

SI 엔진의 연소특징은 비정상 난류 예혼합 화염이며 여기서 내부 유동은 직접 화염 전파에 영향을 미치며 난류와 거시적 유동의 패턴 모두 중요한 역할을 한다. 내연기관 연소에서 난류는 매우 중요한 역할을 하고 통상 엔진 속도($\approx$흡입유동 속도)에 비례하며 그 주요 역할은 고속 운전 시 해당 사이클 내에 연소가 완료되는 데 기여하지만 출력저하, 제어 및 측정 그리고 사이클 변동과 관련하여 실질적으로 난류 제어를 통한 엔진 성능 개선은 사실상 불가능하다. 실물 엔진의 성능 파라미터로 주로 유동의 거시적 거동이 사용되며 이 유동과 연료 분사계가 혼합기 분포 상태와 화염 전파 방향을 결정하여 최종적으로 엔진의 성능을 지배한다. 따라서 가시화를 통한 연소 진단도 이 현상에 주목할 필요가 있으며 거시적 파라미터를 성능에 연관하는 다양한 기법이 존재하고 이들은 매우 풍부한 데이터베이스를 통해 비교적 정확한 성능의 예측을 가능하게 하고 이 점에 주목한 엔진만 성공을 거두었다. 이 거시적 현상에 주목하여 가시화를 통해 성층화 현상을 실험적으로 해석한 예를 제시하였다. SI 엔진 가시화에서 기법보다 중요한 것은 현상의 이해이다. 이를 위해 성공적 가시화 진단을 위해서는 우선 현상에 대한 모델링이 필요하고 이 모델에서 가시화를 통해 규명 가능한 현상을 추출해 내는 것이다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제1회(2012년)
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• pp.69-72
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• 2012

본 연구에서는 정사각형으로 모델링된 실린더 주위에 균일한 유동이 흐를 때 나타나는 이차원 난류 유동을 분석하였다. EDISON-CFD를 이용하여 정사각 실린더 표면에서의 전단응력 분포 및 유동 현상을 시뮬레이션 하였다. 선행 연구 결과의 $\bar{C_D}$, ${C_L}^{\prime}$ 값과 비교하여 결과의 유효성을 검증하였다. 또한, 비정상 층류 유동(Re=100)과 비교하여 난류 유동(Re=22,000)의 특성을 분석하였고, 와 흐름에 의하여 정사각 실린더 표면이 받는 전단응력을 자세히 분석하였다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 1998년도 가을 학술발표논문집 Vol.25 No.2 (2)
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• pp.627-629
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• 1998

본 논문에서는 파티클 시스템(Particel System)을 이용한 실시간 기체 모델링 알고리즘을 제시한다. 일반적으로 그래픽스 분야에서, 주요한 자연현상의 하나인 기체의 운동은 수학적으로 복잡한 모델을 사용하여 그 모델링이 매우 복잡하였다. 따라서 빠른 구현시간을 얻기 위해서는 고성능의 컴퓨터가 요구되어왔다. 이 알고리즘에서는 물리학에서 수학적으로 정의된, 기체의 움직임에 적용되는 요소 각각을 추계 모델(Stochastic Model)로 다시 재 정의하여 기체 입자각각에 적용시켜 계산과정을 간단히 하였다. 따라서 일반적으로 사용되는 연구용 컴퓨터시스템에서도 실시간 애니메이션의 구현이 가능하다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제26권6호
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• pp.875-882
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• 2002

The modeling for turbulent flow through a porous media has not been confirmed because of a undetermined constant which appears in the governing equations. In present study, the turbulent porous modeling based on the local thermal equilibrium has been extended to the turbulent clear flow. A undetermined constant is also suggested by microscopic analysis. The microscopic analysis is performed in the flat tube with micro-channels, and it confirms that the undetermined constant is 0.99. It is shown that the results of the macroscopic analysis using confirmed constant agree well with those of the microscopic analysis with a maximum error of 3.5%.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2000년도 춘계학술대회논문집B
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• pp.586-592
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• 2000

터보머신 태부에 존재하는 정익 - 동익의 상호작용 유동현상을 수치모사 하는 코드를 병렬화 하였다 정익 - 동익의 상호작용을 해석하는 데에 편리하도륵 Multi-Block Grid System을 도입하여 계산영역을 형성하였고, 동익의 움직임으로 인해 발생하는 Sliding Interface부분은 Patched 알고리즘을 적용하여 해석하였다. 정익과 동익의 수를 1대 1로 단순화시켜 수치모사한 결과와 정익과 동익의 수를 실제 조건과 더 비슷하게 설정한 3대 4의 비율로 맞추어 수치모사한 결과를 비교하였다. 또한, 병렬컴퓨팅으로 인해 단축된 계산시간을 다른 연구에서의 계산시간들과 서로 비교하였다. 2차원 비정상 압축성 Navier-Stokes 방정식이 이용되었고, 난류모델링에는 K-w SST 모델링이 적응되었다. Roe의 FDS 기법을 사용하여 플럭스를 계산하였고, MUSCL 기법을 적용하여 3차의 공간정확도를 갖도록 하였다. 시간적분에는 이보성의 DP-SGS를 사용하였다. 해석결과의 분석에는 Time-averaged pressure distribution과 Pressure amplitude distribution 데이터를 사용했다.