• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.13 no.4
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• pp.101-109
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• 1993

On the basis of Nikuradse laboratory experiments. two transition flow regimes are defined with respect to the characteristics of boundary layer. One is the transitional turbulent flow which has a transitional characteristics between smooth turbulent flow and rough turbulent flow, and the other may be called as transitional laminar flow which has transitional features between laminar flow and turbulent flow. The laboratory results of Nikuradse are carefully re-examined, and the flow regions are clearly defined. The velocity profile of the transitional turbulent flow is described by newly formulated equation, and the Darcy-Weisbach friction coefficient for the transitional turbulent flow is determined based on the theoretical form of profile equation, which is far better accurate than Colebrook-White equation. Difficulties still arise for the description of velocity profile when the flow undergoes from laminar to turbulent. In this case a linear interpolation procedure is proposed for the estimation of friction coefficient.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.438-443
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• 2007

개수로 흐름에 대한 연구는 1700년대 중엽 Chezy에 의해 이론적인 기초를 다졌으며, 광범위하고 조직적인 관측연구는 Darcy(1803-1858)에 의해 약 150년 전에 폭 2m, 길이 600m에 이르는 수로에서 실험관측을 수행하고자 시도하였다. Darcy의 동료이자 후계자인 Bazin은 제한된 조건의 현장관측뿐 아니라 다양한 조건의 수로를 제작하여 실험관측을 수행하였으며 그의 실험자료는 Bazin 자신 뿐만 아니라 Manning이나 Ganguillet와 Kutter 등 여러 연구자들의 경험식 개발에도 이용되었다. Nikuradse(1933)의 균일조도 원형관수로 실험결과로부터 관로 흐름은 층류, 천이층류, 완난류, 천이난류, 전난류 등 다섯 종류의 흐름특성을 가지고 있음을 확인하였고 Bazin(1829-1917)과 varwick(1945)의 실험결과로부터 개수로 흐름에서도 관로 흐름과 마찬가지로 층류, 천이층류, 완난류, 천이난류, 전난류 등 다섯가지의 흐름특성이 존재함을 알 수 있다. 본 연구에서는 기존의 지수형 마찰계수 산정식에서 단순히 조고만의 함수였던 ${\alpha}$에 물의 기본적인 성질인 표면장력, 점성력, 밀도와 자연 하천의 경사, 수심, 수면, 폭, 조고의 영향을 고려한 수심에 관한 무차원수 $Y_h$, 수면 폭에 관한 무차원수 $Y_b$, 조고에 관한 무차원수 $Y_k$를 도입하였다. 따라서 개수로 흐름 해석에 있어서 기존의 마찰계수 산정치보다 여러 영향을 반영하여 정확한 값을 산정할 수 있을 것으로 판단된다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.13 no.5
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• pp.165-172
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• 1993

On the basis of Nikuradse laboratory experiments conducted in circular pipe with uniform roughness, five flow regimes are defined with respect to the characteristics of boundary layer such as laminar, transition laminar, smooth turbulent, transition turbulent and rough turbulent flows. Two cases are found for the transition laminar flow: one for the transition between laminar flow and smooth turbulent flow and the other for the one between laminar flow and rough turbulent flow. They all can be clearly determined by the relative roughness or the ratio of pipe diameter to the roughness. Explicit functions are developed for the estimation of pipe friction factor for the various flow conditions including turbulent flow regimes, which have excellent agreement with the Nikuradse laboratory data.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.13 no.6
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• pp.1257-1268
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• 1989

본 연구에서는 이에 천이와 난류모델을 첨가하여 층류 경계층이 천이를 거쳐 난류 경계층으로 발달해가는 전과정을 해석하려고 한다. 또, 이러한 부분 면파의 특성을 needle contact법에 의하여 측정 포물형이나 완전 Navier-Stokes 방정식을 사용함에 있어서 표면곡률항의 중요성을 보이며, 익형의 선단등 표면곡률이 중요한 영역에서도 적용가능한 수치적 방법을 제시한다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.16 no.12
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• pp.2368-2375
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• 1992

The transition of turbulent kinetic energy(TKE) balance along the centerline of the flow unit, which is composed of straight-duct, contraction and free-jet, has been investigated by the hot-wire anemometry. It is found that the mean turbulent kinetic energy is balanced by the dissipation in the internal flow region ; by the production and the dissipation, through contraction ; and by the dissipation, in initial region(X〈8D) of free-jet. But in the developing region (8D〈X〈20D) it is balanced by all of the three(ie, diffusion, production and dissipation). Finally, in the downstream of free-jet, the mean TKE is balanced again by dissipation like as the beginning. The decay-laws along the centerline are checked in the region of free jet as well as in the straightduct. After the developing region of free-jet also exist the decay-laws, the exponent of the axial turbulence being bigger than of the radial.

• Journal of Energy Engineering
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• v.12 no.2
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• pp.131-138
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• 2003

This paper considered the structural mechanism of transitional boundary layer by the experimental approach. In order to measure the turbulence quantity in the boundary layer, we made a wind tunnel with 400${\times}$190${\times}$2500 mm test section and a flat plate with well fabricated leading edge. Hot wire anemometer was used for acquiring the continuous turbulence signal which is processed by special software. The results of experiment show that the region where turbulence spot is dominant moves from near wall to overall layer and thus the anisotropy of velocity fluctuation shows so large value. Also the turbulence energy originally contained in low frequency band comes up to the high frequency band. Finally the turbulence model needs minimum two length scales to consider the pre-transition region.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2014.03a
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• pp.533-538
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• 2014

NACA0012형상을 사용하여 천이현상을 고려한 유동해석이 Dynamic Stall에 미치는 영향에 대해 살펴보았다. 천이 현상을 고려한 진동하는 익형의 공력 계수 변화를 비교하기 위해 완전 난류로 가정한 해석 결과와 실험 결과를 비교하였다. NACA0012익형을 사용하였으며 두께 변화에 따른 해석 결과를 비교하기 위해 NACA0009익형도 사용하였다. 정상유동해석의 천이 발생 지점과 비정상 유동해석의 천이 발생 지점을 비교하였으며, 익형주위의 유동결과를 비교하여 천이해석과 완전 난류해석 결과의 차이를 분석하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.39 no.10
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• pp.795-803
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• 2015

The boundary layer developing over the suction surface of a first-stage turbine blade for power generation has been investigated in this study. For three locations selected in the region where local thermal load changes dramatically, mean velocity, turbulence intensity, and one-dimensional energy spectrum are measured with a hot-wire anemometer. The results show that the suction-surface boundary layer suffers a transition from a laminar flow to a turbulent one. This transition is confirmed to be a "separated-flow transition", which usually occurs in the shear layer over a separation bubble. The local minimum thermal load on the suction surface is found at the initiation point of the transition, whereas the local maximum thermal load is observed at the location of very high near-wall turbulence intensity after the transition process. Frequency characteristics of turbulent kinetic energy before and after the transition are understood clearly from the energy spectrum data.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.613-618
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• 2008

본 연구에서는 개수로 마찰흐름 특성에 관한 연구로서 유량조사사업단(2006)의 우리나라 3대강 유역 하천자료와 미국의 Colorado지역 록키산맥 하천 관측자료를 통하여 개수로의 흐름특성을 집중적으로 검토하였다. 개수로 설계에 있어 수로의 흐름해석 및 마찰계수의 정확한 산정은 수로설계의 근간이 된다. 하지만 일반적으로 사용하고 있는 Manning(1889)식은 개수로 흐름특성을 판단하기에 너무 단순하여 상이한 결과를 보임에도 불구하고 단순성에 기인하여 사용되는 것으로 판단된다. Bazin(1865)과 Varwick(1945)의 개수로 실험결과를 보면 Nikuradse(1933)의 원형관수로 실험결과와 마찬가지로 층류, 천이층류, 완난류, 천이난류, 전난류 등 다섯 가지의 흐름특성이 존재함을 알 수 있다. 또한, 개수로 마찰계수의 특성변화를 보면 조고 또는 조도가 증가함에 따라 마찰계수가 상향으로 평행 이동하는 것을 볼 수 있다. 실험결과로부터 확인되는 이러한 흐름 특성이 현장에서도 분명히 나타날 것으로 판단하며 이러한 가설에 근거하여 각 하천의 관측자료를 분석하였다. 유량조사사업단의 우리나라 3대강 유역 하천 관측자료(2006)를 레이놀즈수의 함수인 완난류 흐름으로 전제하고 물의 기본적인 성질과 하천의 경사, 수심, 조고 등의 영향을 고려한 무차원수를 도입하여 마찰계수의 2차적인 분포특성을 파악하고자 하였다. 하지만 관측된 자료로부터 무차원수를 도입하여 산정된 마찰계수분포를 보면 마찰계수가 급격히 증가하고 추정된 유속과 관측된 유속을 비교하면 추정된 유속이 산개되는 경향이 나타났다. 이러한 문제점은 유량관측시 관측지점의 수면경사 및 하상경사의 미관측으로 하천정비기본계획상에 제시된 지형으로부터 하상경사를 추정하여 마찰계수와 유속을 산정하였다. 또한 하천정비기본계획상에 제시된 Manning의 조도계수를 이용하여 Ganguillet&Kutter(1869) 산정식과 Manning(1889) 산정식으로 부터 유속을 산정한 결과 오차가 크게 발생한 것을 확인하였으며, 실제 관측자료에 적합하도록 조도계수를 재 산정하였다. 논문의 분량 제한상 분석과정은 추후 논문에 제시하기로 하고 분석결과와 수위관측에서의 문제점을 제시하였다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.48 no.1
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• pp.23-33
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• 2020

In this study, the effect of surface roughness distribution and its influence on the inflight icing code was investigated. Previous numerical studies focused on the magnitude of surface roughness, and the effects were only addressed in terms of changes in thermal boundary layers with fully turbulent assumption. In addition, the empirical formula was used to take account the turbulent transition due to surface roughness, which was regarded as reducing the accuracy of ice shape prediction. Therefore, in this study, the turbulent transition model based on the two-equation turbulence model was applied to consider the effects of surface roughness. In order to consider the effect of surface roughness, the transport equation for roughness amplification parameter was applied, and the surface roughness distribution model was implemented to consider the physical properties. For validation, the surface roughness, convective heat transfer coefficient, and ice shape were compared with experimental results and other numerical methodology. As a result, it was confirmed that the excessive prediction of the heat transfer coefficient at the leading edge and the ice horn shape at the bottom of the airfoil were improved accordingly.