• Journal of the KSME
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• v.56 no.9
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• pp.49-53
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• 2016

액체로켓엔진은 연소실의 온도가 약 3,600K로서 냉각시스템은 필수적이다. 지금까지 대표적으로 사용되어온 냉각방법은 재생냉각과 막냉각으로 아임계압력에서 다양한 실험연구에 의해서 설계가 진행되어 왔다. 아임계압력에서 얻어진 유동구조 이해 및 설계경험식은 초임계 압력에서는 물성치가 급격히 변하기 때문에 재정립될 필요가 있다. 특히 열전달 성능을 좌우하는 난류유동구조가 크게 바뀌기 때문에 초임계 유체에 대한 난류유동 및 열전달연구가 진행될 필요가 있다. 이 글에서는 초임계 압력조건에서 난류열전달 연구동향을 소개하고자 한다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.38 no.10 s.159
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• pp.871-883
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• 2005

This paper investigates the impacts of turbulent anisotropy on the mean flow and turbulence structures in vegetated open-channel flows. The Reynolds stress model, which is an anisotropic turbulence model, is used for the turbulence closure. Plain open-channel flows and vegetated flows with emergent and submerged plants are simulated. Computed profiles of the mean velocity and turbulence structures are compared with measured data available in the literature. Comparisons are also made with the predictions by the k-$\epsilon$ model and by the algebraic stress model. For plain open-channel flows and open-channel flows with emergent vegetation, the mean velocity and Reynolds stress profiles by isotropic and anisotropic turbulence models were hardly distinguished and they agreed well with measured data. This means that the mean flow and Reynolds stress is hardly affected by anisotropy of turbulence. However, anisotropy of turbulence due to the damping effect near the bottom and free surface is successfully simulated only by the Reynolds stress model. In open-channel flows with submerged vegetation, anisotropy of turbulence is strengthenednear the vegetation height. The Reynolds stress model predicts the mean velocity and turbulence intensity better than the algebraic stress model or the k-$\epsilon$ model. However, above the vegetation height, the k-$\epsilon$ model overestimates the mean velocity and underestimates turbulence intensity Sediment transport capacity of vegetated open-channel flows is also investigated by using the computed profiles. It is shown that the isotropic turbulence model underestimates seriously suspended load.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 2014.04a
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• pp.216-216
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• 2014

과거 유체 유발 진동(FIV : Fluid Induced Vibration)은 배관계 설계 하중에 고려되지 않은 설계 하중이었다. 하지만, 원자력 발전소 또는 화력 발전소의 배관형상이 복잡하고 고온수가 배관 내부에서 유동하는 배관계에서 육안으로 관측이 가능한 배관진동이 발생하였다. 이에 배관 진동에 대하여 원인 분석과 배관 구조 건전성 평가에 관심을 가지게 되었다. 배관 진동은 배관 형상에 따라 배관 내부 난류 유동에 대한 압력 변동이 하나의 원인이며, 고온수가 유동하는 배관일수록 압력 변동에 대한 배관 진동이 크게 나타나는 것으로 분석되었다. 배관 내부 난류 유동에 대한 압력 변동을 불규칙 수력하중이라고 한다. 본 연구에서는 배관 내부에서 난류 유동으로 발생하는 불규칙 수력하중을 유동해석을 이용하여 PSD(Power Spectral Density)로 산출하고, PSD 하중을 이용하여 불규칙 구조 응답 해석을 수행하여 배관계 응력 분포에 대하여 연구하였다. 배관 내부 난류 유동에 대한 불규칙 수력하중은 DES 난류 모델을 사용하여 시간에 대한 배관 내부 표면의 유체 속도를 유동 해석으로 산출하였으며, 유체 속도를 동압으로 계산한 후 FFT(Fast Fourier Transform)를 수행하여 PSD 하중으로 산출하였다. 그리고 불규칙 구조 응답 해석에서 배관 내부 유체 영향에 대한 진동 감쇠를 표현하기 위하여 유체 질량을 산출하고, 배관 구조 해석 모델 표면에 질량을 입력하는 방법으로 배관 고유진동수 및 불규칙 구조 응답 해석을 수행하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.149-149
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• 2020

하천에서 물 흐름이 보와 댐과 같은 수공구조물을 지날 때 일반적으로 흐름상태에 다양하고 급진적인 변화가 발생한다. 특히 흐름이 구조물을 지나면서 사류(supercritical flow)로 변하고 다시 상류(subcritical flow)로 복원되면서 일어나는 도수(hydraulic jump) 현상은 수위의 급변화, 흐름 에너지 소산, 변동성이 강한 압력 분포 등이 특징이다. 이러한 흐름 특성들은 보나 여수로와 같은 수공구조물 자체의 성능뿐만 아니라 이들 수공구조물의 하류에서 발생하는 국부세굴로 인해 구조물의 안정성에 부정적인 영향을 줄 수 있다. 따라서 수공구조물을 설계할 때는 이들 구조물을 통과하는 흐름의 비정상 난류 흐름 특성을 정확하게 해석하여 반영하여야 한다. 이 연구에서는 k-omega SST 난류 모형과 자유수면의 급격한 변동을 해석하기 위한 하이브리드-VOF(hybrid volume of fluid)기법을 이용하여 도수현상을 수치적으로 재현하고자 한다. 기존 CFD(computational fluid Dynamics) 모델링에서는 자유수면 변동의 영향을 고려하기 위해 VOF 기법을 많이 사용하였다. 하지면 전통적인 VOF 기법은 다상흐름(multiphase flow)을 오직 부피분율(volume fraction)의 함수로만 고려하며 모의함으로써 강한 수면변동뿐만 아니라 공기연행(air entrainment)를 동반하는 난류 흐름을 모의하는데는 한계가 있다. 이 연구에서 이용하는 Eulerian 기법인 하이브리드 VOF 기법은 물과 공기의 각 상에 대하여 흐름 특성들을 개별적으로 계산하기 때문에 공기연행을 포함한 급변류 흐름에서 전통적인 VOF 기법보다 적용성이 우수하다. 이와 같은 난류모형과 자유수면 포착기법을 이용하여 3차원 비정상 난류 흐름 수치모형을 구축하여 수공구조물 주변에서 발생하는 강한 공기연행과 난류 특성를 보이는 급변류를 수치적으로 재현한다. 이 연구는 계산된 수치해석 결과를 기존 수리실험 결과와 비교하여 수치모형의 적용성을 평가하고 도수 현상에서 발생하는 독특한 흐름 특성을 제시한다.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1997.10a
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• pp.567-572
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• 1997

범용 전산유체해석(Computational Fluid Dynamics) 코드인 CFX-F3D를 이용하여 봉 다발에서의 난류 유동 수치해석을 수행하였다 3$\times$3 봉으로 구성된 부수로 사이의 난류 횡류(Crossflow) 혼합유동과 평행한 4개의 봉으로 이루어진 벽 수로에서의 난류 유동구조를 수치적으로 분석하여 각각의 실험결과와 비교하였다. 부수로 횡류 혼합유동의 경우 예측된 주 유동방향 평균 속도분포는 실험결과와 잘 일치하였으나 벽면과 인접한 부수로에서의 난류강도 분포는 다소 큰 차이가 나타났다. 백수로의 경우 수로 중심선 근처의 주 유동방향의 속도변화는 크게 예측되었고 벽 전단응력은 유로가 협소해지는 영역에서 낮게 예측되었으나 전반적으로 실험결과와 유사한 유동특성을 나타냈다. 이 연구는 봉 다발에서의 난류 유동구조에 대한 이해를 증진시킴과 더불어 CFX-F3D 코드를 평가함으로써 향후 지지격자와 임계열유속 증진장치가 부착된 복잡한 형상의 핵연료 다발에서의 유동장 수치해석의 기반을 마련하였다.

• Journal of the korean Society of Automotive Engineers
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• v.9 no.5
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• pp.19-24
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• 1987

본 문에서는 선회의 정도를 나타내는 선회도가 크고 작은 대표적인 두가지 경우에 대하여 시간평균 구조와 난류혼합 특성을 나타내는 시간변동치의 상관관계를 실험적으로 구한 예를 제시함으로써 선회운동에 의한 난류혼합특성을 설명하고자 한다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.27 no.4
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• pp.273-279
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• 2014

In this paper, wind tunnel tests of a scaled wind turbine have been performed to investigate the effects of turbulent intensity of oncoming flow on turbine wake field. The scaled turbine model was carefully designed to satisfy the similarity conditions. The wind velocities and turbulent intensities were measured using hotwire anemometer in order to compare with existing wake model. It was found from the tests that the existing wake models well fit with test results at turbulent flow rather than at uniform flow. Finally modified wake model has been proposed based on the measured data.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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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.

• 한국해양학회지
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• v.30 no.1
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• pp.13-26
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• 1995

In this paper three turbulence models including two-equation model by Blumberg and Mellor (1987), one-equation model with mixing length formula of Blackadar's (1962), and zero-equation model of Prandtl's (1925) were compared in homogeneous, unstratified channel flows. Steady flows which a steep-sided trapezoidal trench with uniform discharge, tidal flow and steady wind-driven flow in finite channels are considered in detail. Steady flows in a trench and tidal flows in a finite channel were reproduced fairly accurately and there was virtually no difference among results of three turbulence models. However, In case of steady wind-driven flow only two-equation model reproduced the important features of experimental data. the other two models underestimated the surface velocity. In tidal and wind-driven flows with negligibly small adjective and diffusive effects, the two-equation model gives rise to parabolic profile of eddy viscosity with maximum at the mid0depth, and the one and zero equation model based on Blackadar formula linear profile with maximum at the surface.

• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
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• v.40 no.2
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• pp.27.1-27.1
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• 2015

천문학적 유체는 대부분 자기장을 가지고 있으며 난류상태에 있다고 믿어진다. 본 발표에서는 다양한 환경에서 존재하는 자기유체역학적(MHD) 난류를 소개하고자 한다. 첫째, 가장 간단한 경우로 비압축성 유체에서 발생하는 MHD 난류를 살펴보고자 한다. 이 경우, 평균자기장의 세기가 약한 경우와 강한 경우로 나누어 볼 수가 있는데, 평균자기장의 세기가 아주 약한 경우 난류에 의한 자기장의 증폭 현상이 특히 중요하다. 평균자기장의 세기가 강한 경우는 난류의 스펙트럼과 구조가 큰 관심사가 되고 있다. 둘째, 작은 스케일 난류와 초음속 압축성 난류를 간단히 소개하고자 한다. 작은 스케일(이온의 자이로 반경 부근) 난류는 아직 연구가 미진한 분야 중 하나이고 초음속 압축성 난류는 해석적 연구가 어렵기 때문에 연구의 많은 부분을 수치계산에 의존하고 있다. 마지막으로, MHD 난류에 대한 지식이 어떻게 관측에 응용될 수 있는지 간단한 예를 들고자 한다.