Secondary instability in an obstructed channel is investigated using direct numerical simulation. Flow geometry under consideration is a plane channel with two-dimensional thin obstacles mounted symmetrically in the vertical direction and periodically in the streamwise direction. Flow separation occurs at the tip of the sharp obstacles. As a basic flow, we consider an unsteady periodic solution which results from Hopf bifurcation. Depending on the Reynolds number, the basic flow becomes unstable to three-dimensional disturbances, which results in a chaotic flow. Numerical results obtained are consistent with experimental findings currently available.
Animation understanding and time-resolved analysis of the wake characteristic of 2-D sharp plane flows were executed by applying the multi-vision PIV to a sharp plane(three angle of attacks : $15^{\circ}, \; 30^{\circ}, \; 45^{\circ}$) submerged within a circulating water channel($Re = 2{\times}10^4$). The macroscopic shedding patterns were discussed in terms of instantaneous velocity, vorticity, velocity profile, kinetic energy, turbulent intensity, frequency analysis. Particularly, the time-averaged distribution of turbulent intensity in each experimental cases revealed separate island-like small regions magnitude of turbulent intensity was always strengthened.
The axisymmetric bodies considered in this study have hemispherical and ellipsoidal noses. The near-field pressure fluctuations over each nose model at $Re_D=2.43{\times}10^5$ were investigated in the laminar separation region and developing turbulent boundary layers using a 1/8' pin-holed microphone sensor. The wall pressure fluctuations were also measured in an axisymmetric boundary layer on a cylinder parallel to mean flow at a momentum thickness Reynolds number of 850 and a boundary layer thickness to cylinder radius ratio of 1.88.
The influences of the Reynolds number and free-stream turbulence intensity on the flow separation behavior around a circular were investigated experimentally. The range of the Reynolds number and turbulence intensity considered are 10,000 ~ 45,000 and 0.3 ~ 6.8%, respectively. Because of ineffectiveness of using time-mean value of hot-film sensor signals in determining the separation location around the cylinder, a new method using phase-difference of hot-film sensor signals with hot-wire being located in shedding vortex is suggested. The validity of the present method is confirmed by the comparison with flow visualization.
스크램제트 연소기용 파일런 분사기를 공력가열로부터 보호하기 위한 새로운 냉각 방법을 제안하고, 이를 수치적으로 검증하였다. 비행 마하수가 8인 경우를 고려하였으며, 공기를 냉각 유체로 고려하였다. 수치연구를 위하여 3차원 Navier-Stokes 방정식과$k-{\omega}$ SST 난류 모델을 이용하였다. 냉각류를 파일런 위쪽에서 하향 분사하는 방법은, 냉각류를 파일런 바닥 쪽에서 상향 분사하는 방법에 비해 적은 유량으로 더 나은 냉각효과를 나타내었다. 또한, 순압력 구배 상황에서 냉각류를 분사함으로써 분사유동의 박리가 줄어들고 파일런 분사기 앞쪽에 유동장 교란이 줄어들어, 압력손실 저감 효과가 있음을 확인하였다.
고체 추진기관은 고정된 추진제 그레인 형상과 노즐목 때문에 정해진 단순 추력을 가지게 된다. 핀틀 노즐은 기존의 고체 추진기관의 장점을 가지면서도 추력 조절이 불가능한 단점을 보완하기 위해 제안된 방법이다. 본 연구에서는 핀틀 형상이 노즐 성능에 미치는 영향을 실험과 수치해석 방법으로 평가하였다. 핀틀 형상은 단순성의 원리에 근거하여 변경하였으며 각각의 형상에 대한 내부 유동장은 난류모델을 적용하여 Fluent로 해석하였다. 본 연구로부터 핀틀 형상이 노즐내의 충격파 구조 및 유동박리 영향을 주어 노즐 추력 및 핀틀 하중에 영향을 미침과 최적의 노즐 성능을 발휘할 수 있는 핀틀 형상이 존재함을 확인하였다.
Three-dimensional numerical study is performed for the flow analysis around the rolling stock with square cross section (Mugungwha train model). The height (H) of rolling stock is considered as the characteristic length and the total length of rolling stock is 40 which correspond to 1/2 unit of rolling stock. The gap between the surface and rolling stock is 0.17H which is average value. The relative velocity between the surface and rolling stock is assumed to be zero and Re=10,000 based on the characteristic length. Low Re ${\kappa}-{\epsilon}$[15] is employed for the calculation of turbulence which resolve all the way to the solid surface (laminar sub-layer). Large flow separation occurred at the front head of train and a pair of vortex is generated on both top and side of rolling stock. The behavior of vortices on the top of the rolling stock is believed to affect the performance of the pantograph which should be intensively investigated. The difference between the high pressure in the front stagnation region of train and the low pressure in the rear separated region causes a large pressure drag. A large pair or vortex are generated in the rear of train and the size of vortex is increased more than the size of cross section of train.
Recently, numerous modifications of low Reynolds number $k-{\epsilon}$ model have boon carried out with the aid of DNS data. However, the previous models made in this way are too intricate to be used practically. To overcome this shortcoming, a new low Reynolds number $k-{\epsilon}$ model has boon developed by considering the distribution of turbulent properties near the wall. This study proposes the revised a turbulence model for prediction of turbulent flow with adverse pressure gradient and separation. Nondimensional distance $y^+$ in damping functions is changed to $y^*$ and some terms modeled for one dimensional flow in $\epsilon$ equations are expanded into two or three dimensional form. Predicted results by the revised model show an acceptable agreement with DNS data and experimental results. However, for a turbulent flow with severe adverse pressure gradient, an additive term reflecting an adverse pressure gradient effect will have to be considered.
본 연구에서는 카이스트에서 개발된 비정렬격자 기반의 유동 해석자를 이용하여 KARI-11-180 익형, SDM과 천음속 비행체 주변 유동장에 대한 수치해석을 수행하였다. 유동장을 해석하기 위하여 RANS가 수치적으로 풀이되었으며, Roe가 제안한 FDS 방법을 사용하여 비점성 플럭스를 계산하였다. 난류 모델은 SA 모델, SST 모델, ${\gamma}-{\widetilde{Re}}_{{\theta}t}$모델이 사용되었다. KARI-11-180 익형 유동 해석 결과 천이현상을 고려하였을 때 항력 계수가 더 작게 예측되었으며, 계산된 공력 특성은 전반적으로 실험 결과와 잘 일치하였다. SDM의 경우 날개 앞전에서 유동 박리현상이 발생하였으며, 계산된 공력 특성이 EFD 결과와 유사한 경향을 보였다. 천음속 비행체의 경우 자유류 마하수가 0.9일 때 주 날개에서 발생하는 충격파를 성공적으로 포착하였으며, 실험 결과와 해석된 결과 사이의 유사성을 확인하였다.
본 연구에서는 우선 승용차의 1/10 모형의 형상을 더욱 단순화시킨 2차원 자동차형 물체를 대상으로 하여 그 주위의 압력, 속도 및 난류량의 분포를 측정하고, 또한 울터프트(wool tuft)를 이용한 유동가시화법으로 후류구조를 파악함으로써 향후 계속될 실험적 및 수치해석적 연구의 기초를 마련하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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