• Proceedings of the KSME Conference
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• 2005.11a
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• pp.70.2-70.2
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• 2005

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.18 no.1
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• pp.60-72
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• 1994

The effect of free stream tubulence on the coherent structure in the near wake of a circular cylinder was investigated by a conditional sampling technique. The measurements were made from C.T.A. with hot wire I-probe and a Split-film sensor. Contours of phase-averaged velocity and vorticities were presented and discussed. It was found that the value of the vortex strength increased with increasing free stream turbulence which can enhance the roll-up of the shear layer.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.87-87
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• 2019

흔히 진흙으로 대표되는 점착성 유사는 모래와 같은 비점착성 유사와 달리 응집 현상으로 인해 지속적으로 유사 입자의 크기가 변화한다. 응집 현상은 점착성 유사 입자의 응집 과정과 파괴과정으로 구성된다. 응집 현상 중 응집 과정은 유사 입자 간의 충돌로 인해 발생하는 것으로 이해되며, 충돌을 야기하는 메커니즘으로는 브라운 운동(Brownian Motion), 차등침강(Differential Settling), 난류 전단 (Turbulent Flow Shear)이 있다. 파괴 과정은 입자간 충돌로 인해 깨지는 것이 아닌 난류 전단(Turbulent Shear)로 인한 덩어리 분리(Massive Splitting)가 발생하는 것으로 이해한다. 이러한 유체의 특성, 흐름 특성 (난류 거동) 뿐만 아니라 유사 입자의 특성 모두의 영향을 받으며 지속적인 응집 현상을 겪는 점착성 유사 입자들은 하나의 커다란 덩어리인 플럭(Floc)을 형성한다. 형성된 플럭의 구조는 프랙탈 기하학을 따르는 것으로 이해된다. 따라서 플럭의 구조는 자기 유사성을 띠며, 플럭의 밀도는 형성된 플럭 크기의 함수가 된다. 플럭의 크기가 증가할수록 플럭의 프랙탈 차원이 감소하며, 플럭의 밀도는 감소한다. 많은 이전의 연구에서 플럭의 침강 속도를 농도에 따른 함수로 가정하고 경험식을 이용하여 산정하나, 유사 입자의 침강 속도는 크기와 밀도의 함수임을 Stokes Law를 통해 생각해 볼 수 있다. 이에 본 연구에서는 응집 현상의 결과물로 형성된 응집물의 크기와 밀도를 각각 산정하고, Stokes Law를 이용하여 침강 속도와 응집물 크기의 관계에 대한 연구를 수행하고자 한다. 보다 심도 있는 연구를 위해서는 응집 현상을 야기하는 메커니즘에 대한 이해가 필수적이다. 간소화된 응집 모형으로부터 얻어진 플럭 크기를 이용하여 프랙탈 차원, 플럭의 밀도를 산정한다. 형성된 응집물의 크기와 침강 속도의 관계에 대한 이해를 통해 보다 정확한 플럭의 침강 속도 산정이 가능할 것으로 생각된다.

• Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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• v.17 no.5 s.122
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• pp.405-414
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• 2007

In recent years, experimental and theoretical studies show that turbulent flows looking disordered have a definite structure produced repetitively with visible order. As a core structure of turbulence, hairpin vertices are believed to play a major role in developing and sustaining the turbulence process in the near wall region of turbulent boundary layers and may be regarded as the simplest conceptual model that can account for the essential features of the wall pressure fluctuations. In this work, fully developed typical hairpin vortices are focused and the associated surface pressure distributions and their corresponding spectra are estimated. On the basis of the attached eddy model, the overall surface pressure spectra are represented in terms of the eddy size distribution. The model is validated by comparison of predicted wavenumber spectra with existing empirical models, the results of direct numerical simulation (DNS) and also spatial correlations with experimental measurements.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.19 no.1
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• pp.16-28
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• 2007

The results of experimental investigation of coherent structures beneath wind-generated waves in deep water are presented. Vorticity fields of deepwater wind waves were visualized by analyzing the velocity fields obtained by PIV measurements under different wind and fetch conditions. In addition, spatio-temporal evolution of the coherent structures and subsequent changes in vertical profiles of the instantaneous vorticity were qualitatively examined. It was found that a coherent structure is formed right underneath the wave crest and traveled in phase with the surface wave. The direction of rotation of the coherent structure was contrary to the wave orbital motion when wind speed is less than 10 m/s, while was same as the wave orbital motion when wind speed is approximately 13 m/s and wave breaking occurs at the wave crest. In the near-surface region, complex vortex-vortex interactions were observed according to the traveling of the coherent structure. In contrast, coherent structures far below the water surface changed little due to weak influence of orbital motion by the surface waves.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.253-253
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• 2019

유사의 이동은 하천, 해안 지역과 같은 수계에서 하상의 변동, 침식과 퇴적을 일으켜 지형적인 변화를 초래한다. 유사의 이동은 유사의 특성과 유체의 유수동역학적 특성에 의해 결정되며 유체특성 간의 복잡한 상호 작용에 의해 변화한다. 유사가 가지는 점착성은 유사의 특성에 큰 영향을 끼친다. 입자의 크기가 매우 작은 점착성 유사는 그 표면이 가지는 전자기적 점착력에 의해 주위의 1차 입자나 다른 작은 알갱이들이 서로 뭉치는 응집과 충돌에 의해 크기가 작아지는 파괴의 과정을 겪는다. 이 과정을 응집현상이라고 하며 응집현상을 통해 점착성 유사의 크기와 밀도, 침강속도는 계속해서 변화한다. 따라서 점착성 유사의 응집거동 고려한 유사 이동 연구는 필수적이다. 과거 연구의 많은 사례에서 유사의 크기와 농도는 비례 관계를 가지는 것이 일반적이라 알려져 있다. 그러나 실제 현장에서 측정한 결과 유사의 크기와 농도가 반비례 관계를 가지는 특이점이 발견되었다. 실측 연구에서 발견된 응집거동에 따른 유사의 특성의 특이한 변화를 설명하기 위해 1차원 연직 수치 모형(1DV)을 이용하여 수치 실험을 수행하였다. 모의 수행 시, 흐름 조건을 크기와 방향이 일정한 순방향흐름(Current)에 특정 주기와 진폭을 가지는 진동 흐름(Oscillatory Flow)을 추가하여 진행하였다. 플럭의 성장과 그에 따른 입자의 크기는 많은 현상에 영향을 받는다. 그 중 응집현상의 응집 과정과 파괴 과정 중 어떤 현상이 더 우세한지 그 경쟁관계를 파악하여 플럭의 크기의 증감을 예측할 수 있게 농도(?)와 난류소산매개변수(?)를 이용하여 $c/G^{0.5}$로 매개화하였다. 실험 결과, 순방향 흐름을 제외하고 스토크스파 흐름 조건을 이용하여 진행된 모의에서는 플럭의 크기와 농도가 반비례하는 현상을 관찰할 수 없었으며 $c/G^{0.5}$ 의 변화 역시 흐름의 속도와 농도가 더 큰 지점에서 큰 값을 가지는 일반적인 결과를 나타내었다. 그러나 같은 조건에서 순방향흐름을 추가하여 모의한 결과에서는 플럭의 크기와 농도가 반비례하는 현상을 나타냈다. 연직 방향 $c/G^{0.5}$의 변화를 나타낸 그래프에서 응집과 파괴의 우세에 따라 $c/G^{0.5}$ 가 역전되는 현상을 확인하였다. 즉, 플럭의 크기는 난류의 구조와 그 영향에 의해 농도와 비례관계를 갖지 않을 수도 있다고 판단된다. 또한 본 연구에서 정상류 흐름 조건의 유무에 따라 플럭의 크기와 농도가 비례하거나 반비례하는 상반된 결과를 보였다. 정상류 흐름 조건이 난류의 강도에 큰 역할을 하며 이에 따라 비선형 관계에 영향을 끼친다는 것을 발견하였다. 그러나 흐름의 영향에 대한 더 자세한 분석은 본 연구에서 진행되지 않았으며 향후 연구 시에 분명히 고려되어야 할 사항이다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.15 no.6
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• pp.2160-2170
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• 1991

Three-dimensional turbulent structures in the near field of elliptic jet were experimentally investigated by using a three-color, three-component Laser Doppler Velocimeter. The Reynolds number based on the nozzle exit velocity and nozzle equivalent diameter(De) was about 4*10$^{4}$. The turbulent characteristics of a sharp-edged elliptic nozzle with aspect ratio of 2 were analyzed along major and minor axis at X/De=2,3,5,7 and along the centerline up to X/De=14. Quantities measured at each point with the 3-D LDV system were three orthogonal velocity components, turbulent intensity, skewness, flatness, and Reynolds shear stress. The nondimensional mean velocities coincided well with the Schlichting's empirical curve with going downstream. Elliptic jet of AR=2 had two switching points at about X/De=2 and 16. The turbulent intensity along the minor axis was distributed widely than that along the major axis. In the near field, X/De<5, the Reynolds shear stresses of the inner part of the elliptic jet had negative value, which indicated the enhancement of entrainment toward the inner part.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.28 no.9
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• pp.1032-1041
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• 2004

In this study we decompose the 3-dimensional velocity field of isotropic turbulent flow into the coherent and the incoherent structure using the discrete wavelet. It is shown that the coherent structure, 3% wavelet modes, has 98% energy and 88% enstrophy and its statistical characteristics are almost same as the original turbulence structure. And it is confirmed that the role of the coherent structure is that it produces the turbulent kinetic energy at the inertia range then transfers energy to the dissipation range. The incoherent structure, with residual wavelet modes, is uncorrelated and has the Gaussian probability density function but it dissipates the kinetic energy in dissipation range. On the procedure, we propose a new but easy way to get the threshold by applying the energy partition percentage concept about coherent structure. The vorticity field extracted from the wavelet-decomposed velocity field has the same structure as the result of the precedent studies which decomposed vorticity field directly using wavelet. Therefore it has been shown that velocity and vorticity field are on the interactive condition.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.18 no.5
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• pp.1310-1321
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• 1994

Turbulent coherent structures in the intermediate wake of a stationary and rotating cylinder, spin rate S=0.7, situated in a uniform were experimentally investigated using a conditionalphase average technique. Measurements were carried out at a section of 8.5 diameters downstream form the center of cylinder and a Reynolds number of $Re=6.5{\times}10^{3}.$/TEX> The phase averaged velocity and velocity vector fields, contours of vorticity, turbulent intermittency function and velocity fluctuation energy are presented and discussed in relation to the large scale coherent structures by Karman vortices that shed periodically from the cylinder. Coherent wake structures of the rotating cylinder is almost identical with stationary cylinder, but the lateral displacement and shrinkage of turbulent wake region is occured by rotation. Rotation of the cylinder result in that the deflection of wake center to deceleration region(Y/D${\simeq}-0.3)$ and the decrease of mean velocity defect(10%), vorticity strength of large scale structures(19%), total velocity fluctuation energy(12%).

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.26 no.9
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• pp.1218-1225
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• 2002

Large-scale vortical structure of a turbulent separation bubble affected by unsteady wake is essential to understand flow mechanisms in various fluid devices. A spoked-wheel type of wake generator provides unsteady wake, which modifies the turbulent separation bubble significantly by changing rotation directions and passing frequencies. A detailed mechanism of vortex shedding from the separation bubble with unsteady wake is analyzed by taking a conditional average with spatial box filtering, which spatially integrates measured signals at pre-determined wavelength. A convecting nature of the large-scale vortical structure is analyzed carefully. Spatial evolution of the large-scale vortical structure with frequency variance is also exemplified.