• 설비공학논문집
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• 제1권1호
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• pp.21-31
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• 1989

본 연구에서는 경사진 hot-wire probe 의 특성값을 구하고 열선풍속계의 응답식으로부터 수평원통관내에서 3차원 흐름의 속도성분과 난류 강도 그리고 전단 응력을 pitot tube의 결과와 비교 연구하였다. 또한, 속도 및 난류 강도에 관한 유도된 식을 swirling flow에도 적용하여 만족한 결과를 얻었다.

• 동력기계공학회지
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• 제4권2호
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• pp.17-24
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• 2000

직경비가 0.26, 0.39, 그리고 0.56인 경우 거칠기를 내벽면에, 외벽면에, 그리고 양벽면에 각각 설치한 동심환형관에서 완전히 발달된 난류유동에 대한 거칠기 효과를 실험과 이론으로 해석하였다. 그리고 거칠기 효과를 정량적으로 파악하기 위해 양벽면 모두 매끈한 환형관의 경우도 포함하였다. 실험에서 마찰계수를 구하는데 필요한 속도분포와 전단응력들은 피토튜브와 X-형 열선풍속계를 사용하였다. 이론 해석은 수정대수 난류모델을 사용하였고 그 결과를 이론값과 비교하여 아래의 결론을 얻었다. 1) 무디다이어그램 (Moody diagram)은 거칠기가 설치된 이중관에는 적용할 수 없음을 보였다. 2) 경우(c) 와 (d)에서는 반경비가 클수록 반드시 마찰계수가 증가하지 않았다. 3) 4개의 경우중 거칠기로 인해 마찰계수가 증가하는 크기의 순서는 경우(d)가 가장 컸고 경우(a)가 가장 작았다.

• 동력기계공학회지
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• 제1권1호
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• pp.61-69
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• 1997

본 연구는 동심환형관에서 거칠기가 없이 매끈한 경우, 내측벽에 만, 외측벽에 만, 그리고 양측 모두에 거칠기가 있는 4경우에 대해 직경비가 0.26, 0.39, 그리고 0.56일 때 벽면에 설치된 거칠기 위치들이 난류유동장에 미치는 효과를 실험적으로 조사하고자 한다. 최대속도와 전단응력이 0인 지점들, 시간평균속도의 구배들, 그리고 와확산계수들을 X형 열선풍속계와 이중 피토튜브를 사용하여 측정하였다. 본 연구를 통하여 동심환형관에 설치된 거칠기들이 난류유동에 미치는 효과에 대한 정량적자료를 제시할 수 있었다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제17권4호
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• pp.283-291
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• 2012

본 연구에서는 최근 물리적 관측 방법으로 그 존재가 확인된 얇은 층(thin layer)의 형성 메커니즘에 대하여 검토하였다. 기존의 연구들에서는 성층과 전단응력의 상대적 크기인 Richardson수가 얇은 층의 중요한 결정요인인 것으로 밝혀졌다. 성층이 없는 조건하에서의 물리적 수치 실험은 미세 난류(micro-structure turbulence)가 플랑크톤의 거동에 변화를 주어 성장과 재생산 등에 영향줄 수 있음을 설명하였다. 기존의 플랑크톤 거동에 성층과 전단응력의 효과를 고려하여 최근 Gyrotaxis의 메커니즘으로 얇은 층이 형성되는 과정을 설명하였다. 이러한 생태학적 문제에 물리학적 연구방법론의 적용이라는 최근의 연구경향은 현재 및 향후에 해양생태학에서 중요한 접근방법이라고 할 수 있다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제25권1호
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• pp.131-138
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• 2001

In this paper, an experimental investigation of characteristics of developing turbulent steady flows in a square-sectional $180^{\circ}$curved duct is presented. The experimental study using air in a square-sectional $180^{\circ}$ curved duct carryed out to measure axials direction velocity and wall shear stress distrbutions by using Laser Dopper Velocimeter(LDV) system with data acquistion and processing the system of FIND6260 softwere at 7 sections from the inlet($\phi=0^{\circ}$) to the outlet($\phi=180^{\circ}$) in $301^{\circ}$ intervals of a curved duct.

• 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.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권8호
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• pp.783-789
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• 2012

본 연구에서는 나선형 튜브내의 난류 열전달 및 하중 특성을 수치해석 방법을 이용하여 파악하였다. 열교환기와 같은 공학적 설비에서 관내 열전달을 향상시키기 위해 튜브의 형상을 나선형으로 설계한다. 이에 나선형 튜브내의 열전달 및 난류 특성에 대한 많은 실험적 연구가 이루어 졌으나, 대부분의 연구가 압력 강하 및 열전달 상관관계에 초점이 맞추어 진행되었다. 나선형 튜브내의 유동은 원심력에 의해 튜브 바깥쪽에서는 상대적으로 높은 열전달 및 전단응력이 발생하지만, 안쪽에서는 낮은 열전달 및 전단응력이 발생하게 된다. 따라서 본 연구에서는 튜브의 원주방향으로 발생하는 전단 응력 및 Nusselt 수의 변화를 Reynolds 수와 나선 코일의 지름을 변경하며 정량적으로 살펴보았다. 나선 코일 안쪽에서 국부적인 전단응력과 열전달율이 크게 낮게 특정되었으며, 이는 튜브 재질의 안정성에 영향을 미칠 것으로 판단되었다. 또한 본 연구에서는 마찰계수와 Nusselt 수에 대한 기존 상관관계식을 검증하였으며, 직관에서의 마찰계수와 Nusselt 수의 상관관계식이 나선형 튜브의 형상에도 적용될 수 있음을 관측하였다. 본 연구의 결과는 열교환기나 증기발생기의 안전성 평가를 위해 중요한 데이터로 활용될 수 있을 것이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권5B호
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• pp.469-479
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• 2006

본 연구에서는 사행수로에서 주 흐름과 이차류의 특성을 정량적으로 분석하고자 중심각이 $150^{\circ}$이고 사행도 1.52인 S자형 사행수로에서 실험을 수행하였다. 평균수심과 유량을 달리하여 다양한 실험 조건 하에서 수행한 실험을 통해 다중 만곡부를 갖는 사행수로에서 이차류의 공간적 변화양상을 관찰하였다. 실험결과, 주 흐름은 실험조건에 관계없이 직선구간에서 좌우 대칭적인 유속분포를 보였고, 만곡부에서는 내안쪽에 최대유속이 발생하고 외안쪽에 최소유속이 발생하는 현상을 발견 할 수 있었다. 이렇게 주 흐름이 최단노선을 따라 발생하는 현상은 기존 연구자들의 결과와 일치하는 것이다. 이차류의 거동은 첫번째 만곡부보다 두 번째 만곡부에서 더욱 활발하게 발달하고 외안 회전류가 뚜렷히 나타남을 발견하였다. 이차류의 강도는 직선구간에서는 낮게 나타나고 만곡부에서는 증가하는 주기적인 현상을 보였으며, 만곡부의 이차류 강도가 직선구간보다 2~3배 크게 나타났다. 또한, 두 번째 만곡부에서 이차류 강도의 최대값이 발생했다. 주 흐름방향의 난류 강도와 Reynolds 전단응력을 분석한 결과, 주 흐름 난류 강도는 주 흐름의 유속편차가 클수록 증가하는 것으로 나타났고 Reynolds 전단응력은 주 흐름방향 유속의 편차가 크게 벌어지는 동시에 이차류가 활발히 생성되는 지점에서 크게 나타나는 경향을 보였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제12권5호
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• pp.1175-1188
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• 1988

본 연구에서는 조건와류를 추출하려면 우선 속도상관관계를 알아야 하는데, 이를 위하여 실험적 데이타와 이론적 모델을 모두 적용하였다. 전자는 Van Atta와 Chen의 그리드 난류에서의 등방성에 가까운 속도상관관계 데이터를 취하여 이용하였으 며, 후자는 Driscoll과 Kennedy의 난류에너지 스펙트럼 모델을 해석하여 적용하였다. 이 이론적 모델은 레이놀즈수를 변화시킬 수 있는 장점이 있으며, 특히 벽면근처에서 의 와동구조해석을 위해서는 레이놀즈수가 작은 조건와류가 필요하다. 조건와류의 반지모양의 와동은 이방성분포인 평균전단유동에 중첩되어 전체 와동장을 구성하는데, 난류유동의 vortex stretching과정에서 중요한 역할을 하는 머리핀 와동(hairpin vor- tex)과 비슷한 구조를 이 전체 와동에서 구할 수 있다. 이는 조건와류의 와동장의 크기와 평균전단에 의한 평균 와동장의 상호크기에 따라 결정되는데, 실제 난류유동장 에서 난류전달과 레이놀즈 응력과 밀접한 관계가 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.244-244
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• 2021

난류흐름 거동은 지형이나 수공구조물과 같은 고체 경계면의 변화에 민감하게 반응하며 특징 또한 다양하다. 보나 여수로 등과 같은 단차 구조물을 통과하는 흐름은 구조물의 모서리 같은 흐름 경계면이 급변하는 지점에서는 흐름분리(flow separation)가 발생하는 것이 특징이다. 이러한 흐름분리로 인해 전단층이 발생하며 흐름 재순환(recirculation)이 구조물 하류부에 형성된다. 이 연구에서는 낙차공 형식의 단차 구조물 하류부에서의 흐름 거동을 이해하기 위해 CFD모델링을 통하여 계산된 3차원 유동장을 분석한다. 난류 모의는 하이브리드 LES(large-eddy simulation)/RANS 계산 기법인 IDDES(improved delayed detached-eddy simulation)기법을 적용한다. IDDES의 기본 모형으로는 k-ω SST모형과 Spalart-Allmaras모형을 이용하여 두 모형의 성능을 평가한다. 자유수면의 변동은 VoF(volume of fluid)기법을 이용하여 계산하며, 각 지배방정식은 최소의 수치분산을 유지하면서 수치해의 안정성을 확보할 수 있는 2차 정확도의 유한체적법을 이용하여 이산화하였다. 수치해석 결과는 레이놀즈수 23,400과 후르드수 0.22의 조건에서 기존에 계측된 자료와 비교하여 수치모형의 정확도를 평가하고 하상 단차 하류부에서의 흐름 거동 특성을 분석한다. 계산 결과는 공학적으로 널리 사용되는 RANS 수치모의에서 볼 수 없는 전단층과 난류구조의 동적 거동 특성과 이에 따른 레이놀즈 응력분포의 특성을 설명해준다.