현재까지 초음속 제트에 관한 많은 연구들이 수행되어져 왔지만, 초음속 제트의 3차원 구조에 관해서는 상세히 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 수치해석을 통하여 초음속 제트의 3차원 구조를 상세히 연구한다. 수치계산에서는 TVD법을 비정상, 3차원, 압축성 오일러 방정식에 적용하였으며, 얻어진 수치해석 결과를 이용하여, 초음속 제트의 유동장을 가시화 하였다. 본 수치해석 결과로부터 초음속 제트의 3차원 구조는 2차원적 구조와 매우 다르며, 압력비에 크게 의존한다는 것을 알았다.
기억법은 수치와 같은 어려운 정보를 기억하기 쉽도록 제안한 방법을 의미한다. 동영상 정보에 익숙해져 있는 세대에서도 수치정보를 기억하기는 매우 어렵다. 이에 관련 전문가들이 제안한 기억법을 익혀 적용해보면 기억률 향상의 결과를 확인할 수 있다. 본 연구에서는 수치 정보에 대해 이미지 정보와 매치하여 기억률 향상에 도움을 주는 구조를 제안하고자 한다. 이전 연구에서 모바일 환경에 적합한 앱을 개발하여 수치에 해당되는 이미지를 보여주는 형태를 제안하였다. 본 연구에서는 핸드폰 번호를 기준으로 앞 4자리와 뒤 4자리를 분리하여 적용한 방법을 설계한다. 비슷한 패턴의 이미지가 연속적으로 일정 숫자 이상 이어지는것 보다 다른 패턴으로 분리하여 제시함으로써 더 높은 기억률의 결과를 예상할 수 있다.
나비가 비행할 때 적용할 수 있는 프링-크래핑 (fling-clapping) 날개의 첫 번째 사이클 운동에 관한 흐름 가시화가 수행되었다. 본 수치적 흐름 가시화 연구에서는 프링-크랩-정지 (fling-clapping-pause), 크랩-프링-정지(clap-fling-pause)의 단계를 거치는 두 가지 형태의 날개 운동 해석을 위해 시간의존 Navier-Stokes 방정식을 이용하였다. 결과에서는 두개군의 분리와류 쌍과 그것들이 전개되는 과정과 같은 주요 흐름특성이 관찰되었다. 프링-크랩-정지 운동의 경우, 날개가 열리는 프링단계에서 시계반대방향의 강한 분리와류 쌍이 날개 사이의 열린 내부공간에 발달된다. 이어지는 크랩단계에서 분리와류 쌍은 열린 내부공간 밖으로 이동된다. 크랩-프링-정지 운동의 경우, 크랩 단계의 외부 공간에서 발달한 분리와 류 쌍은 뒤따르는 프링 단계에서 열린 내부공간내로 움직인다. 크랩-프링-정지 운동의 프 링 단계에서 발생된 열린 내부공간의 분리와류 쌍은 프링-크랩-정지 운동의 프링단계에서 발생된 열린 내부공간의 분리와류 짱보다 더 강한 와류 쌍임이 관찰되었다.
본 연구는 목적은 PIV 시스템을 이용하여 분기관내 유동현상을 가시화하여 분기부 영역의 유동특성을 분석하는데 있다. PIV 시스템으로 유동장을 가시화하기 위해서 분기관 모델은 투명 아크릴판으로 제작하였고 작동유체와 추적입자는 각각 물과 송화가루를 사용하였다. 유동장에서 획득된 영상으로부터 속도벡터를 얻기 위해서 입자추적방법의 1-프레임 법과 2-프레임 법, 상호상관 PIV법인 2-프레임법을 사용하였다. PIV 시스템으로 측정된 실험결과의 신뢰성을 확보하기 위해서 표면구동 캐비티 유동의 속도분포를 4-프레임법으로 얻어진 기준 실험 데이터와 비교하였다. 분기관에서 뉴턴유체의 유동현상을 효과적으로 가시화하는데 필요한 상호상관 PIV방법의 2-프레임법을 적용하는 알고리즘을 개발하였고, sub-pixel과 면적보간을 사용하여 오벡터를 제거후 최종속도벡터를 얻었다. PIV를 이용한 분기관내 유동가시와 실험결과를 신뢰할 수 있는 수치해석 결과를 이용하여 검증한 결과 PIV 실험으로 얻어진 속도벡터는 수치해석의 결과와 잘 일치하였다. PIV 실험과 수치해석 결과로부터 분기관모델의 분기점 원위부에 재순환영역이 형성됨이 확인되었고 두 다른 방법을 이용한 재순환영역의 길이와 높이는 거의 동일하였다.
2차 유동을 이용한 추력제어법은 추진노즐 벽면에 설치된 injection hole을 통해 유동을 초음속유동장으로 분산하여 추력을 제어하는 방법으로, 최근 추진시스템의 응용에서 많은 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 수치해석 방법을 이용하여 SITVC 유동장을 상세히 연구한다. 수치계산에는 3차원, 압축성 Navier-Stokes방정식이 적용되었으며, 그 결과는 이전의 유용한 실험결과와 비교한다. 본 수치해석 결과로부터 2차 유동의 유입에 의해 야기되는 충격파와 추진노즐로부터 방출된 제트구조를 상세하게 가시화한다.
Direct numerical simulations of turbulent channel flows with moving wall conditions on the top wall are performed to examine the effects of the moving wall on the turbulent characteristics. The moving wall velocity only applied to the top wall with the opposite direction to the main flow is systematically varied to reveal the sustained-mechanism for turbulence. The turbulence statistics for the Couette-Poiseuille flow, such as mean velocity, root mean square of the velocity fluctuations, Reynolds shear stress and pre-multiplied energy spectra of the velocity fluctuations, are compared with those of canonical turbulent channel flows. The comparison suggests that although the turbulent activity on the top wall increases with increasing the Reynolds number, that on the bottom wall decreases, contrary to the previous finding for the canonical turbulent channel flows. The increase of the turbulent energy on the top wall is attributed to not only the increase of the Reynolds number but also elongation of the logarithmic layer due to increase of the wall layer on the top wall. However, because the logarithmic layer is shortened on the bottom wall due to the decrease of the wall layer, the turbulence energy on the bottom wall decreases despite of the increase of the Reynolds number.
The objective of the present study is to visualize the pulsatile flow fields by using three-dimensional computer simulation and the PIV system. A closed flow loop system was built for the steady and unsteady experiments. The Harvard pulsatile pump was used to generate the pulsatile pressure and velocity waveforms. Conifer powder as the tracing particles was added to water to visualize the flow field. Two consecutive particle images were captured by a CCD camera for the image processing. The cross-correlation method in combination with the moving searching area algorithm was applied for the image processing of the flow visualization. The pulsatile flow fields were visualized effectively by the PIV system in conjunction with the applied algorithm. The range validation and the area interpolation methods were used to obtain the final velocity vectors with high accuracy. The finite volume predictions were used to analyze three-dimensional flow patterns in the bifurcation model. The results of the PIV experiment and the computer simulation are in good agreement and the results show the recirculation zones and formation of the paired secondary flow distal to the apex of the bifurcated model. The results also show that the branch flow is pushed strongly to the inner wall due to the inertial force effect and helical motions are generated as the flow proceeds toward the outer wall.
Direct numerical simulation of blood flow in a stenosed, patient-specific carotid artery was conducted to explore the transient behavior of blood flow with special emphasis on the wall-shear stress distribution over the transition region. We assumed the blood as an incompressible Newtonian fluid, and the vessel was treated as a solid wall. The pulsatile boundary condition was applied at the inlet of the carotid. The Reynolds number is 884 based on the inlet diameter, and the maximum flow rate and the corresponding Womersley number is approximately 5.9. We found the transitional behavior during the acceleration and deceleration phases. In order to quantitatively examine the wall-shear stress distribution over the transition region, the probability density function of the wall-shear stress was computed. It showed that the negative wall-shear stress events frequently occur near peak systole. In addition, the oscillatory shear stress index was used to further analyze the relationship with the negative wall-shear stress appearing in the systolic phase.
Energy storage and distribution technologies are emerging as important factors as research on renewable energy continues. Analyzing the thermal flow of phase change material inside a latent heat storage device and to predict the phase change time is an important part for improvement of thermal performance. However, most of the current research is based on the trial-and-error experimental investigation to measure the phase change time. Therefore, in this study, a can-type phase change material container was designed, and the numerical method for analyzing the thermal flow of phase change material was established and validated. The error rate of the phase change time between the numerical and experimental results was within 5%, which proves its reliability. As a result, the phase change finishing times were found to be 78 minutes with inlet fluid temperature of 80℃ during charging process, and 126 minutes with inlet fluid temperature of 9℃ during discharging process.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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