• 한국해안해양공학회지
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• 제13권4호
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• pp.273-281
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• 2001

본 연구에서는 종횡비가 2인 직사각형 용기에 대한 스핀업 유동을 실험과 수치해석으로 연구하였다. 수치해석에서는 1차-, 2차- 에크만 펌핑 모형을 사용한 경우와 평정을 무시한 경우에 관해 유동장을 구하였으며, 실험에서는 고전적인 PIV 방법을 통하여 속도장을 구하였다. 연구결과, 1차-, 2차- 에크만 펌핑 모형은 실험과 유사하게 나타났으며, 펌핑을 무시한 경우는 상이한 유동양상을 보였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제30권6호
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• pp.568-577
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• 2006

Developed in this study is a nonlinear Ekman pumping model to be used in simulating the rotating flows with quasi-three-dimensional Navier-Stokes equations. In this model, the Ekman pumping velocity is given from the solution of the Ekman boundary-layer equations for the region adjacent to the bottom wall of the flow domain; the boundary-layer equations are solved in the momentum-integral form. The developed model is then applied to rotating flows in a rectangular container receiving a time-periodic forcing. By comparing our results with the DNS and experimental data we have validated the developed model. We also compared our results with those given from the classical Ekman pumping model. It was found that our model can predict the rotating flows more precisely than the classical linear model.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2002년도 학술대회지
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• pp.325-328
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• 2002

We present numerical and experimental result of the rotating flows inside a rectangular container under a background rotation. In numerical computation, a parallel-computation technique with MPI is implemented. Flow visualization and PIV measurement are also performed to obtain velocity fields at the free surface. Through a series of numerical and experimental works, we aim to clarify, if any, the fundamental reasons of discrepancy between the two-dimensional computation and the experimental measurement, which was detected in the previous study for the same flow model. Specifically, we check if the various assumptions prerequisite for the validity of the classical Ekman pumping law are satisfied for periodic flows under a background rotation.

• 대한기계학회논문집B
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• 제27권5호
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• pp.628-634
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• 2003

We present numerical and experimental results of periodic flows inside a rectangular container under a background rotation. The periodic flows are generated by changing the speed of rotation periodically so that a time-periodic body forces produce the unsteady flows. In numerical computation, a parallel-computation technique with MPI is implemented. Flow visualization and PIV measurement are also performed to obtain velocity fields at the free surface. Through a series of numerical and experimental works, we aim to clarify, if any, the fundamental reasons \ulcornerf discrepancy between the two-dimensional computation and the experimental measurement, which was detected in the previous study for the same flow model. Specifically, we check if the various assumptions prerequisite for the validity of the classical Ekman pumping law are satisfied for periodic flows under a background rotation.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제8권10호
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• pp.1322-1328
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• 2005

점성 유체를 담고 쳐는 실린더가 회전운동을 시작하면 회전 원판의 원심력과 에크만 펌핑 효과에 의해 실린더 외벽의 각운동량이 유체에 전달되는 과정에서 자오면상의 유동이 생기게 되고, 이 때 유체의 특성에 따라 유동장의 운동량 획득 특성이 다르게 나타나게 된다. 본 연구에서는 뉴턴 유체와 비-뉴턴 유체의 유동장 획득에 대한 정보를 가시화 영상에서 검출하고 이를 기반으로 유체의 특성을 분석하는 방법을 제안한다. 영상으로부터 운동량이 가장 크게 변화하는 전단면(shear front)의 위치를 알아내기 위해서, 유체의 운동량이 영상에서의 밝기정보로 나타나도록 실험환경을 구성한다. 입력 영상으로부터 유체의 운동량과 흐름을 가시화 할 수 있도록 가시화 매개 물질을 사용하여 영상을 획득하고, 영상에서 에크만 경계층의 전단면을 찾아내어 이동거리를 계산함으로써 유체의 특성을 분석하는 방안을 제시한다. 또한 유동장에 대해, LDV(Laser Doppler Velocimetry)로 측정한 값과 영상으로부터 얻은 값을 비교함으로써 제안된 방법에 대한 정확성을 검증하고, 검증된 데이터를 기반으로 비-뉴턴 유체와 뉴턴 유체에 대한 특성을 분석한다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2003년도 추계학술대회
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• pp.622-627
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• 2003

A numerical study is made of a flow in a cylinder with a rotating grooved endwall disk. The aim is to describe differences in the flow fields when there is concentrically-grooved obstacle characterized by amplitude(a) and wave number(N). The Reynolds number(Re) is varied from $10^{3}$ to $10^{4}$ and the aspect ratio(Ar) fixed to 1.0 for the most part of the simulation. For the various cases of amplitude(a) and wave number(N), numerical results are acquired. As the endwall groove roughness increases until certain limit, the interior azimuthal velocity component(v) increases drastically. But over the limit, the swirl motion chararcterized by velocity v decreases and finally it approaches much alike Ar=1.0-a case. The reason of activating swirl motion is based on increasing of torque transported by endwall disk. Torque coefficients($C_{T}$) are aquired for the various (a,N,Re) combinations and the limiting phenomena of swirl motion activation is explained.