• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.136-136
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• 2019

원형 실린더를 주변 흐름에 관한 연구는 오랜 기간 유체역학 전 영역에서 모형실험이나 수치모형으로 광범위하게 연구되었다. 이 흐름은 하천의 교각이나, 바다의 시추선과 같은 수공구조물 주변에서 관측된다. 난류와 와류가 공존하는 복잡한 특성 때문에, 이 흐름은 수공학에서 유사이송, 세굴, 오염물 확산 등에 영향을 준다. 본 연구는 실험실 수로에 설치된 원형 실린더(D=9cm) 후방의 근접 와류 구간에서(x/D<5) 유속을 ADV로 측정한 후, 난류 특성을 Power Spectral Estimation(PSE)와 Singular Spectral Analysis(SSA) 방법으로 연구하였다. PSE는 샘플 스펙트럼의 한계를 보완하고자 자료를 분할하고, window 함수를 적용하여 ensemble 평균을 구하는 경험적 방법이다. PSE를 이용하여 스펙트럼을 계산한 결과, 주 흐름 및 횡방향 흐름은 Inertial subrange에서 Kolmogorov의 가정과 일치하는 추세를 보였다. 그러나 수심방향 흐름의 스펙트럼은 -5/3보다 빠르게 감소하는 추세를 보였다. Inertial subrange 스펙트럼에서 난류 에너지 소산율은 원형 실린더에서 멀어짐에 따라 감소하는 추세를 보였고, 주 흐름방향과 횡방향 흐름은 비슷한 크기를 보였다. 난류 에너지 소산율과 동점성계수를 이용하여 Kolmogorov 길이, 유속, 시간 스케일을 계산했다. 난류의 운동에너지를 계산하기 위해 Triple decomposition 방법 중 하나인 SSA를 적용하였다. SSA는 유속행렬을 이용하여 고윳값과 고유벡터를 계산하고, 유속에서 기여도가 큰 부분을 추출하는 방법이다. SSA를 통해 실린더 후방 흐름에서 와류 성분과 난류 성분을 나누었다. 횡방향 흐름은 강한 와류로 큰 기여도를 갖는 고유벡터가 나타났지만, 주 흐름과 수심방향 흐름은 상대적으로 낮은 기여도를 갖는 고유벡터가 나타났다. 와류를 제외한 흐름에서 난류 운동에너지는 실린더와 멀어짐에 따라 감소하고, 흐름 중앙에서(y/D=0) 가장 큰 값을 보였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.395-395
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• 2015

하천 내 식생은 수리학, 지형학 및 생태학적으로 매우 중요하다. 식생은 하천 수생물들의 서식처를 제공할 뿐만 아니라 필터와 같은 역할을 함으로써 부유사에 의한 하천오염물의 퇴적을 유발하여 하천의 수질을 개선시킨다. 더욱이, 하천 내 흐름 및 난류구조를 변경시킴으로써 식생주변의 유사 퇴적량 및 분포에 크게 영향을 미치고, 결국 하천의 지형을 변화시킨다. 개수로의 식생에 대한 영향은 주로 실험 및 수치모델을 이용하여 연구되었고 전단면이 식재된 조건에서 식생의 항력계수, 식생역내의 부유사 및 확산에 관한 연구가 진행되어왔다. 이러한 연구를 통해 식생역 내의 전단력이 감소하여 부유사퇴적이 증가하고 식생역과 비식생역 사이의 운동량 교환에 의해 부유사 퇴적이 증가함을 보였다. 그러나 개수로에서 존재하는 유한한 크기의 식생에 의한 흐름 및 유사분포에 관한 연구는 아직 미흡하다. 이에 본 연구에서는 침수하지 않은 원형 식생 주변에서 발생하는 흐름특성을 수치모의 하였다. 침수하지 않은 원형식생 하류에서 발생하는 흐름을 계산하기 위해 2차원 수치모형을 적용하였다. 식생에 의한 저항을 고려하기 위해 운동량 방정식에 식생항을 추가하였고 $k-{\varepsilon}$ 난류모형을 적용하였다. 수치모의 조건은 Zong and Nepf (2012)의 수리실험을 참고하여 수로의 길이는 12 m, 폭은 1.2 m로 설정하였다. 0.13 m 수심을 갖는 개수로에 0.22 m 지름을 갖는 원형식생을 상류경계로부터 1.0 m 떨어진 곳에 설정하였다. 식생의 밀도($6{\sim}77m^{-1}$)를 변화시키면서 원형식생 하류의 흐름거동을 분석하였다. 식생밀도가 높은 경우에는 원형식생 양 측면에서 유발된 전단층들의 상호작용에 의해 하류에서 와류가 발생하였다. 와류가 발생하는 위치에서 난류강도가 가장 크게 나타났다. 그러나 식생밀도가 일정 값보다 낮아지면 와류가 발생하지 않는 것으로 나타났다.

• Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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• v.17 no.12
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• pp.1223-1229
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• 2007

Flow traveling over a cavity opening forms a vortex due to unstable shear layer and induces an aerodynamic pressure excitation from the diffusion of the vortex convecting out of the trailing edge of the opening. The interaction between the excitation force and the cavity response sustains resonance in the resonator(cavity) and locked-in vortex shedding at the leading edge of the opening. The aerodynamic excitation force can be described from the diffusion of the vortex over the trailing edge and the level of its diffusivity is related to the strength of vorticity seeded at the leading edge. In this study, the control scheme of the internal pressure oscillation was proposed from regulating the vorticity at the leading edge by use of an oscillating spoiler. It was found that the relative motion between the spoiler and the air mass at the cavity opening influenced vorticity strength and the control was achieved by direct feedback of the cavity pressure fluctuation to the actuator.

• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.28 no.2
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• pp.118-131
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• 1991

The effects of free surface on vortex shedding phenomena around a bluff body were studied by both numerical simulation and flow visualization experiments. A vortex method, which approximates the vorticity field as the sum of discrete vortices; was used for the numerical simulation. Flow visualization experiments were performed in the KRISO cavitation tunnel. Hydrogen bubble was used as illumination material. Free surface elevation was also measured during experiments. The hydrodynamic drag and lift were predicted by numerical simulation. The predicted period of vortex shedding was compared with the results of experiments.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 2010.05a
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• pp.571-574
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• 2010

Large-eddy simulation has been conducted to simulate turbulent boundary-layer flows over an array of regularly distributed obstacles considering various cases of a wind incident angle. The effect of wind direction was investigated in the square cube array that periodic boundary condition was imposed. Characteristics of the turbulent flow over the obstacle array have been found to be very sensitive to the direction of prevailing wind or of mean wind or of mean pressure gradient but varied with height, specially below the urban canopy. Turbulent statistics are changed sensitively with the direction of mean pressure gradient around 10 degree.

• Journal of the KSME
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• v.25 no.5
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• pp.413-418
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• 1985

직접 접촉식 교환장치(이하 직접 교환기라 함)에서 액체의 유통형태의 선택은 매우 다양하며 전달계수 역시 개별적인 상황이나 충전물의 종류에 따라서 달라지므로 일률적으로 제시되지 못 하고 있다. 많은 경우 실험을 통하여 열전달 또는 물질전달계수를 측정하게 되나 개수로, 자유 낙하액체막, 액체분류와 같이 이상화가 가능한 경우, 이러한 전달계수를 구하기 위하여 이론적 또는 반실험적인 해석을 수행하기도 한다. 수많은 관련 연구결과들은 층류유동에 관한 것과 난류유동의 경우로 구분되고(예상되듯이 대부분의 직접교환기의 유통영역은 난류쪽이다), 난류 유통의 해석은 다시 표면갱신이론(surface renewal model), 와류확산계수모델(eddy diffusivity model-macroscopic), 미분형와류모델(differential eddy diffusivity model)로 대별된다. 여기서는 수많은 교환기형태의 자료정리보다 상기와 같이 대별된 액체측 유동영역별로 전달현상해석의 방법을 간단히 정리하고자 한다.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 1998.02a
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• pp.150-156
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• 1998

가스터어빈 트랜지션 덕트 내에서의 공기 역학적인 거동을 입구 스월각의 변화에 대하여 고찰하였다. 트렌지션 덕트가 작은 확산각(divergence angle)을 가지더라도 스트럿 영향으로 인한 탈설계점에서의 유동 패턴은 트랜지션 덕트 내에서의 유동특성을 더욱 악화시킨다. 시험범위의 스월각은 마하수 변화에 따라 손실계수에 큰 영향을 주지 못하였으며 트랜지션 덕트 내에서의 손실 정조는 만족할만 하나, 시험결과에 따르면 저압터빈의 노즐손실은 큰 입사각의 영향으로 커질것으로 생각되며, 또한 스트럿으로부터 떨어져 나오는 와류는 저압터빈의 로우터 블레이드의 진동에 악영향을 미칠 것으로 생각된다.

• Proceedings of the Korean Institute of Industrial Safety Conference
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• 1998.11a
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• pp.21-27
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• 1998

비정상, 층류 유동으로 실린더와 같은 블러프(Bluff)물체 주위를 흐르는 유동에서 발생하는 Von Karman 와동은 외부 유체로부터 전달된 힘이 물체 표면에 분포되어 양력이나 항력등에 많은 영향을 주기 때문에 유체역학 분야에 있어서 매우 중요한 분야라 할 수 있다. 이러한 유동은 벽으로부터 점진적으로 전달되고 확산되는 큰 와류에 의해서 특징 지워진다. (중략)

• Proceedings of the Korea Air Pollution Research Association Conference
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• 2002.11a
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• pp.395-396
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• 2002

국내 지형이 복잡하고, 대단위 배출시설들이 대도시 주변에 많이 위치하고 있기 때문에 굴뚝에서 배출된 오염물질이 주변에 미치는 영향을 정확히 파악하기 위해서는 굴뚝 주변의 건물 세류현상에 대해 세밀한 해석이 요구된다. 현재 국내 환경영향평가에서 건물세류현상을 평가하기 위해서 주로 미국 환경보호청에서 제공하고 있는 ISC3모델을 사용하고 있다(US EPA, 1995). 그러나 이 모델에서는 건물과 굴뚝간의 거리에 따른 연기확산의 차이가 발생하는 것을 고려할 수 없고, 또한 건물 주위에 형성되는 와류(wake)에 의해서 배출된 연기의 중심축이 기울어지는 것 등을 고려 할 수 없다. (중략)

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 2005.10a
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• pp.239-243
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• 2005

Fully three-dimensional Large Eddy Simulation calculations of the flow past 2D cavity are conducted to study the purging of neutrally buoyant or dense miscible contaminants introduced instantaneously inside the cavity. The length to depth ratio(L/D) is 2 and Reynolds number based on the depth is 3,360. Fully developed turbulent inflow are fed at the inlet from precursor simulation of channel flow. Mean flow pattern and unsteady features are investigated based on the experimental data of Pereira and Sousa. From the study of mass exchange processes, it is found that the mechanism of removal of the contaminant is very different between the non-buoyant and buoyant cases. In the buoyant case, internal wave motion which interacts with a strong cavity vortex is dominant in the ejection mechanism of the contaminants.