• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2016.11a
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• pp.96-100
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• 2016

슬롯판을 이용한 경사충격파와 경계층 간섭유동 제어에서, 슬롯의 각도를 바꾸어 가며 제어 성능을 비교하는 수치적 연구가 수행되었다. 기준이 되는 수직 슬롯, 각도를 달리한 6개의 case를 선정하여 하여 충격파 뒤에서 전압손실 및 경계층 안정성을 기준으로 제어 성능을 평가하였다. 수치해석 결과 모든 형상에 대해 제어하지 않은 상태보다 좋은 성능을 얻었다. 공력성능이 뛰어난 그룹과 그렇지 않은 그룹을 구분하여 슬롯과 공동 유동 구조를 분석하면서 경계층 불안정성을 야기하고 전압손실 감소에 영향을 미치는 것은 경계층과 충격파가 상호작용하는 영역에서 Vortex를 얼마나 제어할 수 있는지 여부임을 알 수 있었고, 이러한 Vortex를 얼마나 제어할 수 있는지에 따라 공력 성능이 결정됨을 파악할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2023.11a
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• pp.100-102
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• 2023

항로추종성능은 자율운항선박(MASS)의 중요한 자율제어기능 중 하나이다. 이는 선박의 안전성을 보장하기 위해 중요하며, 자율운항선박의 설계 단계에서 사전 평가가 필수적이다. 본 연구는 자율운항선박의 항로추종성능 평가를 위한 전산유체역학(CFD) 모델과 LOS 알고리즘 연계 방안을 제안한다. 먼저, 자율운항선박의 정수 중 거리 이탈 편차를 이용한 항로 추종 성능 평가 모델 개발에 관하여 기술했다. 먼저, 항로 추종을 수행하는 선박 주변의 난류 흐름은 비압축성 뉴턴 유체의 가정하에 비정상 RANS(Reynolds Averaged Navier-Stokes) 법을 이용하여 수치적으로 계산되었다. 중첩격자계법을 CFD 모델에 적용함으로써 거리 이탈 편차를 이용하는 LOS(Line-of-Sight) 가이던스 알고리즘에 의한 타의 회전 및 이에 따른 선체의 6 자유도 움직임을 CFD 환경에서 구현하였다. 개발된 자유 항주 선박 CFD 모델을 이용하여 항로 추종 시뮬레이션 평가 결과, 설정된 항로에서 선박의 정수 중 항로 추종 제어는 파도, 조류, 및 바람과 같은 외부 교란의 부재로 LOS 알고리즘에 의한 우현/좌현 측 변침뿐만 아니라 직진 경로의 추종도 성공적으로 수행됨을 확인하였다. 선체, 프로펠러, 타의 복잡한 상호작용을 정도 높게 해석할 수 있는 자유 항주 선박 CFD 모델과 LOS 알고리즘의 결합은 자율운항선박의 항로 추종 성능 평가를 정량적으로 평가하는 데 기여할 것으로 기대된다.

• Journal of the Korea Computer Graphics Society
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• v.9 no.1
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• pp.1-2
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• 2003

본 논문에서는 액체와 기체가 상호작용 하는 현상들에 대한 새로운 유체 애니메이션 기법을 액체 속 공기방울의 예를 사용하여 제시한다. 기존의 자유표면 시뮬레이션 기법들과는 달리 액체와 기체를 함께 시뮬레이션 할 경우에는 기체의 유동과 액체의 유동을 동시에 다루어야 하며 비중 차에 의한 부력과 경계면에서의 표면장력 등을 추가적으로 고려해야 한다. 유체의 토폴로지 변화를 쉽게 다루면서도 수치적 분산을 막기 위하여 유체 역학 분야의 VOF (Volume of Fluid) 기법과 프론트 추적 (Front-tracking) 기법을 혼합하여 사용하였다. 액체와 기체의 경계면은 마칭 큐브즈 알고리즘을 사용하여 폴리곤으로 복원된 후 버텍스 쉐이더 기술들을 사용하여 액체-기체 경계면의 광학적인 특성을 표현할 수 있었다.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2016.03a
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• pp.604-609
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• 2016

슬롯판을 이용한 경사충격파와 경계층 간섭유동 제어에서, 슬롯판 아래에 있는 공동부의 형상을 바꾸어 가며 제어 성능을 비교하는 수치적 연구가 수행되었다. 공동형상 직사각형 5개, 사다리꼴 3개를 선정하여 shock 뒤에서 경계층 안정성, 전압손실을 기준으로 제어 성능을 평가하였다. 수치해석 결과 모든 형상에 대해 제어하지 않은 상태보다 좋은 성능을 얻었다. 그 중 경계층 안정성 측면에서는 형상 L과 R, 전압손실 감소 측면에서는 형상 M과 A가 효과적임을 확인하였고, 종합적으로 슬롯의 끝 면과 공동의 길이방향 끝 면이 일치하는 형상에서 상대적으로 좋은 결과를 얻음을 확인했다. 또한 슬롯과 공동 내부유동을 분석하면서 경계층 안정성과 전압손실 감소에 영향을 미치는 것은 separation 영역을 얼마 원활히 흡입하는지의 여부임을 알 수 있었고, 상류 슬롯에서 발생하는 shock에 대한 추후 해결 연구도 필요함을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 1996.10a
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• pp.443-449
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• 1996

헬리콥터, 팬, 프로펠러, 터이빈같이 회전익에서 유체역학적 소음이 발생하는 장치의 설계에 있어서는 공기 역학적 성능 분석과 함께 소음에 대한 해석이 절대적으로 필요하다. 근래에 들어와서 소음에 대한 관심이 급격히 증가하고 공항 주변에서의 국제적인 규약들은 낮은 소음 수준(low noise level)을 규정하고 있으며, 이에 따라서 소음을 감소시키려는 연구가 매우 활발히 진행되고 있는 실정이다. 더욱이 컴퓨터의 냉각 팬을 비롯한 공조기기 및 산업기기에 사용되는 회전기계에서 발생되는 소음의 저감은 보다 더 쾌적한 환경을 요구하는 사회적 요구에 부합하면서 공력소음의 연구 분야가 더 넓어지고 있다. 본 논문에서는 소음예측 방법중의 하나인 음향상사(acoustic analogy)를 주파수 영역 방법(frequency domain method)을 이용하여 헬리콥터 블레이드의 고속 충격소음(High Speed Impulsive Noise)을 해석한다. 고속 충격소음은 블레이드-와류 상호작용 소음과 더불어 헬리콥터의 지배적인 소음원으로서 깃끝 속도가 큰 전진 수평비행(forward level flight)또는 제자리 비행(hovering flight)시 발생하는 소음으로 블레이드의 깃끝 마하수(critical Mach number)보다 크거나 비슷할 경우 충격파의 교란에 의해서 일어나는 충격적인 소음을 말한다. 고속 충격소음은 고주파수 스펙트럼 성분과 큰 소음강도를 가지고 있기 때문에 날카로운 금속성의 소리를 내며 먼 거리까지 전파되는 특징을 가지고 있다.

• Journal of Biomedical Engineering Research
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• v.24 no.4
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• pp.301-307
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• 2003

In this study, we Presented computational results on the blood flow in the sac of the Korean artificial heart. Two dimensional unsteady flow was assumed and we utilized a finite element commercial code ADINA to simulate the blood flow. Rigid body-solid contact were considered between the actuator and the blood sac and fluid-structure interaction between the blood and the sac. The three geometric models proposed in the design process were simulated to assess the hemodynamic characteristics of the models According to the computational results, a strong flow to the outlet and a stagnated flow region near the inlet were observed during systole. The sac was filled with blood and recirculating flow was generated near the outlet during diastole. Shear stress during systole had its extreme values near the outlet edge whereas the magnitude of shear stress values were relative)v high near the inlet edge and the contacting surface with the actuator.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 2005.04a
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• pp.223-227
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• 2005

최근 전산 유체의 발달로 이상 유동해석의 캐비테이션 모델 적용 방법이 발전되어 왔으나 다양한 수력학적 시스템에서 발생하는 캐비테이션 유동은 난류이며 물과 공기 사이에서의 복잡한 상호 작용을 가지고 있으므로 그 적용 예가 아직은 미흡한 상태이다. 본 연구에서는 수중에서의 캐비테이션 해석과 이상 유동 해석을 위한 코드 개발 및 검증을 목적으로 3차원 회전체 주위의 캐비테이션 유동을 여러 가지 조건들의 변화를 적용하여 해석하였다. 또한 캐비테이션 발생과 관련한 다른 난류 모델에 적용하여 비교 분석을 수행하였다. 해석을 위한 모델의 지배방정식은 이상유동 Wavier-Stokes 방정식, 질량$\cdot$모멘텀 방정식의 혼합된 형태로 구성되어 있으며 방정식의 해를 구하기 위한 방법으로 유한차분법을 이용하였다. 해석결과의 신뢰성을 고려하여 반구형 실린더 주위의 캐비테이션 유동의 실험치와 비교 분석하였다. 그 결과, 본 연구의 수치 해석 방법과 실험적 방법의 결과가 강한 양의 상관관계를 가짐을 알 수 있었으며, 이러한 수치적 뒷받침은 본 연구의 전산수치 해석 방법이 앞으로의 여러 유동 해석으로의 적용 가능성을 보여준다.

• The Journal of the Korea Contents Association
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• v.8 no.4
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• pp.17-29
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• 2008

In Computer Graphics, fluid dynamics is used for animating and expressing the various special effects of water. As the hardware performance is getting higher, the several algorithms for fluid dynamics become to be executed in real time. However, it still requires a lot of computational time to get the realistic and detailed results. Therefore, there are many researches on the techniques of balancing between performance and quality. It must give priority to the executive performance preserving the visual reality even though sacrificing the physical reality, specially in applications with the game context which need to express the interaction between 3D objects and the surface of the water such as the sea or a lake. In this paper, we propose a method for the realtime animation of interactions between 3D objects and the surface of the water using the linear convolution of height fields and the bounding spheres of object.

• The KSFM Journal of Fluid Machinery
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• v.19 no.6
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• pp.5-13
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• 2016

Three-dimensional unsteady numerical analysis has been performed to observe aerodynamic characteristics of a H-rotor. Generally, the structure of the H-rotor is simple but the aerodynamic characteristics are exceptionably complicated since the angle of attacks and incident velocities to a blade are considerably varied according to the azimuth angles and solidities. The blade in the upwind revolution between 0 to 180 degree obtains aerodynamic energy from the free stream but the blade in the downwind revolution between 180 to 360 degree does not. When the rotating speed increases, the blade in the downwind revolution accelerates the air around the blade like a fan and it consumes the energy and shows negative torque in the area. On the other hand, the direction of the free stream is bent because of the interaction between blade the free stream. Therefore, the operation point (highest power coefficient) appears at a lower tip-speed-ratio what it is expected.

• Journal of Ocean Engineering and Technology
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• v.25 no.1
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• pp.8-13
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• 2011

A compact array system of small buoys is used for wave energy extraction. To evaluate the performance of this system, hydrodynamic analysis is carried out in regular waves using the higher order boundary element method. The motion response of each buoy is calculated considering hydrodynamic interactions caused by other buoys. The effect of energy extraction device is modeled as a linear damping load. The efficiencies of energy conversion are compared using the various sizes and arrangements of the array system and the damping coefficients for energy extraction. The increase in size or the packing ratio of the system gives better efficiency. However, the wave condition and the cost for the system should be considered to optimize performance from the perspective of engineering and economics. The proposed nondimensionalized damping coefficient for energy extraction is 0.1~0.5.