• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.40 no.4
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• pp.261-269
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• 2021

Without any validation of the incompressible assumption, most of previous studies on cavitation flow and its noise have utilized numerical methods based on the incompressible Reynolds Average Navier-Stokes (RANS) equations because of advantage of its efficiency. In this study, to investigate the effects of the flow compressibility on the Tip Vortex Cavitation (TVC) flow and noise, both the incompressible and compressible simulations are performed to simulate the TVC flow, and the Ffowcs Williams and Hawkings (FW-H) integral equation is utilized to predict the TVC noise. The DARPA Suboff submarine body with an underwater propeller of a skew angle of 17 degree is targeted to account for the effects of upstream disturbance. The computation domain is set to be same as the test-section of the large cavitation tunnel in Korea Research Institute of Ships and Ocean Engineering to compare the prediction results with the measured ones. To predict the TVC accurately, the Delayed Detached Eddy Simulation (DDES) technique is used in combination with the adaptive grid techniques. The acoustic spectrum obtained using the compressible flow solver shows closer agreement with the measured one.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.34 no.1
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• pp.36-45
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• 2015

Recently, a lot of studies have been made about the methods used to generate turbulent velocity fields stochastically in order to effectively predict broadband flow noise. Among them, the FRPM (Fast Random Particle Mesh) method which generates turbulence with specific statistical properties using turbulence kinetic energy and dissipation obtained from the steady solution of the RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes) equations has been successfully applied. However, the FRPM method cannot be applied to the flow noise problems involving intrinsic unsteady characteristics such as centrifugal fan. In this paper, to effectively predict the broadband noise generated by centrifugal fan, U-FRPM (unsteady FRPM) method is developed by extending the FRPM method to be combined with the unsteady numerical solutions of the unsteady RANS equations to generate the turbulence considered as broadband noise sources. Firstly, an unsteady flow field is obtained from the unsteady RANS equations through CFD (Computational Fluid Dynamics). Then, noise sources are generated using the U-FRPM method combined with acoustic analogy. Finally, the linear propagation model which is realized through BEM (Boundary Element Method) is combined with the generated sources to predict broadband noise at the listeners' position. The proposed technique is validated to compare its prediction result with the measured data.

• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.20 no.6
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• pp.752-759
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• 2014

Varieties of research on turbulent-induced noise is conducted with combinations of acoustic analogy methods and computational fluid dynamic methods to analyze efficiently and accurately. Application of FW-H acoustic analogy without turbulent noise is the most popular method due to its calculation cost. In this paper, turbulent-induced noise is predicted using RANS turbulence model and permeable FW-H method. For simplicity, noise from 2D cylinder is examined using three different methods, direct method of RANS, FW-H method without turbulent noise and permeable FW-H method which can take into account of turbulent-induced noise. Turbulent noise was well predicted using permeable FW-H method with same computational cost of original FW-H method. Also, ability of permeable FW-H method to predict highly accurate turbulent-induced noise by applying adequate permeable surface is presented. The procedure to predict turbulent-induced noise using permeable FW-H is established and its usability is shown.

• Proceedings of the Acoustical Society of Korea Conference
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• 1996.06a
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• pp.1-3
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• 1996

수중 트랜스듀서는 진동하는 물체위에 설치되어 다양한 외부 소음원이 유입되는 환경에 노출되어 있다. 외부 소음원으로는 선체 진동. 프로펠러 소음, 그리고 유동 유기 소음들을 들 수 있고, 트랜스듀서의 실제 작동시 이들의 레벨이 상당히 높아서 센서의 정확한 작동에 장애가 되고 있다. 본 논문에서는 외부 소음원에 무관한 고 정밀, 저 소음 특성을 지닌 음향센서를 개발하기 위하여 유한요소법 (FEN)을 사용하여 소음 전달 특성을 분석하고, air pocket과 음향 감쇠층의 다양한 조합으로 이루어진 구조를 개선한 음향센서의 설계 및 내소음성 평가를 하였다. 또한 사용한 음향 감쇠층의 최적 물성을 제시하고자 한다. 그 결과 센서 측면 하단부에 소음원이 위치할 경우 가장 큰 잡음 신호로 작용하며, 구조를 변경한 결과 기존 음향센서에 비해 55% 이상 내 소음성을 증진 시켰다. 그리고 음향 감쇠층의 최적 음향 임피던슨는 1 Mrayl 이하 혹은 4mrayl 이상으로 분석되었다.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.30 no.1
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• pp.17-21
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• 2011

The effects of screening hydrophones with open-cell foams for reduction of the infrasonic self-noise induced by the flow around hydrophones are investigated by at-sea experiment. Test results of the 10 ppi polyurethane open-cell foams with different thickness show that the foams of 1 cm and 3 cm thickness reduce the flow-induced self-noises up to 20 dB and 28 dB at the frequency band of 2-10 Hz, respectively.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 2002.05a
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• pp.515-519
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• 2002

자동차 및 유체기계의 흡기계나 배기계에 사용되는 소음기의 음향성능은 전달손실로 기계성능은 배압으로 표현된다. 유체가 흐르는 관 사이의 임피던스 부정합을 이용하는 반사형 소음기의 경우, 내부 유로에 천공을 주어 음향감쇠를 시키거나 유동을 안정시키는 경우가 많다. 본 연구에서는 동심관형 공명기의 내부 관에 존재하는 천공의 분포 양상이 소음기의 전달손실과 배압에 미치는 영향을 실험을 통하여 고찰하였다. 내부관의 평균 천공율은 일정하지만 길이 방향을 따라서 천공율이 변하는 다섯가지의 공명기에 대한 실험을 수행하고, 성능에 미치는 영향을 살펴보았다. 전달손실은 천공요소의 임피던스 모델을 고려하여 예측한 결과와 비교하였고, 측정된 배압은 모의 해석 결과와 비교하였다. 분석 결과, 천공율이 점점 작아지는 분포나, 작았다가 커진후 다시 작아지는 형태의 분포를 가질 경우, 배압 측면에서 매우 유리하고, 음향 전달손실도 큰 차이가 없음을 밝혔다.

• Journal of the KSME
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• v.29 no.5
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• pp.496-506
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• 1989

음향학적 관점에서 살펴본 특성은 소음기 내. 외부의 기하학적이 형상, 온도구배 및 유동에 의한 음파전달 현상의 천이등이 복합적으로 관련되어 있어 명쾌하고도 보편적인 설계 방법은 아직까지 밝혀져 있지 않은 상태에 있다. 따라서 많은 자동차 회사나 소음기의 제작 및 설계 회사에서 나 름대로 축적되어온 자료와 경험에 의하여 적절한 소음기를 설계하고 있으나 그 체계적 정리가 일반기계 공학자에게 널리 알려져 있지 않은 상태이다. 본 글에서는 현재까지 밝혀진 소음기의 성능과, 소음기의 내. 외부의 기하학적 형상 및 온도구배와 유동 등의 관련성을 바탕으로 하여 개념적인 설계 방법을 제시하고 있다. 제시된 방법이 많은 설계 경험을 바탕으로 하여 유도된 것이 아니라 음향학적 관점에서 연구되어온 결과들로부터 도출된 것이므로 현장 실무자 관점에서 볼 때 오류가 있을지 모르나 향후 좀더 현실성 있는 설계 방법의 창출에 일조가 되었으면 한다.

• Journal of the Korean Society of Visualization
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• v.22 no.2
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• pp.96-103
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• 2024

As micro-electronic devices are getting miniaturized, technology that can manage the temperature of confined area is required. On these demands, microchannel heat exchanger is suggested as promising solution. However, due to laminar flow created inside the microchannel with high Reynolds number suppresses diffusion based natural convection, leads to low heat transfer performance of microchannel. This paper shows how acoustic streaming flow enhances the heat transfer performance inside the microchannel without using additional structure or nanoparticle inside the straight microchannel and fluid numerically. Various parameters, such as Reynolds number (Re), initial displacement (ξ) was adopted to evaluate the influence of acoustic streaming flow. The results showed that acoustic streaming flow can disturb the thermal boundary, by creating the micro-vortex inside the straight-microchannel and enhance the heat transfer performance.

• Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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• v.29 no.5
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• pp.512-519
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• 2023

Noise pollution poses significant challenges to human well-being and marine ecosystems. It is primarily caused by the flow around ships and marine installations, emphasizing the need for accurate noise evaluation of flow noise to ensure environmental safety. Existing flow noise analysis methods for underwater environments typically use a hybrid method combining computational fluid dynamics and Ffowcs Williams-Hawkings acoustic analogy. However, this approach has limitations, neglecting near-field effects such as reflection, scattering, and diffraction of sound waves. In this study, an alternative using direct method flow noise analysis via the lattice Boltzmann method (LBM) is incorporated. The LBM provides a more accurate representation of the underwater structural boundaries and acoustic wave effects. Despite challenges in underwater environments due to numerical instabilities, a novel DM-TS LBM collision operator has been developed for stable implementations for hydroacoustic applications. This expands the LBM's applicability to underwater structures. Validation through flow noise analysis in pipe orifice demonstrates the feasibility of near-field analysis, with experimental comparisons confirming the method's reliability in identifying main pressure peaks from flow noise. This supports the viability of near-field flow noise analysis using the LBM.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1997.11a
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• pp.8-9
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• 1997

산업의 발달과 환경에 대한 관심이 높아짐에 따라 고효율, 저공해인 가스터빈의 응용범위가 넓어지고 있는 추세이다. 가스터빈 기관의 효율을 높이기 위해서는 터빈 입구온도를 높이는 것이 필수적인데 이는 재질에 의해 제한 받게 되고 이 때문에 효과적인 냉각방법의 필요성이 대두되었다 충돌제트는 국소적으로 높은 열/물질 전달 효과를 얻을 수 있어서 터빈 블레이드 냉각과 연소기 벽면 냉각에 효과적으로 응용 될 수 있다. 이러한 충돌제트의 냉각효과는 제트출구의 초기조건에 매우 민감한데 Kelvin-Helmholts 불안정은 불안정한 자유전단층에서 자연적인 와류생성(roll up)과 개개의 와류고리 형성의 원인이 되고 이 고리의 성장과 병합(pairing)은 제트의 유동특성에 상당히 영향을 미친다. 제트주위에 생성되는 이러한 와류에 의해 제트중심에서 속도와 난류강도가 변하게 된다. 이러한 제트초기의 불안정성은 하류에서의 와류성장에 영향을 끼치기 때문에 와류의 조절에 의한 충돌 면에의 열 전달 효과 상승을 기대할 수 있다. 이 조절방법은 크게 두 가지로 나눌 수 있는데 하나는 제트주의 환형관에 이차유동을 가하여 와류를 직접 제어함으로써 자유전단류(free shear layer flow)의 안정성 원리를 이용하여 열 전달을 촉진하는 것이고 다른 하나는 음향여기(acoustic exitation)를 사용하여 제트주위의 와류형성을 조절하는 것인데, 자연적으로 형성되는 와류의 주파수(와류의 고유주파수)나 부조화 주파수(subharmonic)로 음향여기 시키는 경우 제트 주위 와류는 더욱 증폭되고 그렇지 않은 경우 제트주위 와류의 형성이 억제되어 더 긴 제트코어의 길이 및 제트코어 주위에서 작은 크기의 와류들이 형성된다.