• Nuclear Engineering and Technology
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• 제26권3호
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• pp.345-354
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• 1994

수치 해석을 통하여 이차유동을 포함한 핵연료봉 주위의 난류 유동장을 예측하였다. 등방성 난류와 점성계수 모델과 이차 유동을 모사하기 위해 단순화된 대수응력모델을 사용하여 난류 운동 에너지 (k)와 난류 에너지 소멸률($\varepsilon$)의 이 방정식 모델과 운동량 방정식을 유한 차분법으로 풀어 유동장내의 평균속도, 이차유동, 난류 운동 에너지, 난류 응력 분포 등을 구하였다. 수치해석 예측치를 실험데이타와 비교하여 만족할만한 결과를 얻었고 유동장내에서 이차유동의 영향을 확인하였다. 즉 이차유동이 절대 크기는 작더라도 대류 효과에 의해 큰 영향을 미치는 것을 본 연구를 통해 알 수 있었다.

• 한국지진공학회:학술대회논문집
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• 한국지진공학회 2001년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.269-277
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• 2001

본 연구에서는 리브로 보강된 내진 철골 모멘트 접합부의 응력전달 메커니즘을 검토하였다. 리브보강 접합부의 응력전달 메커니즘은 고전 휨이론에 의한 예측과 전혀 다르다. 일반적으로 구조 기술자가 리브를 사용할 경우 단면이차모멘트의 증가에 따른 휨응력의 감소효과를 기대하는 것이 보통이다. 그러나 리브는 구조기술자들이 통상 가정하는 휨응력 전달요소라기 보다는 리브 구배 방향의 스트럿 요소로 기능하여 휨응력 외에도 전달응력을 전달한다. 리브를 스트럿 요소로 파악할 때 응력전달 메커니즘을 올바로 파악할 수 있으며 이를 기초로 합리적 설계법의 정립이 가능하다.

• 터널과지하공간
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• 제11권4호
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• pp.301-310
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• 2001

열 여섯개의 절리 면을 가진 석고 시편을 제작, 일축 압축 실험을 하여 관측된 결과를 절리 면이 두 개 및 세개 가진 시편의 실험 결과와 비교하였다. 그 결과 다중 절리면(열여섯 면)에서 관측된 익형(翼形)크랙, 이차 크랙, 연절리 (連節理) 유형은 절리가 두 개 및 세 개를 가진 시험체와 비슷한 형상을 보였다. 익형 크랙은 절리면과 일정한 각도를 유지한 상태에서 시작하여 안정적으로 진전, 최대 압축응력 방향으로 발달하였으며 이차 크랙 또한 안정적인 진전 양상을 보였으나 높은 하중 상태에서 이차 크랙은 불안정한 진전을 보이며 연절리 현상을 보였다. 이차 크랙의 종류로는 유사 공면(共面) 및 사면(斜面) 이차 크랙이 관측되었다. 연절리 현상은 익형 크랙과 이차 크랙에 의한 절리면의 연결로 나타나며 본 실험에서 네 종류의 연절리 현상이 관측되었다. 관측된 연절리의 발생 형태, 익형 크랙 및 이차 크랙의 초기 발생 응력은 절리면의 간격, 연속성, 경사각, 단선(短線)각도와 절리면의 배열과 관련이 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권2B호
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• pp.179-189
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• 2010

본 연구에서는 수치모의를 통하여 전단면 식생 수로에서 와도의 생성을 분석하였다. 지배방정식에서 난류 폐합을 위해 레이놀즈응력모형을 이용하였다. 거친 하상-매끄러운 측벽 및 매끄러운 하상-거친 측벽을 갖는 개수로 흐름을 수치모의하여 서로 다른 형태의 이차흐름 구조가 형성되는 것을 확인하였다. 즉, 거친 하상 조건에서는 자유수면 이차흐름의 규모가 감소되고, 거친 측벽 조건에서는 자유수면 이차흐름의 구조가 더 커지는 것으로 나타났다. 또한 전단면 식생 수로를 수치모의하여 수심 크기의 바닥 이차흐름이 형성되고, 식생 밀도가 증가함에 따라 자유수면 이차흐름이 점차 사라지는 것을 확인하였다. 또한 이차흐름 생성에 중요한 역할을 하는 난류의 비등방성 및 레이놀즈응력 분포를 식생밀도에 따라 살펴보았다. 한편, 와도 방정식을 분석한 결과, 비식생 수로의 경우 벽 및 수면 경계 근처에서는 난류 비등방성에 의한 생성항이, 경계와 떨어진 곳에서는 레이놀즈응력에 의한 생성항이 와도 생성에 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다. 그러나 식생 수로에서는 이러한 특성이 사라지는 것으로 확인되었다. 또한 비식생 수로에서는 바닥과 수면에서의 와도 생성이 강하게 발생되지만, 식생 수로에서는 바닥과 식생 높이에서 와도 생성이 크게 발생되는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권6B호
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• pp.573-581
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• 2006

본 연구에서는 레이놀즈응력모형을 이용하여 매끄러운 하상-거친 하상의 횡방향 연속구조를 갖는 개수로 흐름을 수치모의하였다. 개발된 모형을 이용하여 평균유속 및 난류량을 계산하고 기존의 실험결과와 비교하였다. 그 결과 레이놀즈응력모형이 매끄러운 하상-거친 하상의 횡방향 연속구조를 갖는 개수로 흐름에서의 평균유속과 난류구조를 비교적 유사하게 예측하는 것으로 나타났다. 특히 이차흐름 벡터도를 계산한 결과 매끄러운 하상에서는 상향류가, 거친 하상에서는 하향류가 나타나는 격자형 이차흐름이 발생하였으며, 이와 같은 격자형 이차흐름은 평균유속 및 난류량 분포에 큰 영향을 미치는 것을 확인하였다. 또한 와도 방정식의 각 항을 비교하여 개수로 흐름에서의 이차흐름의 성인(成因)을 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.68-68
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• 2016

하천의 사행 및 합류 형상은 복잡한 나선 흐름을 발생시킨다. 그 중 이차류는 사행에 의한 편수위 형성과 횡단 압력의 불균형, 그리고 수심에 따라서 변화하는 원심력에 의하여 형성된다. 이러한 흐름은 주로 3차원 모형으로 재현할 수 있으며 이에 관련된 연구는 계속 이루어졌으나 3차원 모형의 구성과 사용에는 상당한 시간 및 노력이 요구된다. 본 연구에서는 이러한 이차류의 영향을 수심적분된 2차원 모형으로 구현하고자 하였으며 이를 위해 이차류 연직 분포에 대한 기존 연구를 확인하고, 이러한 연직 분포를 표현할 수 있는 경험식을 3차원 모형인 FLOW3D를 통해 모의하고 개발하였다. 3차원 모형을 다양한 사행반경을 갖는 실험 사행수로에 적용하여 사행도에 따른 민감도를 분석하고 경험식을 개발하였다. 개발된 식은 2차원 수리해석 모형인 RAMS(River Analysis and Modeling System)에 적용되었다. RAMS는 수심 적분된 2차원 천수 방정식을 지배방정식으로 사용하는 수리해석모형인 HDM-2D를 해석엔진으로 사용하며, 이차류의 영향을 반영하기 위하여 개발한 수직분포 경험식을 분산 응력항 형태로 적용하였다. 모형의 적용성 확인을 위하여 사행 실험수로 및 합류수로에 모의를 수행하였다. 사행수로 및 합류수로는 실험 경계조건과 동일한 상류 입력 유량과 하류 경계조건을 사용하여 결과를 비교하였다. 사행수로 모의 결과 유속분포의 거동이 실험수로의 사행으로 인하여 2차류 효과로 주 흐름이 바깥쪽으로 기울어짐을 일부 재현하였다. 합류수로의 경우 기존 모형에 비하여 분산 응력항이 포함된 본 모형이 실측값에 근접하였는데 이는 이차류가 발생하는 영향으로 하류에 유속편차가 줄어드는 영향을 더 정확히 묘사한 것으로 판단된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.75-82
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• 1999

일반 해양 구조물이나 해저면에 설치되는 해저 관로는 외력에 의한 변형이 발생된다. 구조물 형상이 복잡하거나, 구성 요소의 개수가 많을 경우 응력해석 시 많은 초기값이 필요하고 해석 시간 또는 장 시간 소요된다. 해양 구조물에 작용하는 대표적인 외력은 파도, 조류, 바람이고 이런 외력은 구조물의 사용 기간(operation life)동안 계속적으로 작용하기 때문에 구조물의 변형율은 항상 허용치 안에서 발생되도록 설계되어야 한다. 허용 변형은 탄성범위 내에 존재해야 하며, 비교적 큰 변형을 일으키는 구조물이나 해저파이프라인의 응력해석을 수치적으로 접근하는 방법을 고찰하였다. 평행상태의 하중 벡터값만 직각 좌표계에서 인트린직(intrinsic) 좌료로 변환시킬 때 변형이 발생함으로, 본 논문에서 소개하는 이차 요소(quadratic element)방법을 사용할 경우 수치해석 시 많은 장점이 있다는 것을 보여준다. 본 방법을 도입함으로써 비교적 큰 변형이 발생되는 구조물 해석 시 일반 수치해석 방법과 그 결과는 같으나 해석 시간을 단축시킬 수 있다는 장점이 있다. 응력 해석 시 국부 강도 행열(element stiffness matrix)은 방향과 무관하며 이차요소 방법을 사용하여 각 요소 벡터를 발생시켰다. 해저관로 일점 상승 시 관로에 작용하는 변형과 상승력에 따른 휨 모멘트를 산출하여 일반적으로 사용되는 선형이론과 비교하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권5B호
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• pp.469-479
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• 2006

본 연구에서는 사행수로에서 주 흐름과 이차류의 특성을 정량적으로 분석하고자 중심각이 $150^{\circ}$이고 사행도 1.52인 S자형 사행수로에서 실험을 수행하였다. 평균수심과 유량을 달리하여 다양한 실험 조건 하에서 수행한 실험을 통해 다중 만곡부를 갖는 사행수로에서 이차류의 공간적 변화양상을 관찰하였다. 실험결과, 주 흐름은 실험조건에 관계없이 직선구간에서 좌우 대칭적인 유속분포를 보였고, 만곡부에서는 내안쪽에 최대유속이 발생하고 외안쪽에 최소유속이 발생하는 현상을 발견 할 수 있었다. 이렇게 주 흐름이 최단노선을 따라 발생하는 현상은 기존 연구자들의 결과와 일치하는 것이다. 이차류의 거동은 첫번째 만곡부보다 두 번째 만곡부에서 더욱 활발하게 발달하고 외안 회전류가 뚜렷히 나타남을 발견하였다. 이차류의 강도는 직선구간에서는 낮게 나타나고 만곡부에서는 증가하는 주기적인 현상을 보였으며, 만곡부의 이차류 강도가 직선구간보다 2~3배 크게 나타났다. 또한, 두 번째 만곡부에서 이차류 강도의 최대값이 발생했다. 주 흐름방향의 난류 강도와 Reynolds 전단응력을 분석한 결과, 주 흐름 난류 강도는 주 흐름의 유속편차가 클수록 증가하는 것으로 나타났고 Reynolds 전단응력은 주 흐름방향 유속의 편차가 크게 벌어지는 동시에 이차류가 활발히 생성되는 지점에서 크게 나타나는 경향을 보였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2004년도 학술발표회
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• pp.399-403
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• 2004

생태 수리학적 측면에서 수질 개선에 기여하는 깔따구들이 흐름 구조에 따라서 어떻게 분포하는지를 파악하기 위해 수리 실험을 수행하였다. ADV로 유속을 측정하였으며, 자기 다른 유속 조건하에서 유기물질과 깔따구들을 투입하였다. 취득한 유속자료를 이용하여 흐름구조를 파악하였으며, 난류특성인 난류 전단응력을 분석하였다. 유기물질과 깔따구들은 상대적으로 유속이 느리고 전단응력이 작게 나타나는 지점에 분포하였다. 깔다구들이 굴을 파고 서식을 하였더라도 흐름에 의해 서식처가 옮겨짐을 확인 하였으며, 서식처 역할을 할 수 있는 반구 구조물 주위에 서식하였다. 유기물질의 퇴적 및 깔따구들의 서식은 주로 흐름 방향 유속 분포에 영향을 받으며, 이차류도 이것들의 분포에 중요한 역할을 하고 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권1B호
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• pp.73-81
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• 2009

본 연구에서는 개수로 흐름에서 오염물질 이동 현상에 대한 이차흐름의 영향을 분석하였다. 운동량 방정식과 스칼라 수송 방정식에서의 난류 폐합을 위해 레이놀즈응력 모형 및 GGDH 모형을 사용하였다. 개발된 모형을 이용하여 조 세립상의 횡방향 연속구조를 갖는 개수로 흐름에서의 오염물질 이동에 대한 이차흐름의 영향을 분석하였다. 그 결과, 이차흐름의 영향으로 인해 최대 농도 값의 발생 위치가 이동하는 것으로 나타났으며, 농도 분포 역시 정규 분포에서 거리에 따라 점차 왜곡 되는 것으로 확인되었다. 또한, 이차흐름의 영향으로 자유수면 근처에서는 매끄러운 하상에 비해 거친 하상에서의 오염물질 농도가 더 크게 발생되었으며, 스칼라-흐름률을 계산한 결과, 오염물질의 수직방향 확산은 매끄러운 하상에 비해 거친 하상에서 더 빨리 진행되는 것으로 확인되었다. 한편, 농도 분포 변화에 대한 이차흐름 및 스칼라-흐름률의 영향을 살펴보기 위하여 스칼라 수송률 분석을 수행하였다.