• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.21-21
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• 2022

충적하천의 하상과 제방은 흐름에 의해 쉽게 침식되는 사립자들로 구성되어 있다. 흐름이 더욱 강해지면 커다란 입자들도 움직이게 되고 더욱 커지면 결국 모든 입자들이 움직인다. 이렇게 흐름에 의해 하상과 제방을 구성하는 사립자들이 움직이기 시작하는 상태를 한계운동이라 하며, 이때의 흐름조건을 한계조건이라 한다. 한계조건은 이동상 수리학의 시작으로, 이때부터 흐름은 물과 유사의 혼합이라는 이상류가 되어 순수한 물의 흐름보다 더 복잡하게 된다. 개수로는 관수로와 달리 반드시 자유수면이 있으며, 따라서 물과 공기와의 마찰은 상대적으로 매우 작으므로 개수로의 전단응력 분포는 관수로와 달리 근본적으로 비대칭이다. 따라서 전단응력은 수로 바닥이나 측벽에서만 작용하게 된다. 한계조건은 이러한 추상적인 의미에 앞서 바닥이 침식되지 않는 하도나 수로의 설계 등에 기본적인 자료가 된다. 개수로에서 경계면의 전단응력을 힘으로 표시하는 것을 통상 소류력이라 하며, 개수로 경계면에서 전단응력의 분포도; 이른바 단면의 평균 전단응력의 개념을 도입하여 해석하고 설계기준으로 제시되고 있다. 본 연구에서는 자연하천과 유사한 조건의 건설기술연구원 하천실험센터의 급경사수로에서 연구를 진행하였으며, 기존 연구를 바탕으로 제작된 소류력 측정장치를 이용하였다. 하천의 설계나 평가에 적용되는 평균 소류력 개념은 복잡한 난류흐름에서 평가지표로써 대표하기 힘들기 때문에 유사 하천환경의 바닥에서 발생하는 소류력을 직접 측정하고자 연구를 진행하였고, 연구결과를 기존의 소류력 산정방법과 비교하였다. 본 연구에 사용된 장치는 실규모 실험을 위해 제작되었으며, 실규모 적용성 검토를 위해 실험실에서 충분한 검증실험을 거친 후 실규모 실험에 적용하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제45권3호
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• pp.259-267
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• 2017

본 연구에서는 카이스트에서 개발된 비정렬격자 기반의 유동 해석자를 이용하여 KARI-11-180 익형, SDM과 천음속 비행체 주변 유동장에 대한 수치해석을 수행하였다. 유동장을 해석하기 위하여 RANS가 수치적으로 풀이되었으며, Roe가 제안한 FDS 방법을 사용하여 비점성 플럭스를 계산하였다. 난류 모델은 SA 모델, SST 모델, ${\gamma}-{\widetilde{Re}}_{{\theta}t}$모델이 사용되었다. KARI-11-180 익형 유동 해석 결과 천이현상을 고려하였을 때 항력 계수가 더 작게 예측되었으며, 계산된 공력 특성은 전반적으로 실험 결과와 잘 일치하였다. SDM의 경우 날개 앞전에서 유동 박리현상이 발생하였으며, 계산된 공력 특성이 EFD 결과와 유사한 경향을 보였다. 천음속 비행체의 경우 자유류 마하수가 0.9일 때 주 날개에서 발생하는 충격파를 성공적으로 포착하였으며, 실험 결과와 해석된 결과 사이의 유사성을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2007년도 제29회 추계학술대회논문집
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• pp.93-98
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• 2007

스크램제트의 연소실 내부로 유입되는 공기의 속도는 초음속으로 체류 시간은 수 ms로 매우 짧다. 이 짧은 시간 안에 연료분사, 공기-연료 혼합, 연소과정이 모두 이루어져야 한다. 공기와 연료의 혼합을 증대하는 방법은 여러 가지가 제시되었다. 이중 자유류 마하수 2.5의 단일 수직 분사 방법에서의 Cavity를 이용한 혼합 특성올 알아보기 위해 수치해석을 수행하였다. 사용된 코드는 동일조건의 실험결과와 비교하여 검증하였고 이를 통해 Cavity의 크기에 의한 혼합증대를 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2007년도 제28회 춘계학술대회논문집
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• pp.81-86
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• 2007

스크램제트의 연소실 내부로 유입되는 공기의 속도는 초음속으로 체류 시간은 수 ms로 매우 짧다. 이 짧은 시간 안에 연료분사, 공기-연료 혼합, 연소과정이 모두 이루어져야 한다. 공기와 연료의 혼합을 증대하는 방법은 여러 가지가 제시되었다. 이중 자유류 마하수 2.5의 단일분사 방법에서의 cavity를 이용한 혼합증대 특성을 알아보기 위해 수치해석을 수행하였다. 사용된 코드는 동일조건의 실험결과와 비교하여 검증하였고 이를 통해 Cavity에 의한 혼합증대 특성을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권10호
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• pp.743-752
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• 2019

만곡수로에서의 흐름은 나선형 운동 형태의 이차류가 지배적이며, 이로 인해 일반적으로 만곡 외측을 따라 침식 현상이 발생하게 된다. 이러한 이차류를 약화시키기 위해서 보통 만곡수로 외측을 따라서 수제와 같은 수공구조물을 설치한다. 이 연구에서는 OpenFOAM 오프소스 소프트웨어를 토대로 난류 해석을 위한 하이브리드 RANS/LES 기법과 자유수면 해석을 위한 VoF기법을 이용한 3차원 수치모의를 통해서 $90^{\circ}$ 만곡수로에 설치된 잠긴수제가 후루드수가 0.43인 조건에서 이차류의 발달에 미치는 영향을 분석하였다. 시간과 공간에 대해서 2차 정확도의 유한체적법을 이용하여 수치모의를 수행하였으며, 수치해석 결과는 실험결과와 비교하여 수치모의의 정확도를 평가하였다. 잠긴수제가 설치된 경우의 수치모의 결과를 흐름방향 유속 분포와 횡방향 순환 유속벡터장을 중심으로 수리실험 관측값들과 비교할 때 수치모의 결과는 수리실험에서 관측된 주요 이차류 흐름 거동과 현상들을 대부분 양호한 정확도로 잘 재현하는 것으로 나타났다. 수치모의 결과를 비교해보면, 잠긴수제 설치로 인해서 만곡이 끝나는 단면 외측 하상부근에서의 유속은 약 평균유속의 1/3 정도 감소하는 반면에 수제 상단부에서의 전단층 발달에 따른 흐름 가속으로 자유수면 부근까지 유속이 증가하고 만곡 수충부에서는 수면 부근 유속이 약 20% 증가하는 것으로 나타났다. 결과적으로 잠긴수제는 만곡부에서 발생하는 이차류의 강도를 약화시켜 만곡부 외측 하상의 안정에 도움이 될 것으로 판단된다. 한편, 각 잠긴수제 전면부에서 말발굽와가 그리고 후면부에서는 후류가 형성되면서 수제 구조물 주변에서 강한 국부세굴이 발생하는 것으로 나타남으로, 국부세굴을 최소화할 수 있는 수제의 형상 및 배열에 대한 추가 연구가 요구된다.

• 대한기계학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.702-715
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• 1990

본 연구에서는 개수로 후래시 증발기 내부를 단순화된 형태로 가정하여 앞서 언급된 운전조건 및 유입되는 기포의 갯수유량(혹은 기공률)에 따라 증발기 내부의 속 도 및 온도분포를 수치적으로 계산해 보고자 한다. 이를 위해 유동을 정상상태의 난 류유동으로 가정하였으며, 구형의 기포에 대해 평균적인 운동 및 성장을 지배하는 방 정식을 세우고 상변화에 의한 증발량을 구하였다. 즉 입구에서 유입된 기포들이 성 장하면서 자유표면을 통해서 빠져나가는 운동 궤적을 추적함으로써 증발기 내부 유동 의 속도 및 온도분포를 구하고 이를 바탕으로 총 증발량 및 증발성능을 예측해 보고자 하는 것이다. 그리고 이렇게 계산된 결과들을 기존의 실험값과 비교하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권5호
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• pp.323-334
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• 2020

경계층 천이는 극초음속 비행체의 열공력 성능에 직접적인 영향을 미치기 때문에, 성능 해석과 설계를 위해 천이지점의 정확한 예측 능력이 필수적으로 요구된다. 본 연구에서는 극초음속 경계층 천이 예측을 위한 γ-Re_θt 모델을 개선하고 검증하였다. 천이 시작 위치 결정에 영향을 주는 간헐도 수송방정식 생성항의 계수를 압축성 경계층 상사해를 기반으로 마하수와 벽면온도, 자유류 정체온도 등에 대한 함수 형태로 구성하고 적용하였다. 기본 모델의 Re_θc와 F_length 상관관계식에 마하수에 따른 천이 시작 운동량두께 레이놀즈수와 천이구간의 길이 변화를 반영할 수 있도록 마하수에 대한 관계식을 추가로 결정하여 적용하였다. 실용적인 사용을 고려하여 제안 모델을 상용 CFD 코드에 적용하였으며, 검증을 위해 모델을 사용하여 극초음속 평판과 원뿔 경계층 해석을 수행하였다. 실험 결과와의 비교를 통해 마하수와 단위 레이놀즈수 변화에 대한 개선된 예측성능을 확인하였다.