• Journal of Ocean Engineering and Technology
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• v.4 no.1
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• pp.62-70
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• 1990

Cauchy의 적분공식을 복소속도(complex velocity)에 적용하여 포텐시얼 유동을 해석하는 복소경계요소법이 개발되었다. 이 결과로 얻어지는 적분방정식은 경계면에서의 접선속도(tangential velocity)와 법선속도(normal velocity)의 함수로 주어진다. 자유수면에서의 접선속도의 시간변화(evolution of tangential velocity)를 수식화하기 위하여 새로운 비선형 동역학적 자유수면경계조건(nonlinear dynamic free surface boundary condition)을 유도하였다. 복소포텐시얼 대신 복소속도를 이용하는 이 방법은 유장내의 특이점(field singularity)을 용이하게 고려할 수 있으며, 수치미분없이 직접 경계면에서의 유속을 해로서 구하게 된다. 그러나 자유수면이 존재하는 문제의 경우에는, 자유수면에서의 동역학적 경계조건을 만족 시키기 위한 계산과정에 접선 벡타의 변화량을 추정하는 것이 포함되게 되어, 계산과정이 다소 복잡하게 된다.

• Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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• v.2 no.2
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• pp.279-286
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• 1999

Wall-bounded 유동과 달리 자유 전단 유동은 Hyperbolic Tangent Profile을 가지고 비점성 불안정에 의해 지배된다. 따라서 자유 전단 유동에서 난류로의 천이과정은 비점성 불안정성 이론에 의해 해석되어 진다. 본 연구는 분리판(Splitter plate)에 의해 분리된 속도가 다른 자유 유속의 혼합에 의해 형성되는 혼합층에서 와류병합과정에 대한 속도비의 영향에 대하여 연구한다. 속도비는, R, $ \frac{U_1-U_2}{U_1+U_2}$ 로 정의되며, 여기서 $U_1$은 분리판 위에서의 자유 유속을 그리고 $U_2$ 는 분리판 아래에서의 자유 유속을 나타낸다. 본 연구에서 와류구조의 병합작용을 분석하기 위하여 2차원 비정상 Large-Eddy Simulation 방법을 적용하였다. 속도비의 변화에 따라 혼합층에서 불안정 Wave가 성장하게 되고, 유체는 2차원 와류구조에서 Roll-up한다. 이러한 2차원 와류구조는 주위의 다른 와류구조와 상호작용을 하게 되고 하나의 커다란 와류구조를 형성하는 것을 볼 수 있다. 혼합층에서 와류병합과정은 반복적으로 일어나는 것을 알 수 있었고, 이 결과를 이용하여 혼합층의 성장을 제어할 수 있다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1999.04a
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• pp.23-23
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• 1999

후류손실을 가지는 혼합 전단층에 대하여 밀도변화가 없는 유동 및 밀도변화가 있는 유동의 선형 불안정성 해석을 수행하였다. 기본 유동의 속도장 및 밀도장은 tanh 함수를 사용하였으며, Gaussian 형태의 해석적 함수를 사용하여 두 유동을 분리시키는 평판 바로 다음에 존재하는 후류 손실 유동을 포함시켰다. 공간적 선형 불안정성 해석을 수행하여 불안정성 모드의 성장률과 파장속도를 주파수의 함수로서 구하였다. 해석 결과로부터 후류 손실을 가지는 혼합층은 sinuous 모드와 varicose 모드의 두 개의 불안정성 모드를 가짐을 알았다. 밀도가 균일한 경우에는 varicose 모드보다 sinuous 모드가 지배적이다. 밀도가 균일한 경우에는 varicose 모드보다 sinuous 모드가 지배적이다. 밀도구배가 존재하나 빠른 자유유동의 밀도가 높은 경우에는 밀도가 균일한 경우와 마찬가지로 sinuous 모드가 지배적인 모드가 된다. 그러나 느린 자유 유동의 밀도가 높은 경우에는 밀도장의 두께가 속도장의 두께보다 상대적으로 얇아지면 varicose 모드가 sinuous 모드보다 더욱 불안정하여질 수 있다. varicose 모드와 sinuous 모드의 성장률이 비슷한 밀도장의 두께에서는 두 불안정성 모드가 주파수 변화에 따라 분지 되어지는 경향을 보인다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 1994.10a
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• pp.191-200
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• 1994

사각형 유체저장탱크의 바닥에 놓여져 있는 사각형 블럭의 크기 및 위치가 자유수면의 유동진동수와 모드형상에 미치는 영향에 대하여 선형파이론을 적용하여 검토하였다. 유체의 영역을 3부분으로 나누고 각 영역에서의 속도포텐셜을 입사파와 블럭으로 인해 발생되는 반사파 및 전달파의 항으로써 표현하였다. 그리고 블럭에 의한 파의 반사율과 전달율은 유체영역의 경계에서 속도포텐셜과 유체입자의 속도가 연속인 조건을 사용하여 구하였다. 연구결과 블럭의 높이와 폭은 자유수면의 고유진동수에 크게 영향을 미치며 높이와 위치는 모드형상에 주로 영향을 준다. 블럭이 높고 폭이 넓을수록 고유 진동수는 감소하며 블럭이 높고 탱크의 벽면으로 이동할수록 모드형상은 크게 변한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.105.2-105.2
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• 2013

배기속도 2500 L/s, 최고진공도 10-10 mbar의 구현을 목표로 하는 대용량 복합 분자펌프 설계를 위한 3차원 유동해석을 실시하였다. 진공도가 10-5 mbar 이상이 되는 고진공도에서는 Knudsen 수가 102 이상이 되어러 분자간 충돌을 거의 무시할 수 있게 되며, 이때의 유체해석 방법으로서는 통상 희박기체 해석법으로 많이 쓰이는 Direct simulation Monte Carlo 방법보다, 충돌이 없는 분자의 자유운동을 모사하는 Monte Carlo 방법이 더 적합할 수 있다. 본 연구에서는 다단계 rotor와 stator로 구성되는 복합분자 내 유동장에 Monte Carlo 해석법을 적용하여 유동해석을 실시하였다. 다양한 변수의 조합에 대한 수치적 해석에서, 복합분자펌프의 성능에 영향을 미치는 중요한 설계변수는 rotor-stator의 날개각, 유동방향 회전축의 두께 변화 등, 진행방향 분자의 모멘텀에 직접적인 영향을 미치는 변수들임이 확인되었다.

• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.30 no.2
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• pp.98-111
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• 1993

Two-dimensional nonlinear free-surface wave problems are analyzed with consideration of viscosity. Navier-Stokes equation and continuity equation are solved by the application of Finite Analytic Method, and MAC scheme is used far the treatment of free surface. Surface tension effect is also considered and laminar flow is assumed. The free-surface waves in shallow water, the flows around a vortex-pair with free surface and the wave ahead of a rectangular body are simulated to test the present numerical scheme. In the shallow water problem, viscous effect due to the friction on the bottom is observed. In the second problem, the approach of a vortex-pair to the free surface is simulated to examine the interaction of vortex-pair with the free surface. In the third problem, the wave ahead of a semi-infinite floating body is simulated.

• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.37 no.3
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• pp.37-44
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• 2000

An experimental study has been carried out at circulating water channel to investigate the viscous flow around breaking waves generated by a submerged hydrofoil(NACA0012). Detailed flow measurements were made at several critical points including an incipient wave-breaking point and a fully-developed wave breaker. Particle Image Velocimetry(PIV) was employed to visualize the flow field very close to the breaker as well as at the near- and far-wake of the breaker. Generation, development and decay of the wave breaker have been investigated. It is found that PIV technique could be well applied to the complex flow field, including the vortical structures near the free surface as well as the wake of the hydrofoil.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.2 no.2
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• pp.30-37
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• 1998

This paper investigates the linear stability of wakes with special emphasis on the effect of chemical reaction. Velocity and density profiles for laminar flows are obtained from analytic profiles as well as from simulation. Wakes have two generalized inflection points and two unstable modes-sinuous and varicose modes. For analytical laminar profiles, sinuous modes are more unstable than varicose modes irrespective of density variation, which shows wakes will be destabilized by sinuous modes. Large velocity difference and density difference lead to more unstable wakes due to large momentum difference. For simulated laminar profiles, chemical reaction with stoichiometric chemistry increases temperature and stabilizes the flow due to increase in compressible reacting wades, flow becomes stable as velocity increases due to viscous dissipation.

• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.34 no.1
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• pp.41-49
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• 1997

Computational results from Navier-Stokes equations are presented for the Stokes-wave/flat-plate boundary-layer and wake for small wave steepness(Ak=0.01), including exact and approximate treatments of the viscous free-surface boundary conditions. The macro-scale flow indicate that the variations of the external-flow pressure gradients cause acceleration or deceleration of the streamwise velocity component and alternating direction of the cross flow. Remarkably, the wake displays a greater response, i.e., a bias with regard to favorable as compared to adverse pressure gradients. The micro-scale flow indicates that the free-surface boundary conditions have a profound influence over the boundary layer and near/intermediate wake. Order-of-magnitude estimates are conformed to the computational results. And appreciable errors are introduced through approximations to the free-surface boundary conditions.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.3 no.2
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• pp.10-17
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• 1999

This paper investigates the linear stability of both uniform and non-uniform density plane mixing layers with special emphasis on the effect of the wake component in the velocity profile. Velocity and density profiles for laminar flows are obtained from analytic profiles. Mixing layers with wakes have two generalized inflection points and two unstable modes-sinuous and varicose modes. For uniform density mixing layers, sinuous modes are more unstable than varicose modes, which shows wakes will be destabilized by sinuous modes. For non-uniform density mixing layers with high density in high speed flows, sinuous modes are more unstable than varicose modes. For non-uniform density mixing layers with high density in low speed flows, varicose modes can be more unstable than sinuous modes.