• 한국해양공학회지
• /
• 제4권1호
• /
• pp.62-70
• /
• 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.

• 한국군사과학기술학회지
• /
• 제2권2호
• /
• pp.279-286
• /
• 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.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 1999년도 제12회 학술강연회논문집
• /
• pp.23-23
• /
• 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.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산구조공학회 1994년도 가을 학술발표회 논문집
• /
• pp.191-200
• /
• 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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.105.2-105.2
• /
• 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.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제30권2호
• /
• pp.98-111
• /
• 1993

2차원 비정상 비선형 자유표면파를 해석하고 자유표면파에서의 점성효과를 관찰하였다. 유동장내의 Navier-Stokes 방정식과 연속방정식을 풀기 위해 유한해석법을 적용하였고, 자유표면의 처리를 위해 MAC 기법을 적용하였다. 그리고, 자유표면에서는 표면장력을 고려한 경계조건을 적용하였으며, 층류에 대한 점성효과만을 고려하였다. 계산모델은 천수역에서의 점성영향, 자유표면 근처에서의 보오텍스 쌍(vortex-pair)의 거동 및 전진하는 부유체 앞에서의 자유표면파문제 등이다. 천수역문제에서는 바닥과의 마찰에 기인한 자유표면파의 변화를 고찰하였으며, 특히 고립파에 대한 적용으로서 파고의 감소정도, 수직벽면에서의 파상승(wave run-up) 및 수심의 변화로 인한 유장변화 등을 살펴보았다. 보오텍스 문제에서는 보오텍스의 이동에 따른 자유표면주위의 유동변화를 관찰하였으며, 사각부유체 주위의 유동문제에서는 전진속도의 차이에 따른 자유표면파의 차이 및 물체주위의 유동특성을 관찰하였다.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제37권3호
• /
• pp.37-44
• /
• 2000

수면 하에서 정속으로 움직이는 MACA0012 수중익에 의하여 생성되는 정상파 및 쇄파에 대한 실험적 연구를 회류수조에서 수행하였다. 실린더의 몰수깊이에 따른 자유표면 파형을 관측하였고, PIV를 이용하여 수중익과 자유표면 사이 유동장의 순간속도와 평균속도를 계측한 후 와도분포를 구하였다. 쇄파의 발생, 전개 그리고 소멸과정을 조사하였고, 특히 자유표면 부근의 와류 구조와 같은 복잡 순간유동장의 가시화를 통하여 수중익과 쇄파 간의 상호작용을 해석하고자 하였다. 본 실험으로 PIV 계측기법은 조선해양공학의 다양한 연구분야에 훌륭히 적용될 수 있음을 보았고 더욱이 정량적인 해석이 필요한 실험에도 사용이 가능함을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제2권2호
• /
• pp.30-37
• /
• 1998

연소 반응을 가지는 비압축성 및 압축성 후류유동에 대하여 선형 불안정성 해석을 수행하였따. 기본유동의 속도장 및 온도장은 해석적 함수 및 연소 반응을 포함하는 유동 계산의 결과를 사용하였다. 후류유동은 두 개의 변곡점을 가지며 sinuous mode와 varicose mode의 두 개의 불안정성 모드가 존재한다. 후류유동에서는 sinuous 모드가 varicose 모드보다 더 불안정하여 자유 유동에 가까운 위상 속도를 가지는 sinuous 모드에 의해 지배된다. 해석적 함수의 형태를 가지는 후류 유동의 경우 속도구배가 클수록, 밀도구배가 클수록 운동량의 차이가 커지므로 더욱 불안정하여진다. 계산되어 일관된 유동장과 온도장을 사용한 비압축성과 압축성 후류유동의 경우 모두 완전연소에 가까울수록 유동장의 온도가 증가하고 유체의 점성의 증가로 유동이 안정되어진다. 압축성 후류유동의 경우에는 유속이 증가함에 따라 점성소산에 의한 열발생으로 유동이 안정되는 경향을 보인다.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제34권1호
• /
• pp.41-49
• /
• 1997

작은 파 기울기(Ak=0.01)를 갖는 Stokes 파/평판의 경계층 및 반류에 대하여 엄밀 및 근사 자유표변 경계조건을 적용하여 Navier-Stokes 식을 수치해석하였다. 거시유동에서는 외부 흐름 압력 변화가 유선방향의 속도 성분을 가속 혹은 감속시키며 교차 유동의 방향 변화를 야기시킨다. 특히 반류는 역(逆)압력기울기 영역에서보다 순(順)압력기울기 영역에서 그 반응이 크며 정수 중에서의 값을 평균치로 하지 않고 편향되는 반류 편향 특성을 갖는다. 미시유동에서는 자유표면 경계조건이 경계층 및 근접/중간 반류영역에서 큰 영향을 미친다. 차수크기 추정은 계산 결과와 잘 일치하였으며 근사 자유표변 경계조건은 상당한 오차를 유발시킴을 알 수 있다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제3권2호
• /
• pp.10-17
• /
• 1999

후류손실을 가지는 혼합 전단층에 대하여 밀도변화가 없는 유동 및 밀도변화가 있는 유동의 선형 불안정성 해석을 수행하였다. 기본유동의 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. 밀도구배가 존재하나 빠른 자유유동의 밀도가 높은 경우에는 밀도가 균일한 경우와 마찬가지로 sinuous모드가 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 주파수가 변함에 따라 분지되어지는 경향을 보인다.