• 대한기계학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.70-77
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• 1986

본 논문에서는 재순환 영역이 존재하는 축대칭 난류 확산화염 구조예측의 전 단계로서, 이미 발표된 바있는 필자의 실험 데이터를 바탕으로 하여 등온유동에 서의 난류모델을 검토한다. 유선의 곡률이 큰 유동에 2방정식 모델을 적용함은 큰 결점을 보완한 수정-2방정식모델을 채택하여 실험결과와 비교, 검토하여 모델의 타당성을 조사하였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제7권3호
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• pp.248-256
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• 1995

표층밀도분류에 대한 수치계산에서 문제로 되는 것은 자유수면의 처리, 레이놀즈응력/플럭스항, 특히 난류변동성분에 미치는 부력효과 등에 관련된 것이며, 이것에 대한 보다 집중적인 연구가 필요하다. 또한, 농도장이나 온도장에서의 난류변동성분을 측정하는 데 있어서의 어려움으로 인한 실험자료의 부족으로 수치 계산으로부터 얻어진 예측결과의 충분한 검증은 이루어지지 않고 있다. 본 연구에서는 2차원 표층밀도분류에 대한 유동특성을 조사하기 위하여 난류의 비등방성을 고려하여 난류응력을 직접 계산하는 대수응력모델을 적용하여 수치계산을 행하고, 그 결과를 실험결과와 비교ㆍ검토하였다. 검토한 결과 대수응력모델은 전 영역모델은 전 영역에서 2차원 표층밀도분류의 유동특성을 양호하게 재현하였으며, 특히 부력효과로 인한 성층화가 발생하는 부력 탁월영역에서 난류유동장의 흐름특성을 합리적으로 예측함을 입증하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.136-136
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• 2019

원형 실린더를 주변 흐름에 관한 연구는 오랜 기간 유체역학 전 영역에서 모형실험이나 수치모형으로 광범위하게 연구되었다. 이 흐름은 하천의 교각이나, 바다의 시추선과 같은 수공구조물 주변에서 관측된다. 난류와 와류가 공존하는 복잡한 특성 때문에, 이 흐름은 수공학에서 유사이송, 세굴, 오염물 확산 등에 영향을 준다. 본 연구는 실험실 수로에 설치된 원형 실린더(D=9cm) 후방의 근접 와류 구간에서(x/D<5) 유속을 ADV로 측정한 후, 난류 특성을 Power Spectral Estimation(PSE)와 Singular Spectral Analysis(SSA) 방법으로 연구하였다. PSE는 샘플 스펙트럼의 한계를 보완하고자 자료를 분할하고, window 함수를 적용하여 ensemble 평균을 구하는 경험적 방법이다. PSE를 이용하여 스펙트럼을 계산한 결과, 주 흐름 및 횡방향 흐름은 Inertial subrange에서 Kolmogorov의 가정과 일치하는 추세를 보였다. 그러나 수심방향 흐름의 스펙트럼은 -5/3보다 빠르게 감소하는 추세를 보였다. Inertial subrange 스펙트럼에서 난류 에너지 소산율은 원형 실린더에서 멀어짐에 따라 감소하는 추세를 보였고, 주 흐름방향과 횡방향 흐름은 비슷한 크기를 보였다. 난류 에너지 소산율과 동점성계수를 이용하여 Kolmogorov 길이, 유속, 시간 스케일을 계산했다. 난류의 운동에너지를 계산하기 위해 Triple decomposition 방법 중 하나인 SSA를 적용하였다. SSA는 유속행렬을 이용하여 고윳값과 고유벡터를 계산하고, 유속에서 기여도가 큰 부분을 추출하는 방법이다. SSA를 통해 실린더 후방 흐름에서 와류 성분과 난류 성분을 나누었다. 횡방향 흐름은 강한 와류로 큰 기여도를 갖는 고유벡터가 나타났지만, 주 흐름과 수심방향 흐름은 상대적으로 낮은 기여도를 갖는 고유벡터가 나타났다. 와류를 제외한 흐름에서 난류 운동에너지는 실린더와 멀어짐에 따라 감소하고, 흐름 중앙에서(y/D=0) 가장 큰 값을 보였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1775-1780
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• 2009

개수로 마찰흐름 특성에 관한 연구로서 유량조사사업단(2006)의 우리나라 3대강 유역 하천 관측자료와 Jarrett(1984)의 미국 Colorado지역 하천의 관측자료로 부터 흐름특성을 구분하여 개수로 흐름의 마찰특성 또는 조도계수의 변이특성을 분석하였다. 기존 지수형 완난류 마찰계수 산정식(유동훈과 이민호,1997)의 비례상수 $\alpha$에 조도계수 n을 도입하여 실무에서 보다 편하게 적용할 수 있는 새로운 산정식을 개발하였다. 유량조사사업단의 관측자료 분석에 있어서 유량 관측시 관측지점의 수면경사 및 하상경사의 미관측으로 하천정비기본계획상에 제시된 지형으로부터 관측지점의 하상경사를 추정하였으며 1차적으로 에너지경사는 하상경사와 동일하다고 가정하였다. 이러한 가정하에 하천정비기본계획상에 제시된 Manning의 조도계수를 인용하여 관측유속과 계산유속을 비교8 분석하였다. 또한 전통적 산정식인 Ganguillet & Kutter(1869)식과 Manning(1889)식으로 부터 산정된 유속과의 비교를 통하여 조도계수 n을 추정하였고 추정된n을 도입하여 새로 개발된 지수형 마찰계수 산정식의 적용성을 입증하였을 뿐만 아니라 기존 조도계수 산정의 문제점을 제시하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.581-592
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• 2000

본 연구에서는 식생된 개수로에서의 난류 구조와 부유사 이동을 수치모의하였다. 난류폐합식으로는 $\textsc{k}-\;\varepsilon$ 난류모형을 사용하였다. 수치모의를 통해 평균유속, 난류강도, 레이놀즈 응력, 난류에너지 생성 및 소멸의 분포를 계산하였으며, 기존의 실험결과와 비교하였다. 식생에 의한 항력으로 인하여 평균유속이 전반적으로 감소되었으며, 이에 따라 난류강도와 레이놀즈 응력의 분포 역시 약화되었다. 침수식생의 경우, 식생높이보다 높은 구간에서는 전단에 의한 난류에너지 생성이 지배적이며, 식생높이 보다 낮은 구간에서는 후류에 의한 난류에너지 생성이 지배적임을 확인하였다. 또한 정수식생의 경우, 전채 수심에 걸쳐 후류에 의한 난류에너지 생성이 지배적으로 발생하였다. 대체적으로 수치모의에 의한 결과가 실험값과 유사한 양상을 보이는 것이 확인되었다. 수치모형으로부터 계산된 난류동점성계수 분포를 이용하여 부유사 보존방정식을 수치해석하였다. 식생된 개수로에서의 부유사 농도는 일반 개수로에 비해 전 수심에 걸쳐 균일하게 분포하였다. 또한 식생밀도가 증가할수록 부유사량은 감소하며, 동일한 식생밀도에 대해서는 입자의 크기가 작을수록 부유사량이 증가함을 확인하였다.

• 한국도로학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.217-228
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• 2009

연속류도로 합류영향구간에서는 본선과 다른 교통특성을 가진 연결로교통류의 합류로 차로변경 및 가감속과 같은 차량간의 불규칙한 상호작용이 발생하여 교통류의 난류현상을 야기한다. 따라서, 난류현상은 운행상태를 고려하여 연속된 지점간의 불안정한 교통특성으로 판단하여야 한다. 본 연구에서는 합류영향구간에 차로-지점별 검지기를 설치하여 시공간적으로 연속된 교통자료를 구축하였으며, 지점간에 유의한 속도변화를 판단하는 기준으로 최소유의차(LSD) 통계값을 산정하여 난류현상을 분석하였다. 분석결과, 합류영향구간 난류현상은 운행상태에 따라 발생권역 및 심각도가 변화되는 것으로 나타났다. 이에 따라 난류현상에 의한 최대 합류영향권역은 교통량이 증가하는 혼잡전 운행상태에서 보여지며, 속도변화특성에 따라 상류 100m$\sim$하류 100m의 "감속구간"과 하류 100m$\sim$하류 400m의 "감속속도유지 및 가속구간"으로 구분할 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제2권2호
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• pp.56-63
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• 1998

본 논문에서는 주유동의 난류강도 변화에 따른 복합각도로 분사되는 단일 막냉각홀 주위에서의 국소 열/물질전달계수 특성을 살펴보기 위하여 실험을 수행하였다. 단일 막냉각홀 시편은 평면에 대하여 $30^{\cire}$의 경사각을 가지고 있으며, 횡방향으로는 주유동에 대해 $45^{\cire}$의 각도로 분사하여 복합각도 분사시 주유동의 난류강도 변화에 따른 효과를 살펴보았다. 또한 막냉각제트의 분사율을 0.5에서 2.0까지 변화시켜가며, 주유동의 높은 난류강도조건에서 분사율 변화시 막냉각홀 주위의 열/물질전달특성에 미치는 효과를 살펴보았다. 주유동의 난류강도를 변화시키기 위하여 막냉각홀 상류에 난류발생격자를 설치하였다. 격자를 설치하지 않은 경우, 주유동의 난류강도는 0.5%이며, 난류발생격자의 종류 및 설치위치를 달리하여 난류강도를 3%에서 10%까지 변화시켜가며 실험하였다. 막냉각홀 주위에서 국소적인 열/물질전달계수 값을 얻기 위하여 물질전달 실험방법인 나프탈렌 승화법을 사용하였다. 주유동의 난류강도가 낮은 경우 분사홀 주변에서 막냉각제트 혹은 주유동에 의한 열/물질전달 촉진영역이 뚜렷한 경계를 갖지만, 난류강도가 증가하면서 전 영역에 걸쳐 열/물질전달이 촉진되었으며 주유동과 막냉각제트의 활발한 혼합작용으로 인해 영역의 구분이 점차 소멸되었다. 또한 주유동의 높은 난류강도 효과는 막냉각제트의 분사율이 높은 경우 뚜렷이 나타났다.

• 대한기계학회논문집
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• 제9권6호
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• pp.732-742
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• 1985

본 논문에서는 이 2차원 재부착분류(본문에서는 stepped wall jet라 명명함) 유동장을 재부착상류 부분, 재부착점 근방, 재부착 이후의 재발전 벽면분류 지역의 세 영역으로 구분하여 재부착 길이, 평균속도, 벽면정압을 측정하고 on-line에 의한 디지 틀 데이터 처리기법을 이용하여 난류강도, 레이놀즈 전단응력, 속도의 3승적(triple velocity product), integral length scale, Taylor's microscale 등을 실험적으로 구 하여 재부착 상류 부분에서는 자유분류와 비교하고, 재부착 이후에서는 2차원 벽면분 류와 비교하기로 한다.그리하여 초기 교란을 받는 분류가 벽면에 재부착하여 2차원 벽면분류로 재발전되어 가는 과정에 있어서의 평균 유동장과 급격한 변화를 갖는 난류 특성을 상세히 조사하여, 보다 일반적으로 적용될 수 있는 난류모델을 개발함에 있어 서 실험적인 자료를 제공하고자 한다. Fig. 1은 본 실험의 유동장에 대한 개약도를 보여주고 있다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제5권4호
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• pp.57-62
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• 2002

본 연구는 크기와 형상이 동일한 2차원 모래언덕이 계속해서 이어지는 2차원 난류유동장의 해석에 관한 연구이다. 실험은 완전발달 유동장이 형성된 Flume에서 PIV를 사용하여 진행되었다. 모래언덕의 모형은 강화유리로 제작되었으므로 그 형상은 흐름에 의하여 변하지 않는 경우이다. 연구를 통하여 모래언덕을 지나는 유동의 일반적인 특성들을 재확인할 수 있었는데, 여기에는 재순환영역의 크기, 유통박리 영역과 재부착영역 등이 포함된다. 언덕의 정상 (y/h=1) 부근을 따라 유동방향으로 난류와 와도가 매우 크게 얻어졌으며, 뚜렷이 구별되지는 않지만 y/h=2 부근에는 그 전 언덕들로부터 전달되어진 난류유동특성을 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제2권3호
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• pp.20-35
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• 1998

벽면을 통한 유체의 유동이 있는 난류운동장의 특성을 분석하였다. 벽면을 통한 유체의 유동은 유출과 유입의 경우를 포함하여 Re$_{w}$ 의 절대크기가 0~160으로 다양하며 입구에서의 $Re_{in}$도 3${\times}$$10^3$에서 8${\times}$$10^4$까지 넓은 범위를 대상으로 하였다. 벽면을 통한 유체의 유동은 벽면 경계층의 변화를 초래하고 이에 따라 난류 유동장의 급격한 변화를 일으켜 벽면을 포함한 전 유동장의 특성을 변화시킨다. 이러한 복잡한 유동장을 올바로 예측하기 위하여 난류운동에너지 소산율 방정식의 자 항에 대한 모델을 개선한 수정 $\kappa$-$\varepsilon$ 모델을 도입하였으며 기존의 난류모델과의 비교를 통하여 성능 검증을 시도하였다. 해석을 통한 분석결과로부터 수정 $\kappa$-$\varepsilon$ 모델은 벽면을 통한 유체유동이 있는 복잡한 유동장을 올바로 예측할 수 있음을 알 수 있었다. 따라서 수정 $\kappa$-$\varepsilon$ 모델을 이용하여 다양한 경우의 벽면 및 입구 조건을 갖는 난류유동장을 해석할 수 있을 것으로 판단된다.단된다.