• 대한기계학회논문집
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• 제19권9호
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• pp.2297-2307
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• 1995

An experimental study on the structure of a separated shear layer downstream of the backward-facing step has been performed by examining mean flow and turbulent quantities in terms of free stream turbulence. When free stream turbulence exists, the entrainment rate of the separated shear layer and the flow rate in the recirculation region are enhanced, resulting in shorter reattachment length. The production and diffusion terms in the turbulent kinetic energy balance are shown to increase more than the dissipation term does. Rapid decrease of the pressure-strain term in the shear stress balance implies the enhancement of the three-dimensional motion by free stream turbulence.

• 설비공학논문집
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• 제7권1호
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• pp.81-88
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• 1995

Fully developed turbulent flow through three concentric annuli with both the rough inner and outer walls was experimentally investigated for a Reynolds number range Re=15,000-85,000. Measurements were made of the pressure drop, the positions of zero shear stress and maximum velocity, and the velocity distributions in annuli of radius ratios, ${\alpha}=0.26$, 0.4 and 0.56, respectively. The experimental results showed that the positions of zero shear streess and maximum velocity were only weakly dependent on the Reynolds number. It was also found that the position of zero shear stress was not coincident with that of maximum velocity. Furthmore, the former was influenced more sensitively than the latter on the square-ribbed roughness along the axial direction.

• 한국분무공학회지
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• 제4권4호
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• pp.38-45
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• 1999

The near field structure of round turbulent jets with initially asymmetric velocity distribution is investigated experimentally. Experiments were carried out using a constant temperature hot-wire anemometry system to measure streamwise velocity in the jets. The measurements were undertaken across the jet at various streamwise stations in a range starting from the jet exit plane and up to a downstream location of twelve diameters. The experimental results include the distribution of mean and instantaneous velocities, vorticity field, turbulence intensity, and the Reynolds shear stress. The asymmetry of the jet exit plane was obtained by using circular cross-section pipes with a bend at the upstream of the exit. Three pipes were used for this study: A straight pipe, 90 and 160 degree-bended pipes. Therefore, at the upstream of the pipe exit, the secondary flow through the bend and the mean streamwise velocity distribution could be controlled by changing the curvature of pipes.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 춘계학술대회
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• pp.1863-1868
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• 2004

The present study concerns a computational study of fully developed laminar flow of a Newtonian fluid through an eccentric annulus with a combined bulk axial flow and inner cylinder rotation. This study considers the identical flow geometry as in the calculation of Escudier et $al.^{(3)}$ An unexpected feature of the calculations for eccentricity ${\varepsilon}$)0.7 is the appearance of a second peak in the axial velocity, located in the narrowing gap. The distribution of the axial component of the surface shear stress has a maximum in the narrowing gap and a minimum in the widening gap.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권8호
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• pp.783-789
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• 2012

본 연구에서는 나선형 튜브내의 난류 열전달 및 하중 특성을 수치해석 방법을 이용하여 파악하였다. 열교환기와 같은 공학적 설비에서 관내 열전달을 향상시키기 위해 튜브의 형상을 나선형으로 설계한다. 이에 나선형 튜브내의 열전달 및 난류 특성에 대한 많은 실험적 연구가 이루어 졌으나, 대부분의 연구가 압력 강하 및 열전달 상관관계에 초점이 맞추어 진행되었다. 나선형 튜브내의 유동은 원심력에 의해 튜브 바깥쪽에서는 상대적으로 높은 열전달 및 전단응력이 발생하지만, 안쪽에서는 낮은 열전달 및 전단응력이 발생하게 된다. 따라서 본 연구에서는 튜브의 원주방향으로 발생하는 전단 응력 및 Nusselt 수의 변화를 Reynolds 수와 나선 코일의 지름을 변경하며 정량적으로 살펴보았다. 나선 코일 안쪽에서 국부적인 전단응력과 열전달율이 크게 낮게 특정되었으며, 이는 튜브 재질의 안정성에 영향을 미칠 것으로 판단되었다. 또한 본 연구에서는 마찰계수와 Nusselt 수에 대한 기존 상관관계식을 검증하였으며, 직관에서의 마찰계수와 Nusselt 수의 상관관계식이 나선형 튜브의 형상에도 적용될 수 있음을 관측하였다. 본 연구의 결과는 열교환기나 증기발생기의 안전성 평가를 위해 중요한 데이터로 활용될 수 있을 것이다.

• 대한기계학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.599-606
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• 1988

본 연구에서는 공기와 물을 사용한 근사수평 반류성층유동에서의 계면파 구조 를 측정하였다. 3차원파 영역내의 유동조건하에서 탐침접촉법을 이용하여 계면파의 액막분포도를 구하였으며 Gauss 모델과 비교분석하였다. 또 이 분포도에서 파의 구 조와 관련된 통계치, 즉 평균액막두께, 파진폭, 파고 교란강도등을 계산하여 유동조건 에 따른 경향을 분석하였다. 본 연구와 병행하여 계면전단응력과 계면마찰계수에 관 한 실험을 수행하였는데 이 결과와 계면파 구조와의 상호연관성도 고찰하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제27권7호
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• pp.920-928
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• 2003

The objective of the present study was to investigate the characteristics of flow and wall shear stress under steady and pulsatile flow in the aneurysm. The numerical simulation using the software were carried out for the diameter ratios ranging from 1.5 to 3.0, Reynolds number ranging from 900 to 1800 and Womersley number, 15.47. For steady flow, it was shown that a recirculating vortex occupied the entire bulge with its core located closer to the distal end of the bulge and the strength of vortex increased with increase of the Reynolds number and diameter ratio. The position of a maximum wall shear stress was the distal end of the aneurysm regardless of the Reynolds number and diameter ratios. For the pulsatile flow, a recirculating flow at the bulge was developed and disappeared for one period and the strength of vortex increased with the diameter ratio. The maximum values of the wall shear stress increased in proportion to the diameter ratio. However, the position of a maximum wall shear stress was the distal end of the aneurysm regardless of the diameter ratios.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2000년도 춘계학술대회논문집A
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• pp.900-907
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• 2000

The three-dimensional turbulent flow in curved pipes susceptible to flow-accelerated corrosion has been analyzed numerically to predict the pressure and shear stress distributions on the inner surface of the pipes. The analysis employs the body-fitted non-orthogonal curvilinear coordinate system and a standard $ {\kappa}-{\varepsilon}$ turbulence model with wall function method. The finite volume method is used to discretize the governing equations. The convection term is approximated by a high-resolution and bounded discretization scheme. The cell-centered, non-staggered grid arrangement is adopted and the resulting checkerboard pressure oscillation is prevented by the application of a modified version of momentum interpolation scheme. The SIMPLE algorithm is employed for the pressure and velocity coupling. The numerical calculations have been performed for two curved pipes with different bend angles and curvature radii, and discussions have been made on the distributions of the primary and secondary flow velocities, pressure and shear stress on the inner surface of the pipe to examine applicability of the present analysis method. As the result it is seen that the method is effective to predict the susceptible systems or their local areas where the fluid velocity or local turbulence is so high that the structural integrity can be threatened by wall thinning degradation due to flow-accelerated corrosion.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.386-386
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• 2015

담수가 해수에서 흘러드는 하구에서는 성층이 관측되며 이것은 난류의 미세구조를 변화시키는 주요 원인으로 작용한다. 이러한 성층화 현상은 하구 내 부유사의 군집인 하구 최대혼탁수(Estuarine Turbidity Maximum, ETM)의 형성에 영향을 주게 된다. 본 연구는 성층의 하구 최대 혼탁수 생성 메커니즘에 관심을 두고 수치모델링을 활용한 미세 난류의 부유사 거동 분석에 초점을 두었다. 성층과 전단응력 사이의 난류 혼합을 대표하는 유동인 켈빈-헬름홀츠 불안정성(Kelvin-Helmholtz Instability)을 도입하고 성층 경계면 근처에서 부유사의 이송을 높은 레이놀즈수(Reynolds number) 유동에서 RANS(Reynolds-averaged Navier-Stokes Simulation)보다 다양한 규모의 에너지 획득이 가능하여 미세 난류 구조 재현에 장점을 갖는 Large-eddy Simulation(LES)를 활용하여 모사하였다. 여기에서, 부유사는 주위 유동의 물리적 특성 변화에 영향을 미치지 않는 Passive scalar로 가정하였으며 $6^{th}$-order Lagrangian 다항식 보간법을 적용하여 입자의 이동 속도를 계산하고 이를 시간에 대해 적분함으로써 이동 궤적을 추적하였다. 수치 모델 결과 Lock-exchange 유동 내에서 켈빈-헬름홀츠 불안정성이 발생함에 따라 경계면 주위에 위치한 부유사가 billow 내에서 트랩핑(trapping)되는 것을 보여주어 KH-billow 혹은 braids 내의 미세 난류에 의한 영향이 확인되었다. 본 연구에서는 LES를 활용하여 성층류 및 성층류 내의 부유사 혼합을 모사하여 난류의 정도에 따른 이동 궤적의 차이에 대해서 분석함으로써 성층의 난류 강도 저하에 따른 부유사의 군집으로의 영향에 대해 서술한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권7호
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• pp.585-595
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• 2011

사각형 및 원형 출구 형상 synthetic jet의 수치적 연구를 통하여 유입류가 존재할 경우 평판에서의 유동 구조 및 유동 제어 효과를 분석하였다. 사각형 출구 형상의 경우, jet 직후에 강한 vortex가 생성되지만 주변에 적은 momentum을 공급하기 때문에 유입류 방향으로 갈수록 유동제어 효과가 감소하게 된다. 원형 출구 형상의 경우, 규칙적인 vortex의 형태가 slot 중앙부터 끝까지 나타나고 보다 멀리까지 jet vorticity의 영향이 미치게 된다. 유동제어 효과를 예상하기 위하여 위치 별 wall shear stress를 비교하였다. 이에 원형 출구 형상이 사각형 출구 형상보다 유동제어 효과가 더 클 것으로 판단된다. 또한 최적의 원형 출구 형상을 도출하기 위하여, hole gap과 diameter의 변화에 따른 유동 구조 및 유동 제어 효과를 비교 분석하였다. 그 결과, hole diameter와 gap를 고려하여 원형 출구 형상을 설계할 경우 유동제어 효과를 극대화 할 수 있음을 밝혔다.