• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.37 no.8
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• pp.729-736
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• 2009

In order to understand flow characteristics and flight mechanism of hummingbird's flapping flight, two-dimensional numerical analysis is carried out on the flapping motion of hummingbird, Selasphorus rufus. Hummingbird's flapping wing motion is realistically modeled from wind tunnel experimental data to perform numerical analysis. Numerical simulation shows that, as freestream velocity changes, wing trajectory is also adjusted and it substantially affects lift and thrust generation mechanism. According to this tendency, flight domain is separated as "low speed" and "high speed" regime, and each flight domain is studied for physical understanding. As a result, the lift generation during downstroke can be explained by the well-known effects, such as leading edge vortex effect, delayed stall, wake capture and so on. In addition, the lift generation during upstroke, the unique character of hummingbird, is also examined by detailed flow analysis. The thrust generation mechanism is investigated by examining the hummingbird's wing bone structure, vortex generation pattern and the resulting pressure gradient.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.11 no.3
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• pp.1-6
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• 2007

A 3-tonf-class high pressure sub-scale combustor was designed and manufactured to study the performance improvement of combustor. The combustor consists of a combustion chamber with film cooling, thermal barrier coating and water cooling channels to prevent thermal demage of the hardware and an injector head with 37 coaxial swirl injectors. Hot-firing tests were carried out at the design point with varying flow rate for film cooling. The test result revealed that the increase of film cooling flow rate decreases the combustion performance, but in the cases of similar film cooling flow rates, the combustion performance is dependent on the mixture ratio of main injector excluding the film cooling flow rate.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.31 no.4
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• pp.209-220
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• 2019

Even though the scale of hard structures for beach stabilization should carefully be determined such that these structures do not interrupt the great yearly circulation process of beach sediment in which the self-healing ability of natural beach takes places, massive hard structures such as the submerged breakwater of wide-width are frequently deployed as the beach stabilization measures. On this rationale, asymmetric ripple mat by Irie et al. (1994) can be the alternatives for beach stabilization due to its small scale to replace the preferred submerged breaker of wide-width. The effectiveness of asymmetric ripple mat is determined by how effectively the vortices enforced at the contraction part of flow area over the mat traps the sediment moving toward the offshore by the run-down. In order to verify this hypothesis, we carry out the numerical simulations based on the Navier-Stokes equation and the physically-based morphology model. Numerical results show that the asymmetric ripple mat effectively capture the sediment by forced vortex enforced at the apex of asymmetric ripple mat, and bring these trapped sediments back to the beach, which has been regarded to be the driving mechanism of beach stabilization effect of asymmetric ripple mat.

• Journal of Korean Society of Disaster and Security
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• v.11 no.2
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• pp.61-67
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• 2018

Scour protection methods can be categorized as two types: The first is to reduce the horseshoe and wake vortices which are the main reasons for local scour. Either small cylindrical structures or separated vertical deflectors can be placed in front of the pier or the horizontal deflector (or collar) can be attached to the pier like the spoiler to reduce the dynamics of vortical structures. The second is to employ the protection layer to keep the bed material in place, which is a common method with a merit of immediate effect by using block mat or tetrapod. This study examined the effect of scour reduction using the former method. The relationship between the reflector interval and reduction of scour was not clear. It is assumed that the width of the reflector is somewhat correlated with the reduction of the scour. As the KC numbers increases, the Effect of Scour reduction rate is shown to decrease. Also, Scour reduction rate showed a rapid change at $U_R=25$ or KC = 8.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.89-89
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• 2022

하천 합류부에 지천이 유입되는 경우 복잡한 3차원적 흐름 구조를 발생시키고 이로 인해 유사혼합 및 지형 변화가 활발히 발생하게 된다. 특히, 하천 합류부에서 부유사 거동은 하천의 세굴과퇴적, 하천 지형 변화, 하천 생태계, 하천구조물 안정성 등에 직접적으로 영향을 미치기 때문에 이에 대한 정확한 분석이 하천 관리 및 재해 예방에 필수적인 요소이다. 기존의 하천 합류부 부유사 계측 자료들은 재래식 채취 방식으로 수행되어 시공간적 해상도가 매우 낮아서 실측 자료만으로 합류부에서 부유사 혼합을 분석하기에는 한계가 존재하기에 대하천의 부유사 혼합 거동 해석에 수치모형이 주로 활용되어 왔다. 본 연구에서는 하천 합류부에서 부유사 거동을 공간적으로 정밀하게 분석하기 위해 드론 기반초분광 영상을 활용하여 하천 합류부에 최적화된 부유사 계측 방법론을 제시하였다. 현장에서 계측한 초분광 자료와 부유사 농도간의 관계를 구축하기 위하여 기계학습모형인 랜덤포레스트(Random Forest) 회귀 모형과 합류부에서 분광 특성이 다른 두 하천의 특성을 정확하게 반영하기 위한 가우시안 혼합 모형 (Gaussian Mixture Model) 기반 초분광 군집화 기법을 결합하였다. 본 연구에서 구축한 방법론을 낙동강과 황강의 합류부에 적용한 결과, 초분광 군집을 통해 두하천 흐름의 경계층을 명확히 구별하였으며, 이를 바탕으로 지류와 본류에 대해 각각 분리된 회귀 모형을 구축하여 복잡한 합류부 근역 경계층에서의 부유사 거동을 보다 정확하게 재현하였다. 또한 나아가서 재현된 고해상도의 부유사 공간분포를 바탕으로 경계층에서 강한 두 흐름이 혼합되어 발생한 와류(Wake)가 부유사 혼합에 미치는 영향을 규명하였고, 하천 합류부에서 발생하는 전단층의 수평방향 대규모 와류가 부유사 혼합 양상에 지배적 영향을 미치는 것으로 확인하였다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.47 no.7
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• pp.489-498
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• 2019

The airloads and structural loads of Light Civil Helicopter (LCH) rotor are investigated using a loose CFD/CSD coupling. The structural dynamics model for LCH 5-bladed rotor cwith elastomeric bearing and inter-bladed damper is constructed using CAMRAD-II. Either isolated rotor or rotor-fuselage model is used to identify the effect of the fuselage on the aeromechanics behavior at a cruise speed of 0.28. The fuselage effect is shown to be marginal on the aeromechanics predictions of LCH rotor, though the effect can be non-negligible for the tail structure due to the prevailing root vortices strengthened by the fuselage upwash. A lifting-line based comprehensive analysis is also conducted to verify the CFD/CSD coupled analysis. The comparison study shows that the comprehensive analysis predictions are generally in good agreements with CFD/CSD coupled results. However, the predicted comprehensive analysis results underestimate peak-to-peak values of blade section airloads and elastic motions due to the limitation of unsteady aerodynamic predictions. Particularly, significant discrepancies appear in the structural loads with apparent phase differences.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.52 no.4
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• pp.265-277
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• 2019

The objective of this study was to develop and verify an effective vortex typed nonfilter nonpoint source pollution reduction device. To verify this pollution reduction device, a total of twelves scenarios (three rainfall intensities${\times}$two states${\times}$two steps) of experiments were conducted using pollutants. First, simulated inflow (rainfall intensity 2.5 mm/hr: $0.00152m^3/s$, rainfall intensity 3.395 mm/hr: $0.00206m^3/s$, rainfall intensity 6.870 mm/hr: $0.00326m^3/s$) was calculated. Second, pollutants (mixture of 25% of four particle sizes) were selected and injected. Third, pollutant removal efficiencies of this device at its initial state and operating states were measured. As a result of analysis based on rainfall intensity, the concentration of pollutants was decreased by the device at initial and operating states at all rainfall intensities. Its pollutant removal efficiency was more than 80%, the standard set by the Ministry of Environment. Its pollutant removal efficiency was gradually increased over time, reaching approximately 90%. Its pollutant removal efficiency was higher in its operating state than that in its initial state. Therefore, nonpoint source pollutants can be effectively removed by this vortex typed nonpoint source pollution reduction device developed in this study.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.953-958
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• 2005

최근 들어 다양한 산업에서 3차원 수치해석을 이용하는 영역이 넓혀지고 있다. 국내에서도 3차원 수치해석을 이용하여 댐이나 정수처리시설 설계 등 수리분야에 적용하였고, 점점 그 이용이 확대되고 있다. 특히 교량 및 수제 등의 수공구조물로 인한 주변 흐름형상은 2차원 해석이 불가능하여 현재 수리모형실험을 통한 해석이 주를 이루고 있다. 이에 본 연구에서는 현재 3차원 수치해석에 많이 이용되는 상용모델인 FLOW-3D를 이용하여 3차원 흐름에 대한 수치해석을 수행하였으며 수리모형 결과와 비교하여 적용성을 검토하였다. 그 결과 모의 및 실험결과 수리모형과 수치모의 결과는 서로 비슷한 흐름양상을 보이고 있었다. 또한 조도계수(Roughness)를 매개변수로 하여 다양한 상태에서의 FLOW-3D의 민감도를 검토하였으나 실제 흐름과는 상이함을 보였다 또한 다양한 난류모형을 적용하여 그 결과를 실제 흐름과 비교해보았다. 그 결과 3차원모형에서는 교각 후면부와 좌, 우측면부에서의 흐름이 실제 수리 모형과는 상이한 결과를 보이는데 이는 FLOW-3D의 벽 경계 및 와류에 대한 난류모델에 따른 수치해석적인 차이로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.182-182
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• 2011

2010년 9월 21일 오전부터 서울과 인천 등 수도권 지역에 최대 200mm가 넘는 집중호우가 내렸다. 이로 인해 도림천에서는 하천 복원 공사가 한창이었으나, 공사가 진행된 지점에서 자연형하천 공법의 훼손이 심각하게 발생하였다. 본 연구에서는 집중호우로 인한 자연형하천 공법의 훼손 현황을 현지조사를 통해 살펴보고, 이의 원인을 검토, 분석하여 복구대책 수립에 지침이 되도록 하였다. 자연형하천 공법의 훼손은 주로 하천의 수리적인 안정성을 고려하지 않고 설치함으로써 인위적으로 흐름에 지장을 초래하기 때문에 발생하였다. 흐름의 유속을 고려하지 않는 수생식물 식재, 하도 내에 설치된 진입계단, 전망데크, 불투수성의 자전거길 및 저수호안공의 훼손은 추후 흐름의 유속과 와류 등을 고려한 수리적인 안정성 확보가 중요함을 시사하였다. 한편, 저수호안에 식재한 갯버들+자연석 호안공은 이번 호우에도 어느 정도 대응 가능하였음을 감안할 때, 흐름의 유속이 빠르다고 하여 자연석 호안공을 시멘트로 메워 식생을 도입하지 않았던 공법에 대한 재검토가 필요함을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.332-335
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• 2011

바람에 의해 발생하는 장대교량의 진동현상은 버펫팅과 와류진동 그리고 플러터 등으로 구분할 수 있으며, 특히 설계풍속에 해당하는 강풍에 안전한 교량을 설계하는 것이 주된 관심사항이다. 이러한 장대교량의 공기역학적인 안정성 검토에 사용되는 플러터 계수를 풍동실험을 통하여 산정하였다. 본 논문에서는 일반적인 플레이트 거더교의 강풍에 대한 안정성을 검토하기 위하여 풍동실험을 수행하였으며, 자유진동 기법과 강제진동 기법을 사용하여 추출한 플러터 계수를 비교하였다. 자유진동 기법은 교량단면에 초기변위를 주어 상하 및 회전 진동을 하는 교량단면의 변위를 측정한 후 system identification 기법으로 플러터 계수를 구하게 된다. 그리고 강제진동 기법은 상하방향의 강제진동과 회전방향의 강제진동 실험을 독립적으로 수행하여 교량단면에 작용하는 풍하중과 단면의 진동을 분석함으로써 플러터 계수를 추정하게 된다. 그리고 플러터 계수의 비교를 통하여 강제진동 기법과 자유진동 기법의 장단점을 분석하였다.