• 대한토목학회논문집
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• 제26권6B호
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• pp.641-649
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• 2006

본 연구에서는 PIV를 이용하여 측정한 평균유속장의 실험결과에 근거하여 10의 종횡비를 갖는 3차원 순수사각형제트의 거동을 고찰하였다. 장축상의 횡분포에서 안장형 분포가 관찰되었다. 점원개념으로부터 유도된 이론적인 중심선유속의 식은 측정된 중심선유속과 잘 일치하였으며 원류핵영역, 2차원영역, 그리고 축대칭영역의 분할을 제시하였다. 이러한 이론적인 중심선유속의 감소에 의해 분할된 2차원영역의 범위가 천이영역에 비해 상대적으로 작게 관찰되었다. 작은 종횡비를 갖는 사각형제트의 거동이나 실제 해양의 깊은 수심에서 다공확산관을 통해 방류되는 하 폐수의 거동을 예측하기 위한 2차원모형의 적용은 2차원영역을 지난 천이영역과 축대칭영역에서 중대한 오차를 야기할 수 있다. 2차원영역에서 가우스 상수가 보존되는 경향을 보였으며 2차원영역의 끝 지점에서 확장률이 감소함을 알 수 있었다. 중심선유속으로 무차원화 된 중심선 난류 강도는 초기에 급격히 증가하였고 높은 레이놀즈수에서 상대적으로 높은 난류강도를 보여주었다.

• 동력기계공학회지
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• 제9권4호
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• pp.31-38
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• 2005

육상 수조식 양식장은 해수를 끌어들여 어류를 기르는 데 사용된다. 본 연구는 사각 수조 내의 다양한 기하학적 관계와 유동에 대한 유동 특성을 도출하였다. 수치해석은 유한 체적법과 SIMPLE 기수법은 수치해석법을 활용하였으며, 비압축성 유체와 3차원 표준 $k-{\varepsilon}$난류 모델을 적용하였다. 속도 분포, 온도 분포에 대한 정보를 확보하였다. 실험과 수치해석의 결과가 정성적으로 잘 일치함을 보였다. 양식장의 깊이가 증가함에 따라 바닥 쪽의 유동이 더욱 안정됨을 확인하였다. 이는 각종 배설물 등의 정체현상으로 연결될 수 있음을 확인하였다. 수조내의 온도는 유입구의 초기 온도가 중요하며, Re 수가 증가할수록 온도는 상승하고 유입구의 반대 벽면 근처의 온도가 유입구 보다 증가함을 알 수 있었다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제19권6호
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• pp.606-613
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• 2007

본 연구에서는 2차원 수리모형실험을 통해 직립 구조물에 의한 권파와 이로 인해 발생하는 처오름과 월파 유속장을 측정하고, 그 결과를 이용하여 월파의 속도분포를 위한 경험식을 구하였다. 구조물 주위에서의 쇄파에 의한 월파는 넓은 기포화된 지역을 형성하며 다위상 상태가 된다. 이와 같은 구조물 주위에서의 처오름과 월파흐름의 유속을 측정하기 위하여 PIV(particle image velocimetry)기법을 사용하였으며, 기포화된 흐름영역은 PIV기법의 변형된 기법을 고안하여 측정하였다. 두 기법을 이용하여 측정된 유속장으로부터 구조물 주위에서의 3가지의 주된 위상인 쇄파, 처오름 그리고 월파의 최고유속을 알 수 있었다. 또한, 구조물의 상부로 월파된 유체흐름의 최대유속분포는 비선형적인 단면을 보여주고 시간별 최대유속은 주로 유체의 전면부에서 일어남이 관측되었다. 차원해석을 통해 무차원화된 유속분포로 부터 구조물 상단에서의 월파유속 분포가 유사단면을 갖는다는 것을 확인하였으며, 이를 이용하여 월파의 유속분포를 위한 실험적 경험식을 제시하였다.

• 설비공학논문집
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• 제17권2호
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• pp.110-116
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• 2005

This paper deals with interaction between two bubbles or particles and flow around them, visualized by a moving object flow image analyzer(MOFIA) consisting of a three-dimensional (3D) moving object image analyzer(MOIA) and two-dimensional particle image velocimetry(PIV). The experiments were carried out for rising bubbles or particles of various densities, sizes, and/or shapes in stagnant water in a vertical pipe. In the MOFIA employed, 3D-MOIA was used to measure particles or bubbles motion and PIV was used to measure fluid flow, The experimental results showed that the interaction was characterized by the shape, size and density of two particles or bubbles.

• 해양환경안전학회지
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• 제23권2호
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• pp.200-207
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• 2017

선박에서 제어판을 가지는 목적은 선박의 운동을 제어하는데 있다. 제어판은 단동타의 형태일수도 있고 고정된 부분과 이동하는 부분의 조합에 의해 구성될 수도 있다. 이러한 제어판은 그 고유의 목적에 맞도록 역할을 수행하는 기능을 가지며, 유체와 상대적인 운동과 원초적인 기능에 의해 조정력을 증가시키는 것이다. 이러한 힘과 모멘트는 영각의 변화와 회전에 의해서 생성되고 선박의 조종성능을 결정한다. 본 논문에서는 플랩러더와 물분사러더의 2차원 유동특성을 회류수조에서 PIV기법을 이용하여 각각 계측하였다. 모델시험은 플랩러더와 물분사러더를 NACA0012의 영각과 플랩각을 변화시키면서 수행하였다. 2프레임 입자추적기법은 유동장에서 속도분포를 득하는데 이용되었다. 전체실험에서 레이놀즈수 $Re{\fallingdotseq}3.0{\times}10^4$를 적용하였으며 상호비교를 통해 계측된 결과값을 비교평가하였다.

• 동력기계공학회지
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• 제20권6호
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• pp.51-57
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• 2016

Experiment is carried out to investigate the mixed convective flow in three-dimensional horizontal rectangular channels filled with high viscous fluid. The particle image velocimetry(PIV) with thermo-sensitive liquid crystal tracers is used for visualizing and analysis. Quantitative data of temperature and velocity are obtained by applying the color-image processing to a visualized image, and neural network is applied to the color-to-temperature calibration. In this study, the fluid used is silicon oil(Pr=909), the aspect ratio(channel width to heigh) is 4 and Reynolds number is $2{\times}10^{-2}$. From the present study, we can visualize the quantitative temperature and velocity of mixed convective flow in three-dimensional horizontal rectangular channels simultaneously.

• 한국가시화정보학회지
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• 제4권1호
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• pp.56-61
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• 2006

A change of three-dimensional vortical structures on the wake behind a road vehicle has been investigated according to the existence of an air spoiler. To reconstruct the three-dimensional velocity fields, two-dimensional PIV(particle image velocimetry) measurements were performed for lots of the x-y, y-z and z-x planes. Since the isovorticity surface does not represent exactly the vortical structures within the recirculation region due to strong shear flows, the velocity component normal to the x-y plane is obtained by interpolating those velocities in the z-x plane. Then, the ${\lambda}_2-definition$ is applied to visualize the vortices in the recirculation region. As a result, it is found that the air spoiler weakens C-pillar vortices and produces strong wing-tip vortices. Inside the recirculation region, the height and volume of coherent vortices are increased relatively when an air spoiler is equipped. On the other hand, two small coherent vortices are observed in case that an air spoiler is absent.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제9권2호
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• pp.79-84
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• 2006

본 연구는 자연지형에 존재하는 다양한 형태의 크고 작은 거칠기 요소들로 인해 기본 유동장이 변화하는 양상을 밝히기 위한 기초연구로서, 본 제1보와 이어지는 제2보로 나뉘어 소개될 것이다. 실험은 동일한 2차원 사각단면을 갖는 많은 양의 거칠기 요소를 평판위에 규칙적으로 배열한 후 거칠기 주위 유동장을 계측하였다. 회류수조에서 PIV 기법을 사용하여 2종류의 거칠기요소 높이와 3종류의 거칠기 사이 간격을 택하여 총 6경우에 대하여 거칠기 유동의 특성을 비교하였다. 실험결과 거칠기 간격이 거칠기 높이의 7배와 14배인 경우가 3.5배에 비하여 거칠기로 인한 유통장의 교란이 더 활발하고, 그에 따라 유동장에 미치는 영향도 큼을 확인할 수 있었다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제20권11호
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• pp.1078-1088
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• 2010

In order to analyze the quantitative characteristics of acoustic streaming, experimental setup of 3-D stereoscopic PIV(particle imaging velocimetry) was designed and quantitative ultrasonic flow fields in the gap between the ultrasonic vibrator and heat source were measured. Utilizing acoustic streaming induced by ultrasonic vibration, surface temperature drop of cooling object was also measured. The study on smart cooling method by acoustic streaming induced by ultrasonic vibration was performed due to the empirical relations of flow pattern, average flow velocity, different gaps, and enhancement on cooling rates in the gap. Average velocity fields and maximum acoustic streaming velocity in the open gap between the stationary cylindrical heat source and ultrasonic vibrator were experimentally measured at no vibration, resonance, and non-resonance. It was clearly observed that the enhancement of cooling rates existed owing to the acoustic air flow in the gap at resonance and non-resonance induced by ultrasonic vibration. The ultrasonic wave propagating into air in the gap creates steady-state secondary eddy called acoustic streaming which enhances heat transfer from the heat source to encompassing air. The intensity of the acoustic streaming induced by ultrasonic vibration experimentally depended upon the gap between the heat source and ultrasonic vibrator. The ultrasonic vibration at resonance caused the increase of the acoustic streaming velocity and convective heat transfer augmentation when the flow fields by 3D stereoscopic PIV and temperature drop of the heat source were measured experimentally. The acoustic streaming velocity of air enhancement on cooling rates in the gap is maximal when the gap agrees with the multiples of half wavelength of the ultrasonic wave, which is specifically 12 mm.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.143-143
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• 2012

최근 우리나라 주요하천에 걸쳐 수행된 '4대강 살리기 사업'에서는 하천에서 발생하는 홍수 및 가뭄재해의 방지를 위한 다양한 사업이 추진되었다. 특히 안정적인 용수공급과 재해방지를 위한 수위확보를 목적으로 4대강 16 개 구간에 걸쳐서 일반적 형태의 고정보와 함께 다양한 형상과 운영방식이 적용된 가동보로 이루어진 다목적보가 설치되었다. 본 연구에서는 4대강 유역(한강, 낙동강, 영산강, 금강)에 설치된 16 개 가동보의 형식 중 4곳(강정고령보, 강천보, 합천창녕보, 창녕함안보)에 적용된 라이징 섹터 게이트(rising sector gate)의 수리학적 특성을 분석하고자 가동보의 수리실험 모형을 개수로에 설치하여 보 주변에서의 흐름 및 난류 특성을 분석하고자 하였다. 4대강 유역에 설치된 라이징 섹터 게이트의 설치목적은 일반적인 고정보의 문제점으로 대두되고 있는 보 상류부의 퇴적토를 신속하게 배사(sediment flushing)하는 데 있다. 이를 위해서는 우선 배사 시에 보 하단부에서 최대유속을 발생시키면서 동시에 최적의 상하류 수위조건을 만족시키는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 개수로에 설치된 가동보의 수문개방도에 따른 유속분포를 측정하였다. 보 주변에서의 보다 정밀한 유속장의 측정을 위해서 비접촉식 유속측정 방법인 PIV 측정방법을 이용하였다. PIV 측정방법은 일정한 입경과 밀도를 가지며 레이저 반사율이 높은 입자를 흐름에 투입하고 laser 발생장치로 laser sheet를 생성하여 레이저가 반사되어 나타나는 입자 각각의 시간변화에 따른 변위를 CCD 카메라로 가시화한 뒤 유속벡터값을 추출할 수 있게 한다. PIV 측정방법으로 유체의 흐름을 파악하고 시간평균된 유속결과를 바탕으로 난류 특성을 분석하였다. 수로전체 구간에 대하여 3차원 수치해석 프로그램인 FLOW-3D 모의결과와 비교하여 분석하였다. 실험을 통한 유속결과와 수치해석결과는 실험을 통한 유속결과와 비교 분석하였으며, 적용성을 검증한 후 다양한 조건에 대한 설계방안 및 유지관리에 활용하고자 한다.