• Wind and Structures
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• 제22권4호
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• pp.477-501
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• 2016

Though hilly topography influences both wind speeds and directions aloft, only the influence on wind speeds, i.e. the speed-up effect, has been thoroughly investigated. Due to the importance of a model showing the spatial variations of wind directions above hilly terrains, it is worthwhile to systematically assess the applicability and limitations of the model describing the influence of hilly topographies on wind directions. Based on wind-tunnel test results, a model, which describes the horizontal and vertical variations of the wind directions separately, has been proposed in a companion paper. CFD (Computational Fluid Dynamics) techniques were employed in the present paper to evaluate the applicability of the proposed model. From the investigation, it has been found that the model is acceptable for describing the vertical variation of wind directions by a shallow hill whose primary-to-secondary axis ratio (aspect ratio) is larger than 1. When the overall hill slope exceeds $20^{\circ}$, the proposed model should be used with caution. When the aspect ratio is less than 1, the proposed model is less accurate in predicting the spatial variation of wind directions in the wake zone in a separated flow. In addition, it has been found that local slope of a hill has significant impact on the applicability of the proposed model. Specifically, the proposed model is only applicable when local slope of a hill varies gradually from 0 (at the hill foot) to the maximum value (at the mid-slope point) and then to 0 (at the hill top).

• Wind and Structures
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• 제24권2호
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• pp.95-118
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• 2017

The present study revealed comparison the pressure distribution on the surfaces of regular cross plan shaped building with angular cross plan shaped building which is being transformed from basic cross plan shaped building through the variation of internal angles between limbs by $15^{\circ}$ for various wind incidence angle from $0^{\circ}$ to $180^{\circ}$ at an interval of $30^{\circ}$. In order to maintain the area same the limbs sizes are slightly increased accordingly. Numerical analysis has been carried out to generate similar nature of flow condition as per IS: 875 (Part -III):1987 (a mean wind velocity of 10 m/s) by using computational fluid dynamics (CFD) with help of ANSYS CFX ($k-{\varepsilon}$ model). The variation of mean pressure coefficients, pressure distribution over the surface, flow pattern and force coefficient are evaluated for each cases and represented graphically to understand extent of nonconformities due to such angular modifications in plan. Finally regular cross shaped building results are compared with wind tunnel results obtained from similar '+' shaped building study with similar flow condition. Reduction in along wind force coefficients for angular crossed shaped building, observed for various skew angles leads to develop lesser along wind force on building compared to regular crossed shaped building and square plan shaped building. Interference effect within the internal faces are observed in particular faces of building for both cases, considerably. Significant deviation is noticed in wind induced responses for angular cross building compared to regular cross shaped building for different direction wind flow.

• 한국철도학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.25-30
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• 2009

본 연구에서는 철도 화재 시 구난역에서의 화재 연기의 거동을 파악하기 위하여 상용코드를 사용하여 수치해석 하였다. 화원의 모사와 화재로 인한 생성물의 거동을 예측하기 위해 stoichiometric상태에서 연료 소모량에 따른 연소생성물의 생성률과 산소 소모율을 VHS 모델에 적용하고 종의 보존 방정식을 해석하는 HVHS 모델을 이용하였다. 해석결과 화재 연기는 온도에 따른 밀도 차에 의해 터널의 천장을 따라 이동 하였으며 열원으로부터 멀어지면서 하강하는 형태를 확인 할 수 있었다. 또한 터널 내 공기는 화원으로 집중되었으며 비사고 터널과 사고 터널의 압력 차에 의해 화재연기는 별다른 환기 시스템 없이도 비사고 터널로 유입되지 않았다.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권12호
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• pp.1087-1096
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• 2011

본 연구의 목적은 오픈 소스 코드에서 제공하는 해석자의 알고리즘을 수정하여 로터의 유동 해석에 적합하도록 해석자를 확장하고, 이를 검증하는 것이다. 우선 로터의 추력에 의해 발생하는 후류에 의한 유동 흐름의 해석이 가능하도록 오픈 소스 코드인 OpenFOAM의 표준 해석자의 알고리즘을 개선하였다. 또한, 로터의 추력 예측을 위해서 깃요소 이론을 기반으로 한 가상 블레이드 기법을 적용하였다. 깃요소 이론에서의 유효받음각을 구하기 위한 로터 디스크 상의 속도 성분은 해석자 내에서 반복계산시마다 수렴되는 속도를 사용하였다. 개발된 로터 해석자를 사용하여 로터 유입류 해석을 수행하고 그 결과를 실험 결과 및 타 수치해석 코드의 결과와 비교하여 신뢰도를 검증하였다. 로터-동체 상호작용 해석을 통해 헬리콥터 시스템 전체에 대한 로터 해석자의 적용가능성을 확인하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.75-75
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• 2011

본 논문에서는 진동중인 교량 거더에 작용하는 풍하중을 산정하고 그에 따른 플러터 발생풍속을 예측하기 위하여 분산형 전산환경을 활용한 수치해석 연구를 수행하였다. 분산형 전산환경은 웹 포탈을 기반으로 수치해석 환경을 제공하는 수치풍동 시스템으로서, 전산유체역학(CFD : Computational Fluid Dynamics)에 대한 전문지식이 부족한 사용자들도 격자생성, 수치해석자를 이용한 계산, 가시화 등의 전 과정을 편리하게 수행할 수 있는 차세대 토목분야 연구 환경이다. 본 시스템은 그리드스피어(GfidSphere)를 기반으로 구성되었으며, 기본적으로 사용자 관리, 세션 관리, 그룹 관리, 레이아웃 관리 등을 제공하여 사용자가 포탈을 통해서 다양한 서비스를 쉽게 사용할 수 있는 환경을 구축하도록 도와준다. 수치해석을 위한 유체 지배방정식은 2차원 비정상 비압축성 RANS(Reynolds-Averaged Navier-Stokes) 방정식이며, pseudo compressibility 방법을 적용하였다. 비정상 유동장을 해석하기 위하여 이중시간 전진법(dual time stepping)을 사용하였으며, 수렴가속화를 위해 Multi-grid 기법을 적용하였다. 또한 난류 유동장 해석을 위해서 $k-{\omega}$ SST 난류 모델을 사용하였으며, 난류 천이 과정에서의 유동을 모사하기 위하여 Total stress limitation 방법을 적용하였다. 교량 거더의 연직과 회전방향의 2자유도 움직임을 모사하기 위하여 동적격자 기법을 도입하였다. 교량 거더 주변의 비정상 유동해석 결과를 통해, 거더 표면에서 떨어져나가는 크고 작은 와류의 영향으로 양력 및 모멘트 계수 그래프가 중첩된 진폭과 주기를 갖고 주기적으로 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 또한 계산된 비정상 공기력을 적용한 2자유도 플러터 방정식을 통하여 플러터 발생풍속을 산정하였다. 최종적으로 본 연구에서 계산된 결과의 타당성을 검증하기 위하여 수치적으로 구한 플러터 발생풍속과 기존의 실험 및 수치해석 결과를 비교하였으며, 결과는 잘 일치하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제34권4호
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• pp.491-499
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• 2010

관군은 열전달기기에서 광범위하게 사용되고 있어서 전열성능 및 압력강하 특성은 오래전부터 다양한 연구가 진행되어왔다. 기존의 관군에 관한 실험 및 해석은 대부분 25~51mm 직경의 전열관을 이용하여 Reynolds 수 $8.000{\leq}Re{\leq}30.000$ 범위에서 수행되었으나 최근에는 직경 1mm 안팎의 미세관으로 관군을 만들어 열교환기의 밀집도를 높이려는 데 관심이 많다. 본 논문에서는 이전에 다루지 않았던 관 외경 1.5mm의 관군의 전열성능을 $3.000{\leq}Re{\leq}7.000$ 범위에서 전산유체역학을 이용하여 평가하고 기존의 연구 결과들과 비교하였다. 그 결과 튜브직경이 1.5mm인 관군의 열전달계수와 압력손실계수는 $3.000{\leq}Re{\leq}7.000$ 범위에서도 기존의 Zukauskas 상관식과 최대 4.7% 차이 이내로 일치하였다. 또한 튜브의 횡방향 간격을 줄여서 각 열의 전열성능을 높일 수 있음을 확인하였다.

• 한국지열·수열에너지학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.1-8
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• 2016

In this study, we evaluated the flow characteristics of various types of waveguide-below-cutoff (WBC) arrays and their shielding effectiveness (SE) of electromagnetic pulses (EMP) based on computational fluid dynamics (CFD). Three types of waveguides were selected for analysis: (1) grid type, (2) honeycomb type, and (3) multi-layer types (2-ply, 4-ply, 6-ply, and 8-ply). To analyze the air flow characteristics, the flow velocities in the longitudinal center of the WBC and the differential pressures between the WBC array inlet and outlet were evaluated. Consequently, we derive the following conclusions: (1) despite an increase in the inlet velocity, the pressure drop of the 6-ply multi-layer type did not significantly increase as compared to that of other types of waveguides (waveguide thickness of 0.1 mm, SE of 100 dB); (2) the grid and honeycomb type had the fastest flow rate of 17.5 m/s, which is approximately 2.5 m/s faster than that at the inlet (waveguide thickness of 1 mm, module size of 30 mm); and (3) the average pressure drop of the grid type waveguide is the lowest in the overall model, whereas that of the 8-ply is the highest (waveguide thickness of 1 mm, module size of 30 mm, and SE of 80, 100 dB).

• 대한기계학회논문집B
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• 제24권6호
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• pp.785-791
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• 2000

GDI (Gasoline Direct Injection) engines are considered as one of the candidates for next generation engines of passenger cars, which reduce exhaust emissions and fuel consumption. In GOI engines, a high-pressure gasoline supply system is required to directly inject the fuel to combustion chambers. Because of low lubricity of gasoline fuel, the clearance between a plunger and a barrel in GDI fuel pumps is too wide to achieve smooth hydrodynamic lubrication. Thus, it is difficult to generate high-pressure condition in GDI fuel pump since large amount of leakage flow occurs between the plunger and the barrel In this study, an optimum plunger design is presented to minimize leakage in the aspect of flow control. This paper analyzes leakage flow characteristics in the clearance to improve pumping performance of GDI fuel pumps. Effects of groove in the plunger are studied according to variations of depth and width. Evaluations of pumping performance are determined by the amount of pressure drop in the leakage path assuming a constant leakage flows. Both of turbulence and incompressible models are introduced in CFD (Computational Fluid Dynamics) analysis. Design parameters have been introduced to minimize leakage in limited space, and a methodological study on geometrical optimization has been conducted. As results of CFD analysis in various geometrical cases, optimum groove depths have been found to generate maximum sealing effects on gasoline fuel between the plunger and the barrel. This procedure offers a methodological way of an enhancement of plunger design for high-pressure GDI fuel pumps.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권9호
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• pp.923-932
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• 2011

본 연구에서는 복합화력발전소 가스터빈 출구가스 안내덕트 내부의 가스유동장이 배열회수보일러 전열기구에 미치는 영향을 CFD기법을 이용하여 분석하였다. 안내덕트 내부 난류흐름의 경우, 유속의 편차가 크고 선회 효과 및 상승류 현상이 심한 특징을 가지고 있음으로 이와 같은 유동의 수치해석을 위해 2개 방정식 난류점성 모델 중 RNG k-${\epsilon}$ 모델을 사용하였으며 유동장의 영향을 가장 많이 받는 배열 회수보일러 최종과열기관의 열전달특성변화를 파악하기 위하여 NTU 방식을 이용한 수치해석결과와, 산업계에서 적용하는 설계기법에 의한 결과를 비교하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권12호
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• pp.1273-1283
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• 2011

3 차원 비정상유동해석을 통하여 자이로밀의 공기역학적 특성을 고찰하였다. 일반적으로 소형자이로밀은 구조가 간단하고 솔리디티가 높아 제작이 쉽고 자구동(self-starting)이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 그러나 TSR (tip speed ratio)가 4~7 인 다리우스풍력발전기와 다르게 1~3 정도로 매우 낮다. 본 연구에 사용한 자이로밀은 일정한 단면을 가진 3 개의 직선날개로 구성되어 있으며 솔리디티는 0.75 이다. 솔리디티가 매우 낮은 다리우스풍력발전기와 다르게 자이로밀은 TSR 이 증가함에 따라 날개 상호간의 간섭과 하류에 위치하는 날개로 유입되는 유동속도의 급격한 감소로 인하여 양력이 감소하고 날개의 회전속도에 의하여 주변의 공기가 가속되면서 항력의 증가로 성능이 저하되었다. 이로 인하여 TSR 이 2.4에서 최고의 성능을 나타내며 이후로 급격히 감소하는 것을 알 수 있었다.