• 대한조선학회지
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• 제26권4호
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• pp.27-34
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• 1989

부분 캐비티가 발생한 2차원 수중익 문제를 해결하기 위하여 포텐시얼을 기저로 한 양력판 이론이 정식화 되었다. 본 이론은 수중익 표면에 다이폴과 쏘오스를 분포함으로써 각각 양력 및 캐비티 문제를 표현하고 있다. 날개표면의 접수부에서의 운동학적 경계조건은 날개의 내부유동에서의 전체 포텐시얼이 영이 된다는 대등한 조건으로 만족되었다. 캐비티 표면에서의 역학적 경계조건은 압력이 일정하다는 즉 속도가 일정하다는 조건을 거쳐 포텐시얼이 선형적으로 변한다는 조건으로 대치되었으며, 운동학적 조건은 특이함수의 세기가 결정된 후에 적분에 의하여 캐비티의 형상을 구하는데에 사용되었다. 따라서 Green 정리를 사용하면, 속도를 기저로 하는 통상적인 정식화가 아닌, 포텐시얼을 기저로 한 경계치 문제가 완성된다. 또한 수중익의 정확한 표면에 특이함수를 분포함으로써, 날개두께가 영인 수중익 신경 이론에 비하여, 날개표면에서의 압력분포의 정도를(특히 날개 앞날부근에서) 향상시켰다. 본 이론에서는 캐비티 길이를 가정하고 이에 대응하는 캐비티의 모양과 캐비테이션수를 계산하였다. 계산정도의 향상을 위하여 약 5회정도의 반복계산이 필요하지만 공학적 목적을 위해서는 2회의 반복계산이 충분함을 보였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제30권2호
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• pp.112-122
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• 1993

자유수면하에서 유한한 속도로 진행하는 2차원 수중익 주위에 발생하는 부분 및 초월 공동문제를 포텐셜을 기저로 하는 양력판 이론에 의해 해석하였다. 2차원 수중익 주위에 선형화된 자유표면 조건, 방사조건 및 무한수심 경계조건을 만족하는 법선 다이폴과 쏘오스를 분포함으로써 양력 및 캐비티 문제를 표현하였다. 수중익 표면에서의 역학적 경계조건은 수중익 내부의 전유동이 0이라는 조건으로 등치 되었고, 캐비티 표면에서의 역학적 경계조건인 압력이 일정 하다는 조건을 만족 시키기 위해 Bernoulli 방정식에 나타나는 정수압을 고려하였다. 계산결과로부터 공동 발생으로 인해 수중익 주위의 파형이 많이 변화함을 알 수 있었다. 또한 지금까지의 공동현상 해석문제에서 무시되었던 정수압의 영향이 자유수면 아래에서 발생하는 초월공동현상에 중요한 역할을 하고 있음이 확인되었다. 즉 수중익의 몰수깊이가 작을 때는 중력의 영향으로 캐비티의 크기가 커지게 되나 깊이 잠김에 따라 감소되고 있으며 양력은 몰수깊이가 커짐에 따라 감소하는 것 알 수 있었다.

• International Journal of Fluid Machinery and Systems
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• 제2권4호
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• pp.439-448
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• 2009

Three inducers were designed to avoid cavitation instabilities. This was accomplished by avoiding the interaction of tip cavity with the leading edge of the next blade. The first one was designed with extremely larger leading edge sweep, the second and third ones were designed with smaller incidence angle by reducing the inlet blade angle or increasing the design flow rate, respectively. The inducer with larger design flow rate has larger outlet blade angle to obtain sufficient pressure rise. The inducer with larger sweep could suppress the cavitation instabilities in higher flow rates more than 95% of design flow coefficient, owing to weaker tip leakage vortex cavity with stronger disturbance by backflow vortices. The inducer with larger outlet blade angle could avoid the cavitation instabilities at higher flow rates, owing to the extension of the tip cavity along the suction surface of the blade. The inducer with smaller inlet blade angle could avoid the cavitation instabilities at higher flow rates, owing to the occurrence of the cavity first in the blade passage and its extension upstream. The cavity shape and suction performance were reasonably simulated by three dimensional CFD computations under the steady cavitating condition, except for the backflow vortex cavity. The difference in the growth of cavity for each inducer is explained from the difference of the pressure distribution on the suction side of the blades.

• International Journal of Fluid Machinery and Systems
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• 제9권1호
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• pp.66-74
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• 2016

Concerning the numerical simulation of high-speed water jet with intensive cavitation this paper presents a practical compressible mixture flow method by coupling a simplified estimation of bubble cavitation and a compressible mixture flow computation. The mean flow of two-phase mixture is calculated by URANS for compressible fluid. The intensity of cavitation in a local field is evaluated by the volume fraction of gas phase varying with the mean flow, and the effect of cavitation on the flow turbulence is considered by applying a density correction to the evaluation of eddy viscosity. High-speed submerged water jets issuing from a sheathed sharp-edge orifice nozzle are treated when the cavitation number, ${\sigma}=0.1$, and the computation result is compared with experimental data The result reveals that cavitation occurs initially at the entrance of orifice and bubble cloud develops gradually while flowing downstream along the shear layer. Developed bubble cloud breaks up and then sheds downstream periodically near the sheath exit. The pattern of cavitation cloud shedding evaluated by simulation agrees experimental one, and the possibility to capture the unsteadily shedding of cavitation clouds is demonstrated. The decay of core velocity in cavitating jet is delayed greatly compared to that in no-activation jet, and the effect of the nozzle sheath is demonstrated.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2006년도 제27회 추계학술대회논문집
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• pp.21-24
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• 2006

공동 현상은 난류와 이상 유동으로 인해 그 해석에 어려움이 따르게 된다. 따라서 본 연구에서는 Pressure based 알고리즘을 이상 유동 포착 기법 중, volume fraction모델에 Kunz의 공동 현상 모델을 이용, 공동 현상을 해석할 수 있는 코드를 개발하였다. 이를 통해 2차원의 수중익 주위의 정상유동 해석을 통하여 수중익 주위의 압력 분포를 비교, 코드의 검증을 마쳤다. 또한 2차원 수중익 주위의 비정상 해석을 통해 재진입 영역의 발달에 따른 공동의 생성 및 붕괴를 모사하여 실험 결과와 비교하였다.

• International Journal of Fluid Machinery and Systems
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• 제1권1호
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• pp.38-46
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• 2008

Studies on cavitation instabilities of hydrofoils and cascades are reviewed to obtain fundamental understandings of the instabilities observed in turbopump inducers. Most of them are based on the stability analysis of two-dimensional inviscid cavitating flow. The most important finding of the analysis is that the cavitation instabilities depend only on the mean cavity length. For a hydrofoil, the characteristic length is the chord length and partial/transitional cavity oscillation occurs with shorter/longer cavity than 75% of the chord length. For cascades, the characteristic length is the blade spacing and various modes of instabilities are predicted when the mean cavity is longer than 65% of the spacing. In the last part, rotating choke is shown to occur when the cavity becomes longer than the spacing.

• 대한조선학회논문집
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• 제30권4호
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• pp.46-60
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• 1993

캐비테이션 터널에서 변동압력의 정확한 계측은 실선에서의 진동과 소음세기 예측에 필요하다. 본문에서는 프로펠러 케비테이션에 의해 야기되는 변동압력의 실험적연구 결과를 나타내고 논의 한다. 문제시 되고 있는 프로펠러 회전수에 의한 영향을 이해하고자 변동압력을 캐비테이션 터널에서 평판을 이용하여 여러 회전수에서 계측 하였다. 균일류에서 오차를 추정하기 위하여 계측 및 계측결과에서의 불확실성 해석이 사용 되었다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2011년 춘계학술대회논문집
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• pp.592-595
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• 2011

A numerical investigation on a suction vortices, free vortices and subsurface vortices behavior in the model sump system with multi-intakes is performed A test model sump and piping system were designed based on Froude similitude for the prototype of the recommended structure layout by HI-9.B Standard for Pump Intake Design of the Hydraulic Institute. A numerical analysis of three dimensional multiphase flows through the model sump is performed by using the finite volume method of the CFX code with multi-block structured grid systems. A ${\kappa}-{\omega]$ ShearStressTransportturbulencemodelandthe Rayleigh-Plesset cavitation model are used for solving turbulence cavitating flow. From the numerical analysis, several types of vortices are reproduced and their formation, growing shedding and detailed vortex structures are investigated. To reduce abnormal vortices, an anti-vortex device is considered and its effect is investigated and discussed.

• Environmental Engineering Research
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• 제24권2호
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• pp.318-323
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• 2019

Paper focuses on comparison between two different orifice plate configurations (plate number 1 and plate number 2) used as cavitating device in the hydrodynamic cavitation reactor for improving pollutant removal efficiencies. Effect of four different parameters such as hydraulic characteristics (in terms of range of flow rates, orifice velocities, cavitation number at different inlet pressures); cavitation number (in range of 5.76-0.35 for plate number 1 and 1.20-0.35 for plate number 2); inlet pressure (2-8 bars) and reaction time (0 to 60 min) in terms of chemical oxygen demand (COD) removal and chlorpyrifos degradation has been studied and compared. Optimum inlet pressure of 5 bars exists for degradation of pollutants for both the plates. It is found that geometry of orifice plate plays important role in removal efficiencies of pollutant. Results obtained confirmed that orifice plate 1 with configuration of 1.5 mm 17 holes; cavitational number of 1.54 performed better with around 60% COD and 98% chlorpyrifos removal as compared to orifice plate 2 having configuration of 2 mm single hole; cavitational number of 0.53 with 40% COD and 96% chlorpyrifos in 2 h duration time.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제11권1호
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• pp.482-494
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• 2019

In this paper, the oblique water-entry impact of a vehicle with a disk cavitator is studied experimentally and numerically. The effectiveness and accuracy of the numerical simulation are verified quantitatively by the experiments in this paper and the data available in the literature. Then, the numerical model is used to simulate the hydrodynamic characteristics and flow patterns of the vehicle under different entry conditions, and the axial force is found to be an important parameter. The influences of entry angle, entry speed and cavitator area on the axial force are studied. The variation law of the force coefficient and the dimensionless penetration distance at the peak of the axial force are revealed. The research conclusions are beneficial to engineering calculations on the impact force of a vehicle with a disk cavitator over a wide range of water-entry parameters.