• 한국수자원학회논문집
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• 제38권5호
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• pp.365-377
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• 2005

본 연구는 수력발전시설에서 물고기의 생존과 상해를 유도하는 흐름현상을 파악하기 위한 진보된 수치해석기법의 개발을 다루고 있다. 원형 젤의 LES를 실시하여 난류젤의 전단지역에 물고기를 방류하는 실험의 결과를 수치적으로 해석하였다. 이 연구에서는 순간 LES 흐름장이 유속, 압력 그리고 와도의 강한 변동으로 특성지울 수 있으며, 이것이 물고기에게 시간평균 정상류보다 상당히 큰 추진력과 모멘트를 발휘함을 보여준다. 이 연구는 아울러 수력터빈 드래프트관에서의 부정류를 RANS/LES의 혼성모형 즉 DES를 이용하여 해석하였으며, 물고기가 드래프트관내에서 방향감각을 상실하거나 과도하게 지체하도록 할 수 있는 난류가 발생함을 보여준다.

• 한국음향학회지
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• 제37권2호
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• pp.92-98
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• 2018

본 논문은 모형 프로펠러를 대상으로 공동수조 시험, 수중 충격시험, 유한요소해석 및 전산유체해석에 기반하여 수행한 명음 발생 메커니즘 연구이다. 선미 유동을 모사하기 위해 반류망, 프로펠러 및 방향타를 설치하고 수중청음기와 가속도계로 프로펠러 명음 현상의 발생과 소멸을 계측하였다. 유한요소해석을 통해 프로펠러 날개의 고유진동수를 예측하고 접촉 및 비접촉식 충격시험으로 이를 검증하였다. RANS(Reynolds Averaged Navier-Stokes) 방정식 기반 전산유체해석을 통하여 프로펠러 날개 각 단면의 유속과 유효 받음각을 계산하였으며, DES(Detached Eddy Simulation) 기반 고해상도 해석을 통해 명음 발생 위치에서 2-D 날개 단면 뒷전의 와류흘림주파수(vortex shedding frequency) 계산을 수행하였다. 수치적으로 예측된 와류흘림주파수는 모형시험으로 계측한 명음 발생 주파수 및 날개 고유진동수와 일치함을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.105-105
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• 2019

보나 여수로와 같은 수공구조물의 주변에서 발생하는 흐름 거동은 구조물 모서리에서 발생하는 흐름분리(flow separation)와 이에 따른 전단층(shear layer)과 재순환(recirculation) 흐름 영역의 발달 그리고 분리된 흐름의 재부착(reattachment)이 특징이다. 공학적으로 난류의 해석에 있어서 이러한 흐름 거동들을 정확하게 예측하는 것은 수공구조물 설계에 있어서 중요하다. 이 연구에서는 흐름 분리와 재순환 영역의 발달 그리고 흐름 재부착을 포함하는 후방계단(backward-facing step) 흐름을 155,000의 레이놀즈수 조건에서 하이브리드 RANS/LES 모델을 적용하여 해석결과를 평가한다. 하이브리드 모델로는 벽에 인접한 격자의 해상도에 상대적으로 민감하지 않은 SST(shear-stress transport) 난류 모델을 이용하는 DES(detached-eddy simulation) 기법을 적용하였다. 계단 높이가 h인 계산영역은 흐름방향 길이가 34h, 높이는 계단 상류와 하류에서 각각 1h와 2h 그리고 폭은 $2{\pi}$이다. 계단은 상류단으로부터 10h 하류부 지점에 위치한다. 경계조건으로 상부와 하부 벽면에 대해서는 비활조건을 적용한다. 상류부 수로에서 완전 발달한 흐름을 재현하기 위해서 유입경계조건은 유입부 하류 $2{\pi}h$ 지점에서 계산된 유속과 난류량을 매핑(mapping)기법을 이용하여 반복적으로 적용한다. 총 3.1백만개와 7.3백만개의 셀로 계산영역을 구현한 두 개의 계산격자 그리고 약 3.1백만개의 셀을 이용했지만 벽면 근처에서의 격자 구성을 다른 방식으로 설정한 두 가지 격자를 이용하여 격자 해상도가 DES 수치해석 결과에 미치는 영향을 분석하였다. 수치해석결과는 본 연구에서 상류단 조건으로 적용한 매핑기법이 대상 수로에서 완전 발달한 흐름을 잘 재현함을 보여주며, 합리적인 DES 해석 결과를 얻기 위해서는 벽에 수직한 방향으로 적절한 격자의 해상도와 분포가 필요함을 보여준다.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제13권1호
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• pp.599-616
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• 2021

The semi-submersible with three circular columns is an original concept of efficient multifunctional platform, which can be used for marginal oil, gas field, and Floater of Wind Turbines (FOWT). However, under certain flow conditions, especially in uniform current with specific velocities, the eddies will alternatively form and drop behind columns, resulting in the fluctuating lift force and drag force. Consequently, the semi-submersible will subject to the Flow-Induced Motions (FIM). Based on the Detached Eddy Simulation (DES) method, the numerical studies were carried out to understand the FIM characteristics of the three-column semi-submersible at two different parameters, i.e., current incidences (0°, 30°, and 60°-incidences) and reduced velocities (4 ≤ U_r ≤ 14). The results indicate that the lock-in range of 6 ≤ U_r ≤ 10 for the transverse motions is presented, and the largest transverse non-dimensional nominal amplitude is observed at 60°-incidence, with a value of A_y/D = 0:481. The largest yaw amplitude A_yaw is around 3.0° at 0°-incidence in the range of 8 ≤ U_r ≤ 12. The motion magnitude is basically the same as that of a four-column semi-submersible. However, smaller responses are presented compared to those of the three-column systems revealing the mitigation effect of the pontoon on FIM.