• 대한기계학회논문집B
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• 제26권6호
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• pp.893-901
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• 2002

Effect of boundary layer thickness on the flow characteristics around a rectangular prism has been investigated by using a PIV(Particle Image Velocimetry) technique. Three different boundary layers(thick, medium and thin)were generated in the Atmospheric Boundary Layer Wind Tunnel at Pusan National University. The thick boundary layer having 670 mm thickness was generated by using spires and roughness elements. The medium thickness of boundary layer($\delta$=270 mm) was the natural turbulent boundary layer at the test section floor with fairly long developing length(18 m). The thin boundary layer($\delta$=36.5 mm) was generated on the smooth panel elevated 70cm from the wind tunnel floor. The Reynolds number based on the free stream velocity(3 ㎧) and the height of the model(40 mm) was 7.9$\times$10$^3$. The mean velocity vector fields and turbulent kinetic energy distributions were measured and compared. The effect of boundary layer thickness was clearly observed not only in the length of separation bubble but also in the location of reattachment point. The thinner the boundary layer thickness, the higher the turbulent kinetic energy Peak around the model roofbecame. It is strongly recommended that the height ratio between the model and the approaching boundary layer thickness should be encountered as a major parameter.

• 해양환경안전학회:학술대회논문집
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• 해양환경안전학회 2006년도 추계학술발표회
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• pp.65-69
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• 2006

물제트분사장치가 부착된 NACA-0021 익 주변의 흐름을 업자영상유속계를 이용하여 고찰하였다. $R_e=6.0261\times10^4$에서 영각 (a) 을 $0^{\circ}\sim35^{\circ}$로 변화시켜가며, 물제트분사 속도를 0[m/s], 9.2[m/s] 의 2 가지로 조절한 결과 익 후류영역에서는 박리 후 비정상적인 (unsteady) 재순환 재부착 영역이 형성되었으며, 박리영역의 폭이 콴다 효과 (Coanda effect)를 갖는 물제트분사로 인하여 최대 1/3만큼 감소하는 경향을 확인하였다. 물분사가 없는 조건에서의 박리는 영각(a) $17^{\circ}\sim18^{\circ}$부근에서 시작되는 것이 관측되었으나, 물제트분사를 시켰을 경우 $20^{\circ}\sim21^{\circ}$에서 박리가 시작되는 것을 유통관측을 통해 알 수 있었다. 유통계측을 통해 익의 후연부 (trailing edge) 에서 생성되었던 와 (vortex, eddy) 가 물제트분사로 인해 소멸되는 것을 알 수 있었고, 영각이 작고 물분사 유속이 빠를 수록 박리영역의 감소가 더욱 가속화됨을 알 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권1호
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• pp.41-52
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• 2021

발사체가 대기 중에서 상승 비행 시 공기역학적 현상에 기인한 음향하중을 받는데 천음속 영역에서 그 영향이 커진다. 본 연구에서는 천음속 조건에서 해머헤드 발사체 외부에 작용하는 음향하중을 ��-ω SST 난류모델 기반 IDDES 법으로 해석하여 시간 평균 압력계수, 표면 압력섭동, 압력섭동 파워 스펙트럼을 분석하고 가용한 풍동실험 데이터와 비교하였다. IDDES 결과의 격자 의존성을 검토하였으며, 난류 스케일 분해가 가능한 적절한 계산격자를 사용한 경우 천음속 헤머헤드 발사체의 특징적인 유동 현상인 페어링 어깨에서의 유동 박리와 박리 유동의 후방 동체 재 부착, 보트 테일 후방에서의 높은 압력섭동을 공학적으로 유의미한 정확도로 예측 가능함을 확인하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권2호
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• pp.147-157
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• 2022

후향단차 수공구조물의 모서리에서는 흐름분리가 발생하며 이로 인해 형성되는 전단층과 재순환 흐름 영역에서의 흐름은 복잡한 난류가 지배적이다. 물리적으로 안정하면서 성능이 보장되는 구조물 설계를 위해서는 이러한 난류 흐름의 거동을 정확하게 예측하고 분석하는 것이 중요하다. 이 연구에서는 공학적으로 널리 이용되고 있는 대표적인 난류 모형인 k-ω SST 모형과 RNG k-ε 모형을 이용한 3차원 RANS 계산을 통해서 개수로에 설치된 후향단차를 통과하는 난류 흐름을 레이놀즈 수 23,400과 후르드 수 0.22의 조건에서 수치모의하고, 해석 결과를 기존 실험자료와 비교 분석하여 수치해석의 성능을 평가하고자 한다. 두 가지 난류 모형을 이용하여 구한 평균유속 분포를 보면 모두 경계층에서 관측된 실험값을 양호하게 잘 재현하는 것으로 나타났다. 재순환 영역 상부에서 계산된 평균유속을 보면 RNG k-ε 모형이 k-ω SST 모형보다 중앙부에서의 유속을 약 5% 정도 크게 계산하는 것으로 나타났다. 난류 통계량 관점에서 보면 두 난류 모형 모두 단차 모서리 직하류에서 흐름 분리로 인해 발생하는 레이놀즈 전단응력을 현저히 과소산정하는 한편, 재부착점 하류에서는 실험값을 상대적으로 양호하게 재현하는 것으로 나타났다. RNG k-ε 모형은 수로 바닥 부근 경계층에서의 전단응력 분포를 k-ω SST 모형보다는 우수한 정확도로 실험값을 계산하는 반면에 접근수로 경계층에서 그리고 단차 하류부에서는 경계층 상부에서 전단응력을 과대 산정하는 것으로 나타났다.

• Wind and Structures
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• 제34권1호
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• pp.115-125
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• 2022

The high-Reynolds number flow around a rectangular cylinder, having streamwise to crossflow length ratio equal to 5 is analyzed in the present paper. The flow is characterized by shear-layer separation from the upstream edges. Vortical structures of different size form from the roll-up of these shear layers, move downstream and interact with the classical vortex shedding further downstream in the wake. The corresponding mean flow is characterized by a recirculation region along the lateral surface of the cylinder, ending by mean flow reattachment close to the trailing edge. The mean flow features on the cylinder side have been shown to be highly sensitive to set-up parameters both in numerical simulations and in experiments. The results of 21 Large Eddy Simulations (LES) are analyzed herein to highlight the impact of the lateral mean recirculation characteristics on the near-wake flow features and on some bulk quantities. The considered simulations have been carried out at Reynolds number Re=DU_∞/ν=40 000, being D the crossflow dimension, U_∞ the freestream velocity and ν the kinematic viscosity of air; the flow is set to have zero angle of attack. Some simulations are carried out with sharp edges (Mariotti et al. 2017), others with different values of the rounding of the upstream edges (Rocchio et al. 2020) and an additional LES is carried out to match the value of the roundness of the upstream edges in the experiments in Pasqualetto et al. (2022). The dimensions of the mean recirculation zone vary considerably in these simulations, allowing us to single out meaningful trends. The streamwise length of the lateral mean recirculation and the streamwise distance from the upstream edge of its center are the parameters controlling the considered quantities. The wake width increases linearly with these parameters, while the vortex-shedding non-dimensional frequency shows a linear decrease. The drag coefficient also linearly decreases with increasing the recirculation length and this is due to a reduction of the suctions on the base. However, the overall variation of C_D is small. Finally, a significant, and once again linear, increase of the fluctuations of the lift coefficient is found for increasing the mean recirculation streamwise length.

• 대한기계학회논문집B
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• 제21권7호
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• pp.939-947
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• 1997

An experimental study of the skin friction measurement in a turbulent boundary-layer has been carried out. The skin friction measurements are made using the laser interferometer skin friction (LISF) meter, which optically detects the rate of thinning of an oil applied to the test surface. This technique produces reliable skin friction data over a wide range of flow situations up to 3-dimensional complicated flows with separation, where traditional skin friction measurement techniques are not applicable. The present measured data in a turbulent boundary-layer on a flat plate using the LISF technique shows a good comparison with the result from the previous velocity profile techniques, which proves the validity of the present technique. An extensive error analysis is carried out for the present technique yielding an uncertainty of about .+-.8%, which makes them suitable for CFD code validation purposes. Finally the measurements of the skin friction in a separated region after a surface-mounted obstacle are also presented.

• 동력기계공학회지
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• 제16권6호
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• pp.30-37
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• 2012

Effect of rib heights is found as significant parameter to enhance convective heat transfer performance under laminar and low turbulent regime. Circular ribs with different ribheight to channel height ratios, e/H = 0.05, 0.1, 0.15, are fabricated over the copper substrate respectively in a rectangular duct having 7.5 cross sectional aspect ratio. Only one rib pitch to rib height ratio (P/e = 10) has been chosen for all different height ribs. The result shows that the arithmetic average of turbulence intensity decreases with decreasing roughness height calculated between two ribs under laminar and low turbulent region. It occurs because the area of recirculation and reattachment zone also decreases with decreasing rib height. Optimum thermal enhancement factor is derived by 0.1 rib height to channel height ratio under low turbulent region but 0.15 rib height to channel height ratio gives maximum subjected to laminar flow.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2002년도 제18회 학술발표대회 논문초록집
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• pp.35-40
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• 2002

2차원, 3차원 비압축성 Navier-Stokes 방정식을 이용하여 DCA 압축기 익렬의 수치해석을 수행하고, 여러 가지 입사각에 대해 실험치와 비교.검토하였다. SIMPLE 알고리즘을 적용한 2차원, 3차원 코드는 대류항의 이산화에 하이브리드 도식을, 진동해를 방지하기 위해 집중격자 기법(PWIM)을 사용하였다. 캐스케이드 유동을 예측하는데 있어서 가장 중요한 요소 중의 하나가 난류모델링이다. 이는 캐스케이드 내의 유동이 역압력구배에 의한 박리와 재부착 등의 복잡한 양상을 보이기 때문이다. 본 연구에서는 계산시간의 효율을 위해 k-$\varepsilon$ 벽법칙 모델을 사용하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제11권4호
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• pp.1-9
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• 2007

많은 산업체들은 현재 연소기의 열효율을 증가시키기 위해 노력하고 있으며, 증가되는 NOx 발생으로 환경적인 규제에 직면하고 있다. 우리는 이렇게 열효율 증가와 NOx 발생 감소를 동시에 해결할 수 있도록 새로운 방법을 연구하였다. 이 새로운 개념은 확실히 NOx와 같은 오염물질을 절감시키며, 동시에 반경방향 열전달을 증가시키는 것으로 알려져 있고 이를 세차제트 연소기라고 부른다. 이러한 세차제트 노즐의 특징은 가스터빈의 연소효율의 증가로 이어질 수 있을 것이다. 기본적인 세차제트 노즐에 대한 특설파악을 위해 FLUENT를 이용한 수치해석, 레이저를 이용한 가시화 시험을 진행하였고, 노즐단면에서의 속도분포를 다른 논문의 실험결과와 비교하였다. Centerbody가 있는 경우 세차현상이 잘 일어났고 노즐 출구에서의 확산각이 증가함을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제20권10호
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• pp.3304-3312
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• 1996

An experimental study on the convective heat transfer characteristics was performed for a two-dimensional wall attaching offset jet(WAOJ). Thermochromic liquid crystal was used to measure the plate wall temperature. The Nusselt number was measured for Reynolds numbers from 6, 500 to 39, 000, and the offset ratios from 0.5 to 15. The maximum Nusselt number point coincides with the time-averaged reattachment point and Nusselt number decreases monotonically after the jet reattaches on the wall. In the recirculation region Nusselt number minimize near the upstream corner and then increases as X/D decreases to vanishes. This suggests the existence of secondary vortices, causing an additional mixing of the flow in the corner. The correlations between the local Nusselt number and Reynolds number, Re, offset ratio, H/D, and streamwise distance, X/D are presented.