• 한국연소학회지
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• 제22권3호
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• pp.41-46
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• 2017

This study has numerically investigated the flame-acoustics interactions in the turbulent partially premixed flame field. In the present approach, in order to analyze the combustion instability, the present approach has employed the LES-based combustion model as well as the Helmholtz solver. Computations are made for the validation case of the partially premixed LIMOUSINE burner. In terms of the FFT data, numerical results are compared with experimental data. Moreover, Helmholtz equation in frequency domain is solved by combining CFD field data including the flight time from a nozzle to the flame zone. Based on numerical results, the detailed discussions are made for the essential features of the combustion instability encountered in the partially premixed burner.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제26권1호
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• pp.13-19
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• 2016

The flow-excited Helmholtz resonance phenomenon was investigated numerically using Reynolds averaged Navier-Stokes approach. The fundamental cause of the Helmholtz resonance phenomenon is known as shedding of a single discrete vortex from orifice edge that travels during one period of the oscillation. In this study, serrated deflector, which is biomimetic design of the owl's feather, is used to split a single vortex into small vortices. Rectangular deflector and serrated deflector are compared with numerical results of pressure and streamline inside the cavity. Consequently, the serration breaks the shedding period of vortex core and eliminates the resonance. Also, it changes the flow pattern in according to the location of different serration height. By making inflows and outflows occur simultaneously in spanwise direction in the cavity, the period of Helmholtz resonance disappears. Comparing between rectangular deflector and serrated deflector, the serrated deflector can deal with the Helmholtz resonance more effectively.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 춘계학술대회
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• pp.1643-1648
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• 2004

When a shock wave propagates into a Helmholtz resonator, very complicated wave phenomena are formed both inside and outside the resonator tube. Shock wave reflection, shock focusing phenomena and shock-vortex interactions cause strong pressure fluctuations inside the resonator, consequently leading to powerful sound emission. In the present study, the wave phenomena inside and outside the Helmholtz resonator are, in detail, investigated with a help of CFD. The Mach number of the incident shock wave is varied below 2.0 and several types of resonators are tested to investigate the influence of resonator geometry on the wave phenomena. A TVD scheme is employed to solve the axisymmetric, compressible, Euler equations. The results obtained show that the configuration of the Helmholtz resonator significantly affects the peak pressure of shock wave focusing, its location, the amplitude of the discharged wave and resonance frequency.

• 한국해안해양공학회지
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• 제7권1호
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• pp.46-56
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• 1995

묵호항내 수면교란 현상을 분석하기 위하여 묵초항의 항외, 항입구 및 항내의 3개 정점에서 2회에 걸쳐 약 10일간 수압식 파고계를 이용하여 현상관측을 실시하였다. 관측자료의 스펙트럼 분석 결과 묵호항의 Helmholtz period는 약 10.0-14.3분, 제2 공진주기는 약 3.3분이 되는 것으로 나타났다. 정점 S3에서 Helmholtz period에서의 평균 증폭비는 약 6.8, 관측기간중의 항내에서의 해수위 변위 진폭은 약 5-10cm로 나타났다. 이러한 묵호항의 Helmholtz period 및 제2 첨단주기는 수치모형(정 등, 1993)으로 계산한 결과와 잘 일치하였다. 또한 수치모형실험을 통하여 묵호항의 제1 및 제3 공진주기로 7.5분과 1.9분을 각각 제시하였다.

• 한국음향학회지
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• 제38권1호
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• pp.67-72
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• 2019

본 연구에서는 파장보다 작은 구조물로 이루어진 음향메타물질을 이용하여 소형화된 헬름홀츠 공진기의 반향음 감소 성능예측 연구를 진행하였다. 본 논문에서 제안된 헬름홀츠 공진기는 수중 환경과 임피던스 차이가 큰 공기구조물로 형성하였다. 다중물리 유한요소 시뮬레이션 패키지를 이용하여 수중 음향학적 분석을 진행한 결과 수중 반향음의 감소가 예상되었고 헬름홀츠 공진기 입구의 공간 압축(space coiling) 정도와 내부 체적의 폭에 따라 주파수 특성을 제어할 수 있었다. 기본적인 헬름홀츠 공진기는 약 10,000 Hz 이상에서 최대 7 dB의 반향음 감소 효과를 보였으나 공간 압축 메타물질을 이용한 초소형 헬름홀츠 공진기는 약 5,000 Hz 이상에서 최대 14 dB의 반향음 감소가 나타났다. 추가적으로 헬름홀츠 공진기의 내부 체적을 제어하여 주파수 특성이 변화하는 것을 확인하고 공간압축 비율이 서로 다른 공진기를 조합함으로써 광대역 반향음 감소 효과를 얻을 수 있었다. 본 연구를 통해 수중 환경에서 공기구조물을 이용한 소형화된 헬름홀츠 공진기의 성능을 연구하였으며 반향음 감소 효과는 효과적인 스텔스 기술을 구현할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제13권3호
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• pp.174-180
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• 2010

변동 수심에서의 파랑변형을 비균질 Helmholtz 방정식을 이용하여 계산하였다. 포텐셜 함수가 존재한다고 가정하였으며, 변수분리를 적용하였다. 본 논문에서는 조화파만을 고려하였다. 포텐셜 함수로 구성된 지배방정식을 정수면에 직접 적용하였고, 변동 수심에 대한 비균질 Helmholtz 방정식을 얻었다. 파랑의 진폭과 위상차로 얻어진 복합 포텐셜 함수의 지배방정식을 실수형 변수로 된 두 방정식으로 분리하였다. 분리된 방정식들은 각각 1차와 2차 상미분 방정식이며, 이 방정식들을 단순한 형태의 중앙차분 수치기법을 이용하여 차분식으로 변형하였다. 측면 경계조건에서의 파랑의 진폭, 진폭경사, 그리고 위상경사를 경계면에 적용하여 전방진행방법으로 전 영역에서 해를 구하였다 Booij의 경사면 있는 저면의 경우와 Bragg의 물결모양이 있는 저면의 경우에 적용하였다. 본 연구로 도출된 비균질 Helmholtz 방정식은 완전 선형방정식 계산 결과, Massel의 수정 완경사 방정식, 그리고 Berkhoff의 완경사 방정식의 적용 결과와 비교하였으며, 만족스러운 결과를 얻었다.

• Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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• 제3권2호
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• pp.1-4
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• 1999

The Helmholtz equation is very important in physics and engineering. However, solution of the Helmholtz equation is in general known as a very difficult phenomenon. For if the ${\omega}$ is negative, the FDM discretized linear system becomes indefinite, whose solution by iterative method requires a very clever preconditioner. In this paper we assume that ${\omega}$ is nonnegative, and determine the optimal ${\rho}$ parameter for the three dimensional ADI iteration for the Helmholtz equation. The ADI(Alternating Direction Implicit) method is also getting new attentions due to the fact that it is very suitable to the vector/parallel computers, for example, as a preconditioner to the Krylov subspace methods. However, classical ADI was developed for two dimensions, and for three dimensions it is known that its convergence behaviour is quite different from that in two dimensions. So far, in three dimensions the so-called Douglas-Rachford form of ADI was developed. It is known to converge for a relatively wide range of ${\rho}$ values but its convergence is very slow. In this paper we determine the necessary conditions of the ${\rho}$ parameter for the convergence and optimal ${\rho}$ for the three dimensional ADI iteration of the Peaceman-Rachford form for the real Helmholtz equation with nonnegative ${\omega}$. Also, we conducted some experiments which is in close agreement with our theory. This straightforward extension of Peaceman-rachford ADI into three dimensions will be useful as an iterative solver itself or as a preconditioner to the the Krylov subspace methods, such as CG(Conjugate Gradient) method or GMRES(m).

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.873-876
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• 2011

본 연구에서는 열적 구배를 갖는 열음향 진동 환경에 Helmholtz resonator를 적용하여 연소 불안정 연구를 수행하고자 하였다. 열음향 불안정 환경은 DC power supplier를 이용한 전기적 방법으로 정량적인 열량을 공급하고 blower를 이용하여 유량을 제어하는, 특정한 공진 주파수를 갖는 수평형 Rijke tube로 구현하였다. 열음향 불환경 환경 하에서 얻어진 Helmholtz resonator 의 감쇠특성을 상온 실험 자료와 비교/분석하여 열음향 불안정 환경에서의 Helmholtz resonator의 감쇠특성을 확인하기 위한 예비 연구를 수행하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.107-110
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• 2009

연소불안정현상은 주로 음향파와 열방출률 섭동간의 상호작용에 의해 발생한다고 알려져 있다. 이러한 현상은 헬름홀츠 공진기와 같은 수동제어기를 사용하여 감소시킬 수 있다. 그러나 헬름홀츠 공진기는 일반적으로 좁은 주파수대역에 대해서만 효과가 있는 단점을 가진다. 따라서 본 연구에서는 다양한 작동 범위에서 효과를 가질 수 있도록 피스톤을 사용하여 헬름홀츠 공진기의 부피를 변화시켜가며 연소불안정현상에 적용하였다. 그 결과 피스톤을 최적위치에 동조시킴으로써 연소 불안정 모드의 진폭을 감소시킬 수 있었다. 또한 이러한 결과를 바탕으로 능동적으로 동조되는 수동제어방식의 가능성에 대해서 알아보고자 한다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.634-640
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• 2009

Helmholtz resonator has been used, especially in intake and exhaust systems of vehicles, due to its good noise reduction characteristics at low frequencies. Many approaches have been developed to predict the acoustic behavior of the resonator with the assumption that there is no leakage from the resonator. However, its behavior may be affected by leakage which may exist in manufacturing processes or on purpose. This study investigates the effect of leakage on the noise reduction characteristics of Helmholtz resonator with two practical examples. One is a resonator with a gap between baffle and housing of the resonator and the other one is a resonator with two drain holes on the baffle. The measured transmission loss shows that the resonance frequencies are considerably shifted to higher frequency due to the leakage. The Boundary Element Method was applied to predict the transmission loss of the Helmholtz resonator with drain holes. The comparison between the measured and predicted transmission loss shows that the acoustic impedance of the holes is essential for accurate predictions of the transmission loss.