• 대한기계학회논문집B
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• 제20권4호
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• pp.1458-1471
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• 1996

The present study is concerned with the heat transfer enhancement associated with a symmetrical or asymmetrical horseshoe vortex in front of and around the circular cylinder centered between the side walls of a wind tunnel. The static pressure measurements and the flow visualization in front of and around cylinders have been performed to determine the existence of horseshoe vortex. The hue-capturing method using the thermochromatic liquid crystals with great spatial resolution was used to obtain the local information of the endwall heat transfer coefficients. In case of one cylinder, the convective heat transfer coefficients of the region where the horseshoe vortex exists are larger than those of any other region. In case of two cylinders with tandem arrangement, the heat transfer rate of gap spacing (d/D= 1.5) is higher than that of gap spacings (d/D=2.0 or 2.5).

• Wind and Structures
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• 제37권5호
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• pp.331-346
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• 2023

This work investigates the effects of transverse inclination on an aeroelastic prism through forced-vibration wind tunnel experiments. The aerodynamic characteristics are tri-parametrically evaluated under different wind speeds, inclination angles, and oscillation amplitudes. Results show that transverse inclination fundamentally changes the wake phenomenology by impinging the fix-end horseshoe vortex and breaking the separation symmetry. The aftermath is a bi-polar, one-and-for-all change in the aerodynamics near the prism base. The suppression of the horseshoe vortex unleashes the Kármán vortex, which significantly increases the unsteady crosswind force. After the initial morphology switch, the aerodynamics become independent of inclination angle and oscillation amplitude and depend solely on wind speed. The structure's upper portion does not feel the effect, so this phenomenon is called Base Intensification. The phenomenon only projects notable impacts on the low-speed and VIV regime and is indifferent in the high-speed. In practice, Base Intensification will disrupt the pedestrian-level wind environment from the unleashed Bérnard-Kármán vortex shedding. Moreover, it increases the aerodynamic load at a structure base by as much as 4.3 times. Since fix-end stiffness prevents elastic dissipation, the load translates to massive stress, making detection trickier and failures, if they are to occur, extreme, and without any warnings.

• 해양환경안전학회지
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• 제25권6호
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• pp.795-801
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• 2019

층류 경계층 내 반구에 의해 유기되는 말굽와류를 흡입 제어했을 때 후류영역에서의 마찰저항 변화를 측정하였다. 이를 위해 회류수조에서 유동가시화를 실시하여 최적의 자유유속, 반구 크기 및 흡입제어 구멍 크기를 결정하였고, 반구 후류영역에 설치된 평판과 연결된 동력계로 표면 마찰저항 감소를 측정하는 실험을 수행하였다. 평판에 설치된 반구 전방에는 유입 유동에 의해 반구를 감싸는 말굽와류가 생성되며 그 주위 와도 방향에 의해 후류영역으로는 빠른 유속의 유동이 유입되어 머리핀 와류 생성을 촉진시킨다. 따라서 반구 전방에 생성되는 말굽와류 세기를 흡입 제어에 의해 약화시킴으로써 반구 좌우측으로 길게 형성된 유속방향 와류가 후류영역으로 공급하는 에너지는 감소하게 된다. 즉, 반구 전방의 말굽와류를 제어함으로써 후류영역으로부터 생성되는 헤어핀 와류 발생 주파수가 줄어 들게 된다. 염료 주입을 이용한 유동 가시화 영상을 해석한 결과로 머리핀 와류의 발생 빈도가 흡입제어에 의해 36.4 % 감소되었고, 후류영역에서 측정된 표면 마찰저항은 2.3 % 감소되는 것으로 나타났다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년도 제31회 추계학술대회논문집
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• pp.185-191
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• 2008

터빈 익렬 내에서 발생하는 2차유동은 터빈 익렬에서 전체 공기역학적 손실의 30$\sim$50%, 입구 스테이터에서는 약 20%를 차지하며 터빈 효율 향상에 있어 개선해야 될 중요한 부분으로 인식되고 있다. 본 논문에서는 블레이드 앞전에 모서리 홈을 만들어 홈의 높이 및 깊이 등의 형상 변수를 변화시켜가면서 말굽와류의 발생 영역 및 강도의 감쇄 특성 및 구조에 대해 상용코드인 $FLUENT^{TM}$를 이용하여 수치해석적인 방법으로 연구하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제23권11호
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• pp.1418-1425
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• 1999

Flow over a protruding surface is investigated using numerical simulation. We consider flow between two parallel plates with a cube mounted on one side of the channel. As the flow approaches the cube, the adverse pressure gradient produces three-dimensional boundary-layer separation, resulting In the formation of horseshoe vortices. The objective of our study is to clarify both the steady and the unsteady characteristics of the vortex system. As the Reynolds number increases, the structure of the vortices near the cube becomes complex and the number of vortices increases. The distribution of skin friction on the cube-mounted wall reflects the effect of the horseshoe vortices. All these results are consistent with the experimental findings currently available.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제18권4호
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• pp.415-422
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• 2015

The flow field structures of dual jet-in-cross-flow were examined experimentally for in-lined perforated damage holes configuration using particle image velocimetry. Ensemble averaged in-plane velocity and vorticity data in the jet were determined to study the mean jet structure. Jets are formed by pressure differences between upper and lower airfoil surface. The flow structure of vicinity of the thru holes consist of a vortical structure that wrap around the jets like a horseshoe and develop further downstream through a pair of stream-wise vortices. The shape, size and location of the horseshoe vortex were found to be dependent on the angle of attack. In spite of the existence of battle damage holes, the effect on the control force was insignificant when the damage size was not large enough.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권9호
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• pp.829-836
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• 2009

말굽와류로 대표되는 3차원 유동현상은 필연적으로 주유동에 대한 2차 유동의 형태로 발생되며, 유동손실을 유발하게 된다. 본 논문에서는 2차유동 손실을 일으키는 주요 요인중의 하나인 말굽와류의 강도를 감쇄시키기 위해 일반적인 날개 앞전에 설치한 판에 대해, 판의 설치 높이, 길이, 폭 및 두께 등의 형상변수를 설계변수로 정하여 이를 최적화하였다. 근사최적설계 기법을 이용 최적화를 수행하였으며, $FLUENT^{TM}$와 $iSIGHT^{TM}$를 이용하였다. 최적화 수행결과, 기준 모델의 경우보다 전압력 계수가 약 7.5% 감소하였다.

• Wind and Structures
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• 제8권6호
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• pp.427-442
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• 2005

Numerical and wind tunnel simulations of pollutant dispersion around rectangular obstacles with five aspect ratios have been conducted in order to identify the effects of flow patterns induced by buildings on plume dispersion in the near wake of buildings. An emission from a low source located upwind of obstacles was used in this simulation. The local flow patterns and concentrations around a cubical obstacle were initially investigated using three RANS turbulence models, (the standard $k-{\varepsilon}$, Shear Stress Transport (SST), Reynolds-Stress RSM turbulence model) and also using Large-eddy simulation (LES). The computed concentrations were compared with those measured in the wind tunnel. Among the three turbulence models, the SST model offered the best performance and thus was used in further investigations. The results show, for normal aspect ratios of width to height, that concentrations in the near wake are appreciably affected because of plume capture by the horseshoe vortex and convection by the vertical vortex pairs. These effects are less important for high aspect ratios. Vertical vortex pairs present a strong ability to exchange mass vertically and acts efficiently to reduce ground-level concentrations in the near wake.

• 해양환경안전학회지
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• 제30권2호
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• pp.252-261
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• 2024

수중운동체에는 필수적 기능을 담당하는 함교, 러더와 같은 다양한 부가물들이 장착된다. 이들 부가물과 선체의 접합부에는 유선의 박리로 인해 다양한 와류가 생성된다. 이러한 와류는 수중운동체의 추진기로 유입되어 수중방사소음의 증가와 같은 부정적 효과를 야기해 스텔스 성능의 향상을 위해서는 반드시 저감되어야 한다. 본 연구에서는 부가물과 선체의 접합부에서 생성되는 말발굽와류(HSV)와 뿌리와류(RV)를 저감하는데 효과적인 와류저감장치(VRD)에 대한 설계기준을 도출하였다. 먼저, 접합부 와류의 레이놀즈 상사특성 만족 여부를 분석함으로써 설계기준 도출에 부가물의 제원과 유속의 영향을 레이놀즈수로 대체하였다. 또한 VRD의 형상을 정의하기 위해 베지어 곡선을 활용해 VRD의 3차원 표면을 파라미터화하였다. 이후, 와류저감을 위한 VRD의 설계기준 도출을 위해 다양한 제원의 VRD의 와류저감 성능을 분석함으로써 최적의 길이 대 높이 비율이 선정되었다. 최종적으로 대상 범위의 부가물들에 대해 최적 비율을 만족하는 다양한 크기의 VRD 성능이 비교 분석되었다. 이를 종합하여 임의의 부가물에 대해서도 와류저감 성능을 나타낼 수 있는 VRD의 무차원화 설계기준이 도출되었다.

• 대한기계학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.1264-1271
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• 1990

본 연구에서는 회전 깃(rotor blade)을 폭 방향과 시위방향으로 많은 평면 페 널(panel)들로 나누어 이에 말굽쇠 형 화류(horseshoe vortex)를 분포시키는 양력면 (lifting surface)으로 대치하고 후류는 깃상의 순환(circulation)분포에 의해 그 크 기가 결정되는 와도(vorticity)를 와류격자로 대치하는 와류격자법(Vortex Lattice Method`VLM)을 사용하여 HAWT의 공기역학적 성능 예측을 시도하였다. 그리고 후류의 형상은 근 후류(near wake)와 원후류(far wake)로 나누어 근 후류는 깃의 후연(trail- ing edge)에서의 속도를 갖고 와선(vortex line)이 움직이게 하여 결정하였고 원 후류 는 반무한대 원형화류 실린더(semi-infinite circular vortex cylinder)로 취급하여 결정하였다.