• 한국해양공학회지
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• 제23권1호
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• pp.7-15
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• 2009

The aim of this study was to survey the effects of the beachface gradient on 3-D currents around the open inlets of submerged breakwaters. First, the numerical model was validated by a comparison with existing experimental data. This model is able to consider the flow through a porous medium with inertial, laminar, and turbulent resistance terms, i.e. simulate directly WAve?Structure?Seabed/Sandy beach interaction, and can determine the eddy viscosity with a LES turbulent model in a 3-Dimensional wave field (LES-WASS-3D). Using the numerical results of this model, the 3-D currents around the open inlets of submerged breakwaters were examined in relation to the beachface gradient. Moreover, the wave height distribution and mean flow around them are also discussed, as well as the distribution of the wave breaking points over the crest.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제34회 춘계학술대회논문집
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• pp.190-193
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• 2010

고성능 액체로켓의 핵심 요소인 고압 연소기에 사용되는 분사기에 대한 혼합 및 연소 특성을 도출하기 위하여 초임계 상태에 적용되는 혼합 및 연소모델을 수치적으로 연구하였다. 난류모델은 LES(Large Eddy Simulation)를 기반으로 하였고, 난류연소모델은 혼합분율(Z)을 이용한 Laminar Flamelet Model을 사용하였다. 그리고 초임계 영역의 상태량을 계산하기위해 Soave Redlich-Kwong 상태 방정식, 점성계수와 열전도도에 대하여 Chung이 제안한 고압상태 혼합물에 대한 방정식, 확산계수에 대하여 Fuller 이론에 Takahashi가 제안한 고압상태의 특징을 고려한 식을 적용하였다. 계산결과는 선행연구자의 결과와 비교하였고, LOx post 후방에 발생되는 와류에 따른 보염영역에 대하여 연구하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제27권4호
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• pp.14-21
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• 2013

This study examined the field application of a 3-D numerical model (LES-WASS-3D) to the estimation of the nearshore current at Songdo beach, Busan. The wave and tide conditions observed at Songdo beach during Typhoon Ewiniar (July 10, 2006) were used in a numerical simulation. The numerical wave heights were in good agreement with the field data. The spatial distributions of the wave heights, mean water levels, and mean flows obtained from the numerical simulation are discussed in relation to the bottom topographical change near Songdo beach before and after Typhoon Ewiniar. The results revealed that LES-WASS-3D is a powerful tool for estimating the nearshore current in the field.

• International Journal of Fluid Machinery and Systems
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• 제2권4호
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• pp.346-352
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• 2009

The objective of the present work is to improve numerical predictions of unsteady turbulent swirling flows in the draft tubes of hydraulic power plants. We present Large Eddy Simulation (LES) results on a simplified draft tube consisting of a straight conical diffuser. The basis of LES is to solve the large scales of motion, which contain most of the energy, while the small scales are modeled. LES strategy is here preferred to the average equations strategies (RANS models) because it resolves directly the most energetic part of the turbulent flow. LES is now recognized as a powerful tool to simulate real applications in several engineering fields which are more and more frequently found. However, the cost of large-eddy simulations of wall bounded flows is still expensive. Bypass methods are investigated to perform high-Reynolds-number LES at a reasonable cost. In this study, computations at a Reynolds number about 2 $10^5$ are presented. This study presents the result of a new near-wall model for turbulent boundary layer taking into account the streamwise pressure gradient (adverse or favorable). Validations are made based on simple channel flow, without any pressure gradient and on the data base ERCOFTAC. The experiments carried out by Clausen et al. [1] reproduce the essential features of the complex flow and are used to develop and test closure models for such flows.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제51권2호
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• pp.573-578
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• 2019

Anisotropic distribution of the turbulent kinetic energy and the near-field excitations are the main causes of the steady state Flow-Induced Vibration (FIV) which could lead to fretting wear damage in vertically arranged supported slender rods. In this article, a combined Computational Fluid Dynamics (CFD) and Computational Structural Mechanic (CSM) approach named two-way Fluid-Structure Interaction (FSI) is used to investigate the modal characteristics of a typical rod's vibration. Performance of an Unsteady Reynolds-Average Navier-Stokes (URANS) and Large Eddy Simulation (LES) turbulence models on asymmetric fluctuations of the flow field are investigated. Using the LES turbulence model, any large deformation damps into a weak oscillation which remains in the system. However, it is challenging to use LES in two-way FSI problems from fluid domain discretization point of view which is investigated in this article as the innovation. It is concluded that the near-wall meshes whiten the viscous sub-layer is of great importance to estimate the Root Mean Square (RMS) of FIV amplitude correctly as a significant fretting wear parameter otherwise it merely computes the frequency of FIV.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.247-247
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• 2022

제트류는 복잡한 흐름 중 하나로 다양한 크기의 에디가 다양한 운동량을 가지고 있다. 이러한 제트류를 구현하기 위해서는 난류 운동 에너지 등 제트류의 특성을 잘 반영하여야 한다. 제트를 구현하기 위해서는 수리학적 모델, 현장 실험 등 많은 방법이 있으며, 본 연구에서는 상대적으로 공간, 시간적 비용이 적게 드는 수치해석 방법을 사용하여 연구를 진행하였다. 대표적인 수치해석방법에는 DNS(Direct Numerical Simulation), LES(Large Eddy Simulation), RANS(Reynolds Averaged Navier Stokes) 등이 있다. RANS는 시간 평균 흐름 특성만 산출하며 제트의 복잡성을 재현하는 데 한계가 있어, 본 연구는 DNS와 LES 모델을 이용하여 제트류를 구현하는 것에 초점을 맞추었다. DNS는 해당 격자에서 발생하는 모든 에디를 직접 해석 때문에 난류 모델링이 필요하지 않지만, 많은 수의 그리드가 필요하여 수치해석 시 소요시간이 긴 편이다. LES는 대규모 에디는 직접 해석하지만 일정 크기 이하의 소용돌이를 해석하기 위해서 모델이 필요하다. 따라서 서브 그리드 모델에 따라 약간 다른 결과를 보인다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 연구에서는 LES의 기존 서브 그리드 모델을 사용하지 않고 신경망 모델로 학습한 DNS 결과를 활용하는 방법을 제안한다. 우선 DNS와 LES 모델을 사용하여 에너지 스펙트럼을 비교하여 서브 그리드 모델이 시작하는 파수를 찾는다. 이후 특정 파수 아래의 작은 에디를 모사할 적절한 신경망 모델을 결정하여 DNS의 작은 에디를 신경망 알고리즘이 모사할 수 있도록 학습시킨다. 이후 기존 서브 그리드 모델을 사용하지 않고 학습된 신경망 알고리즘을 사용한 LES 모델이 모사한 제트류와 실제 DNS 모델을 사용한 제트류를 비교 및 평가한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권11호
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• pp.690-696
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• 2017

국내 외에서 다양한 형태의 석유 대체에너지는 온실효과 가스를 배출하지 않는 청정에너지로 개발되고 있으며, 특히 해상풍력은 풍력 자원이 풍부하고 육상보다 풍력 감소가 상대적으로 작아 다양하게 연구되고 있다. 본 연구에서는 해상풍력기초의 세굴현상을 분석하기 위해서 Flow-3D 모형을 이용하여 모노 파일과 삼각대 파일 기초에 대하여 수치모의를 수행하였다. 직경이 다른(D=5.0 m, d=1.69 m) 모노 파일 형식과 직경이 동일한(D=5.0 m) 모노파일에 대하여 세굴현상을 평가하였다. 수치해석 결과, 동일한 직경을 가진 모노파일에서 하강류가 증가되었으며, 최대세굴심은 약 1.7배 이상 발생하였다. 삼각대 파일에 대하여 관측유속과 극치파랑 조건을 상류경계조건으로 각각 적용한 후 세굴현상을 평가하였다. 극치파랑조건을 적용한 경우 최대 세굴심은 약 1.3배 정도 깊게 발생하였다. LES 모형을 적용하였을 경우 세굴심은 평형상태에 도달한 반면, RNG $k-{\epsilon}$ 모형은 해석영역 내 전반적으로 세굴현상이 발생하였으며, 세굴심은 평형상태에 도달하지 않았다. 해상풍력기초에 대하여 세굴현상을 평가하기 위해서 수치모형 적용시 파랑조건 및 LES 난류모형을 적용하는 것이 타당할 것으로 판단된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권8호
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• pp.589-595
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• 2020

본 연구에서는 부분예혼합 가스터빈 연소기에 대한 대와류모사(LES)가 이루어졌다. 연료 조성에 따른 연소기 내의 유동특성 연구를 위하여 서로 다른 4개의 수소 조성이 고려되었다. 시뮬레이션 결과의 적절성을 확인하기 위해서 화염 구조 및 속도장에 대한 실험결과와의 비교가 선행되었다. 해석 결과에 따르면 연소기 내의 부분예혼합 화염구조가 수소 조성에 크게 영향을 받음이 나타났다. 연료 내 수소 조성이 증가함에 따라 화염구조는 짧고 굵게 형성이 되었으며, 이에 따라 벽면에 미치는 영향이 감소하였다. 수소 조성에 따른 연소기 벽면의 재순환 영역의 변화가 이어서 조사되었으며 연료 조성의 영향이 논의되었다. 종합해 보았을 때, LES 기법과 연소모델을 사용한 수치해석이 연료 조성에 따른 반응성 유동장을 정확하게 예측할 수 있음이 확인되었다.

• Wind and Structures
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• 제22권2호
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• pp.161-184
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• 2016

Long-span suspension bridges have evolved through the years and with them, the bridge girder decks improved as well, changing their shapes from standard box-deck girders to twin box and multi-box decks sections. The aerodynamic characteristics of the new generation of twin and multiple-decks are investigated nowadays, to provide the best design wind speeds and the optimum dimensions such bridges could achieve. The multi-box Megane bridge deck is one of the new generation bridge decks, consisting of two side decks for traffic lanes and two middle decks for railways, linked between them with connecting beams. Three-dimensional CFD simulations were performed by employing the Large Eddy Simulation (LES) algorithm with a standard Smagorinsky subgrid-scale model, for $Re=9.3{\times}10^7$ and angles of attack ${\alpha}=-4^{\circ}$, $-2^{\circ}$, $0^{\circ}$, $2^{\circ}$ and $4^{\circ}$. Also, a wind tunnel experiment was performed for a scaled model, 1:80 of the Megane bridge deck section, for $Re=5.1{\times}10^5$ and the aerodynamic static coefficients were found to be in good agreement with the results obtained from the CFD-LES model. However the aerodynamic coefficients determined individually, from the CFD-LES model, for each of the traffic and railway decks of the Megane bridge, varied significantly, especially for the downstream traffic deck. Also the pressure distribution and the effect of the spacing between the connecting beams, on the wind speed profiles showed a slight increase in turbulence above the downstream traffic and railway decks.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권5B호
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• pp.591-594
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• 2008

본 연구에서는 사각격자체계를 이용하는 수치해석기법을 대상으로 격자내에 생성되는 경사면의 합리적인 처리 및 경계조건을 검토하기 위하여 사각격자내에 존재하는 불투과성 및 투과성구조물의 경사면에 대한 새로운 처리기법과 경계조건을 제안한 후, 파 구조물 해저지반/해빈의 상호간섭을 직접 해석할 수 있는 3D-수치모델(LES-WASS-3D; 허와 이, 2007)을 이용하여 수치계산을 실시하였다. 이로부터 얻어진 계산결과와 종래의 계단식 격자구성을 이용한 수치해석결과를 비교 검토하여 제안한 사각격자내의 경사면 처리기법에 대한 타당성을 검증하였다.