• 설비공학논문집
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• 제15권4호
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• pp.294-304
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• 2003

An experimental analysis using three-dimensional laser Doppler velocimetry(LDV) measurement and computational analysis using the Reynolds stress model in FLUENT are conducted to give a clear understanding of the effect of blade loading on the structure of tip leakage flow in a forward-swept axial-flow fan operating at the maximum efficiency condition ($\Phi$=0.25) and two off-design conditions ($\Phi$=0.21 and 0.30). As the blade loading increases, the onset position of the rolling-up of tip leakage flow moves upstream and the trajectory of tip leakage vortex center is more inclined toward the circumferential direction. Because the casing boundary layer becomes thicker and the mixing between the through-flow and the leakage jet with the different flow direction is enforced, the streamwise vorticity decays more fast with the blade loading increasing. A distinct tip leakage vortex is observed downstream of the blade trailing edge at $\Phi$=0.30, but it is not observed at $\Phi$=0.21 and 0.25.

• 대한기계학회논문집B
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• 제20권4호
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• pp.1510-1520
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• 1996

An experimental study on the flow over the axisymmetric backward-facing step was carried out. The purpose of the present study is to investigate the effect of the separating streamline curvature on the reattachment length and to understand the structure of recirculating flows. Local mean and fluctuating velocity components were measured in the separating and reattaching axisymmetric region of turbulent boundary layer on the wall of convex cylinder placed in a water tunnel by using 2-color 4-beam fiber optics laser Doppler velocimetry. The study demonstrates that the reattachment length increases with increasing separating streamline curvature. It is also observed that the reverse flow velocity and turbulent kinetic energy increase with an increase in the separating streamline curvature. In addition, the behavior of maximum turbulent stresses show that the effect of separating streamline curvature is larger in the region of recirculating zone(X/H<2) than in the region of reattachment point.

• 대한기계학회논문집B
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• 제23권5호
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• pp.661-669
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• 1999

The evolutionary structure of a tip vortex in the initial period have been investigated by the two-dimensional LDV system. Circumferential and axial components of mean velocities, their turbulences and Reynolds stresses were measured by the phase averaging technique at seven different wake ages within one revolution of the rotor. Core growth was also analyzed. It was resulted that circumferential velocity components showed a Rankine combined vortex shape and their circulation profiles viewed in the radial direction were close to the n = 2 model of Vatistas' algebraic formula, while axial velocity components seemed to have the Gaussian profiles In these measured ranges with the base width of three times of core radii. Peaks of circumferential velocities and core radii showed distinct asymmetric behaviors before the wake age of $150^{\circ}$ over inboard and outboard sides of the slipstream, but they became symmetric afterwards. Turbulence profiles which had two peaks Inside the core radii in the earlier wake age were also changed to single peaks after $150^{\circ}$. These trends imply that the tip vortex was barely mature at this wake age.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제23권4호
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• pp.533-542
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• 1999

In this study the flow characteristics of developing turbulent pulsating flows in a square-sec-tional 180。 curved duct are investigated experimentally. The experimental study of air flow in a square-sectional curved duct is carried out to measure axial velocity distribution secondary flow velocity profiles and wall shear stress distributions by using a Laser Doppler Velocimetry system with the data acquisition and processing system of Rotating Machinery Resolver (RMR) and PHASE software at the entrance region of the duct which is divided into 7 sections from the inlet(${{\o}}=0_{\circ}$) to the outlet (${{\o}}=180_{\circ}$) in $30_{\circ}$ intervals. The results obtained from the study are summarized as follows: (1) The time-averaged critical Dean number of turbulent pulsating flow(De ta, cr) is greater than $75{\omega}+$ It is understood that the critical Dean number and the critical Reynolds number are related to the dimensionless angular frequency in a curved duct. (2) Axial velocity profiles of turbulent pulsating flows are of an annular type similar to those of turbulent stead flows. (3) Secondary flows of trubulent pulsating flows are strong and complex at the entrance region. As velocity amplitudes(A1) become larger secondary flows become stronger. (4) Wall shear stress distributions of turbulent pulsating flows in a square-sectional $180_{\circ}$ curved duct are exposed variously in the outer wall and are stabilized in the inner wall without regard to the phase angle.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제25권4호
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• pp.817-824
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• 2001

In the present study, flow characteristics of turbulent oscillatory flows in the exit region connected to the square-sectional $180^{\circ}$curved duct was investigated experimentally. The experimental study for air flows was conducted to measure velocity profiles, shear stress distributions by using the Laser Doppler Velocimetry(L.D.V) system with the data acquisition and processing system of Rotating Machinery Resolver(R.M.R) and PHASE software. The results obtained from the experimentation were summarized as follows : The critical Reynolds number for a change from transitional oscillatory flow to turbulent oscillatory flow was about 75,000 in the 90 region of dimensionless axial position (x/Dh) which was considered as a fully developed flow region. In the turbulent oscillatory flow, velocity profiles of the inflow period in the entrance region were gradually developed, but those of the outflow period were not changed nearly. Shear stress distributions of turbulent oscillatory flow was gradually increased as the flow proceeds to downstream.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제26권2호
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• pp.209-218
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• 2002

The temperature field of a counterflow non-premixed flame is investigated using thermocouples of two sizes. A thermal balance is performed on the thermocouple in order to calculate the magnitude of the radiation corrections involved. Both the thermocouple wire and bead are separately considered to be the relevant thermal surface to which convective heat transfer takes place, and from which radiation lasses occur. The flame is also simulated by using a detailed chemical kinetic mechanism in a previously developed computer code. The local thermo-physical properties of the gas mixture, required to calculate the corrections, are determined both from the simulation, and by approximating the properties of the mixture as those of molecular nitrogen at the measured temperatures. It is concluded that the thermocouple wire is the appropriate thermal surface to which radiation corrections apply, in the absence of information about the gas mixture, its properties can be reasonably approximated by those of nitrogen rm ($N_2$), and the radiation corrections are very sensitive to misalignments in the temperature and velocity fields.

• 대한조선학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.146-158
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• 1991

2차원 날개 단면 주위의 유동을 레이저 유속계측장치(LDV)를 이용하여 계측하였다. 레이저 유속계측장치는 주위 유동에 영향을 주지 않으면서 물체 주위의 유속을 정밀하게 계측할 수 있는 장비로서 본 논문에서는 2W Ar-Ion 레이져 광선을 이용한 2색 3선형 레이저 시스템을 사용하여 2방향 속도를 동시에 계측하였다. 레이저유속 계측장치를 사용하여 NACA0012 단면 주위의 유동을 계측한 후 난류경계층, 박리현상(Separation) 및 날개 뒷날에서의 유동 현상등에 대한 해석을 수행하였다. 계측된 유동장의 해석 결과를 Head의 운동량 적분법에 의한 계산결과와 비교하였다. 입사각이 작고 레이놀드수가 비교적 큰 경우에는 계측결과에 의한 경계층 특성과 운동량 적분법에 의한 계산결과가 잘 일치함을 보였다. 2차원 날개단면 주위 유동을 정밀 계측하여 수치계산 방법에 의한 결과와의 비교를 위한 유동계측 자료를 확보하였으며 캐비테이션 특징 및 양력특성이 우수한 새로운 날개단면 개발에 응용될 수 있는 2차원 단면시험법을 개발하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제15권6호
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• pp.1919-1932
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• 1991

본 연구에서는 고강도 알루미늄 합금으로 제작된 평판보의 받음각(.alpha.)를 10˚ 에서 30˚까지 10˚씩 변화시킨 3가지의 모델에 대해, 각 모델의 Re$_{d}$수 변화에 대한 후류의 스펙트럼분석, 레이저 도플러 유속계(laser doppler velocimetry)를 이용 한 유동장 해석 및 평판보의 응답을 실험을 통해 조사, 분석하고 유동장과 측정이 용 이하지 않은 얇은 평판주위의 압력분포에 대한 전산해석을 수행함으로써 유동 여기진 동 구조의 규명을 시도하였다.다.

• 대한조선학회논문집
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• 제39권2호
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• pp.1-10
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• 2002

선체-프로펠러-타의 상호작용 해석을 반복계산에 의해 수행하였다. 계측된 공칭속도를 입력자료로 하고 보오텍스 링 이론을 이용하여 유효속도를 계산함으로써 선체와 프로펠러사이의 상호작용을 고려하였고, 계산된 유효속도를 입력자료로 하여 프로펠러-타 상호작용을 계산할 수 있는 포텐셜 기저 패널법을 개발하였다. 프로펠러에 의해 타에 유기되는 속도와 반대로 타에 의해 프로펠러에 유기되는 속도는 수렴된 해가 얻어질 때까지 반복 계산하여 타 주위의 정상유동 해석을 수행하였다. 이와 함께 삼성중공업의 대형 캐비테이션 터널에서 L.D.V를 사용하여 프로펠러 및 타 주위의 유동장을 계측하였고 수치계산 결과와 비교하였다. 실선에 설치되고 있는 혼 타주위의 유동장 계산을 위해 gap flow 모델을 적용하였고, 여러 가지 타각에 대한 수치계산을 수행하여 대형캐비테이션 터널에서 계측된 타 표면에서의 압력과 비교하였으며, 계산된 표면 압력 치는 실험 값과 비교적 일치되는 만족스러운 결과를 얻었다.

• 오토저널
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• 제6권2호
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• pp.14-19
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• 1984

종래에 많이 사용된 각양의 계측 방법을 일일이 설명하는 것은 본 해설의 목적이 아니기 때문에 개략적으로 분류하여 설명하면 다음과 같다. 1) 시간 평균유속은 주로 프로브(probe)를 경유하여 동압과 정압의 측정에 의하여 수행되어 왔다. 연소반응이 있으면 밀도의 변화가 있게 되는데 밀도는 후술하는 농도의 계측과 온도의 계측에 의하여 정해져 동압과 정압으로부터 유속으로 변환된다. 시간분해능이 높은 비접촉식(직접 프 로브를 측정부에 삽입하지 않는 방법) 유속측정이 가능한 방법으로는 레이저 도플러 유속계 (Laser Doppler Velocimetry, 이하 LDV로 표현)를 들 수 있다. LDV는 압력측정에 의한 유속 산출법에서와 같은 온도 및 농도 등의 부수적인 계측이 필요없이, 직접 유속을 검출할 수 있으며 또한 검정이 필요없는 절대유속 측정이 가능하며 현재 연소반응이 있는 흐름에 대한 대부분의 연구에 적용되고 있는 실정이다. 2) 시간평균 화학종 농도측정에 가장 많이 쓰이는 방법은, 연소가스를 채취하여 가스 크로마토 그라프(Gas Chromatograph)로 분석하는 것을 들 수 있다. 한편, 시간 분해능이 높은 화학종 농 도의 계측은 레이저를 사용하여 각 화학종의 발광, 산란 및 흡수성을 이용, 측정한다. 3) 온도측정은 대부분 열전대를 사용하고 있다. 그러나 이 방법은 직접 프로브를 삽입해야 하므로 사용한계의 범위가 지극히 좁으며, 연소반응이 일어나므로 프로브 자체의 촉매반응 및 복사 열전달에 의한 보정 등이 사용상 큰 문제로 제기된다. 그러나 최근 레이저 이용기술의 발달로 (2)항에서의 농도 계측과 같이 반응기체의 온도 및 성분의 동시측정이 가능한 방법도 점차 현 실화 되어가고 있다. 그 대표적인 예로 CARS법(Coherent Anti-Stokes Raman Spectroscopy)을 들 수 있다. 이상으로부터 연소반응이 일어나는 흐름에서의 각종 계측에서는, 비접촉 측정의 가능성과 시간 공간 분해능의 특징으로 미루어 앞으로는 레이저를 이용한 계측 방법이 그 주류를 이룰 것으로 사료된다. 우선 본 해설은 기체의 온도 및 농도의 광학적 측정방법중 Raman산란광 검출법에 대하여 실제로 측정하는 입장에서 간단히 소개한다.