• Wind and Structures
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• 제35권4호
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• pp.255-268
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• 2022

Light-weight or low-damped structures may encounter the unsteady galloping instability that occurs at low reduced wind speeds, where the classical quasi-steady assumption is invalid. Although this unsteady phenomenon has been widely studied for rectangular cross sections with one side perpendicular to the incidence flow, the effect of the mean wind angle of attack has not been paid enough attention yet. With four sectional models of different side ratios and geometric shapes, the presented research focuses on the effect of the wind angle of attack on unsteady galloping instability. In static tests, comparatively strong vortex shedding force was noticed in the middle of the range of flow incidence where the lift coefficient shows a negative slope. In aeroelastic tests with a low Scruton number, the typical unsteady galloping, which is due to an interaction with vortex-induced vibration and results in unrestricted oscillation initiating at the Kármán vortex resonance wind speed, was observed for the wind angles of attack that characterize relatively strong vortex shedding force. In contrast, for the wind angles of attack with relatively weak shedding force, an "atypical" unsteady galloping was found to occur at a reduced wind speed clearly higher than the Kármán-vortex resonance one. These observations are valid for all four wind tunnel models. One of the wind tunnel models (with a bridge deck cross section) was also tested in a turbulent flow with an intensity about 9%, showing only the atypical unsteady galloping. However, the wind angle of attack with the comparatively strong vortex shedding force remains the most unfavorable one with respect to the instability threshold in low Scruton number conditions.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권2A호
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• pp.371-382
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• 2006

사장교는 난류에 의해 불규칙한 진동을 일으키며 이 현상을 규명하기 위하여 버페팅해석을 수행한다. 버페팅해석을 위해서 는 구조적 변수, 공기역학적 변수, 그리고 구조물-바람 상호작용 효과를 고려하기 위한 공탄성 변수의 입력값을 적절히 선정해야 한다. 본 연구에서는 버페팅해석을 수행하기 위한 입력 변수 중 대표적 변수들에 대하여 변수연구를 수행함으로써 각 변수들이 해석 결과에 미칠 수 있는 민감도를 분석해 보고자 하였다. 풍동실험 자료가 가장 잘 구축되어 있는 서해대교를 대상교량으로 선정하였다. 검토 변수로서는 정적 삼분력계수의 기울기, 난류의 공간분포 상관관계감소계수, 조도길이, 변동풍속 스펙트럼, 구조감쇠율을 선정하였다. 검토결과 각 입력변수는 버페팅 응답에 미치는 영향이 큰 것으로 확인되었기 때문에 적정한 입력변수 선정의 중요성을 강조함과 동시에 일반적 결론 도출을 위하여 추후 연구가 필요함을 제시하였다.

• 수산해양기술연구
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• 제38권1호
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• pp.43-57
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• 2002

본 연구는 고성능 전개판을 개발하기 위하여 전개판 주변의 유동장을 계측할 수 있는 해석 방법을 제시하고자 하였다. 실험 방법으로는 CFD를 이용한 유동장의 수치 해석과 유동장의 정량적, 정성적 계측이 가능한 PIV 실험방법을 사용하였다. 본 실험에서는 전개판 주변의 가시화된 영상을 PIV 기법을 이용한 화상처리로 유동특성을 해석하였으며, 이 결과를 CFD에 의한 해석 결과와 유동 패턴을 비교하였다. 또한, 회류 수조에서의 양력 계수 및 항력계수의 계측 결과를 상호 비교 하였다. 그 결과, 수치 해석된 결과와 PIV의 실험 결과는 정성적으로 매우 잘 일치하였으며, 물리적으로 타당성을 확인할 수 있었다. 그 결과는 다음과 같다. (1) 전개판의 유동장 분석을 위하여 레이저 광원을 이용한 가시화 실험을 실시하고, PIV 기법으로 화상분석을 실시하였으며, 유동입자의 흐름으로도 충분한 정성적인 유체운동의 경향을 파악할 수 있었다 (2) PIV해석결과가 정량적인 결과이므로 이를 다양한 후처리 방법을 통해 속도벡터장, 순간 유동장, 평균 와도로 나타내어 유동장의 변화를 확인할 수 있었다. (3) 최대전개력계수가 나타난 영각 24$^{\circ}$에서 비교한 CFD와 PIV 해석 결과, 유동 패턴은 유사하였고, 두 경우 모두 전개판 후연에서 약간의 경계층 박리가 발생하였으나 양호한 흐름을 보였다. (4) PIV에 의한 속도 벡터도, 순간 유선도, 평균 와도로 후처리한 결과, 영각 24$^{\circ}$에서부터 경계층 박리 현상이 일어나기 시작하여, 영각 28$^{\circ}$이상이 되면 심하게 전연으로 발생지점이 이동하게 되고, 그 폭도 확대됨을 확인할 수 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권5호
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• pp.585-593
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• 2007

본 연구에서는 해안 환경에 노출된 콘크리트 구조물의 내구성 평가에 대한 모델을 표면 염소이온농도 $(C_s)$의 시간에 대한 증가와 염소이온 확산계수 (D) 및 임계염소이온농토 $(C_{lim})$를 고려하여 제안하였다. 또한 콘크리트 구조물의 정밀한 내구수명 예측을 위하여 $C_s$와 D의 시간의존성이 고려되었으며, 시간에 따라 변화하는 $C_s$를 고려한 Fick의 제2법칙의 정밀해를 구하였다. $C_s$의 시간의존성에 대해서는, 기존 실험 결과를 바탕으로 시간에 대한 대수 함수 형태의 $C_s$ 모델을 제안하였으며, D의 시간의존성을 고려하기 위하여 구조물의 전체 노출 기간에 대한 시간의 평균값을 적용하였다. 또한 염해 환경 하에 있는 철도 구조물이 100년의 내구 수명을 보장할 수 있도록 하기 위해, 본 논문에서 제안된 모델과 시방서 기준에 근거하여 내구성 설계를 수행하였다. 제안된 모델은 유럽에서 널리 사용되고 있는 성능 중심의 설계 기법에 의해 검증되었으며, 이로부터 기존의 시방서 설계기준은 해안 환경에 노출된 콘크리트 구조물의 내구 성능을 과소 평가하여 매우 보수적인 설계결과를 유발하고 있음을 알 수 있다. $C_s$와 D의 시간의존성을 고려한 본 모델은 기존 시방기준의 이러한 문제점을 개선하여 염해를 받는 콘크리트 구조물의 내구수명을 정확하고 합리적으로 평가할 수 있을 것이다.

• 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.

• 대한환경공학회지
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• 제29권3호
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• pp.348-356
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• 2007

본 연구에서는 변동적인 특성을 지닌 자료 분석에 효과적인 확률, 통계기법을 도입하여, 하수처리장의 처리효율을 분석하고 그 결과를 설계에 반영할 수 있는 방법을 제시하였다. 이를 위하여 3개 대상하수처리장의 유입수와 처리수 자료(BOD, COD, SS, TN, TP)를 대상으로 통계분석을 실시하였다. 유입수의 표준편차는 $9.7\sim34.9$ mg/L로 평균농도 대비 약 $16.7\sim54.7%$의 범위를 보였으며, BOD와 SS가 상대적으로 큰 편차를 보였다. 처리수는 전 항목에 걸쳐 표준편차 $0.28\sim4.48$ mg/L, 평균수질 대비 $13.9\sim125%$의 범위를 보였고, SS의 변동이 큰 것으로 나타났다. 각 처리장 처리수의 분포는 일정한 양상을 보이지 않았지만 BOD와 COD의 경우 전반적으로 정규분포 형태를, SS와 TN, TP는 대수정규분포에 근접한 형태를 나타냈으며, 오른쪽으로 치우친 경향을 나타내었다. 위와 같은 기본적인 통계처리 결과를 바탕으로 신뢰도 계수(coefficient of reliability, COR)를 도입하여 처리효율을 평가한 결과, 각 항목의 처리수질은 백분위 50% 수준에서 방류수 수질기준의 절반에 해당하는 농도를 보였으며, 모든 처리장에서 연간 방류수 수질기준 달성확률이 100%로 나타났다. 처리공정의 설계와 운전시 각 공정이 가지는 고유의 변동성을 반영하기 위해서는 성능결과를 객관화 할 수 있는 확률적 접근이 필요하며, 특히 방류수 수질기준에 대한 처리성능을 보다 과학적으로 평가하기 위해서는 신뢰성계수를 도입하여 기준달성의 신뢰성을 분석하는 것이 적절할 것으로 판단되었다.30nm$ 조건)와 347 nm(${\Delta}\lambda=60nm$ 조건)에서의 형광 세기가 현장에서 톱밥 침출수 오염을 식별하는 가장 이상적인 식별지표로 밝혀졌다. 비록 이 연구가 제한된 대표시료와 오염원 종류에 국한되었지만 여기에 사용된 식별지표 평가 과정 및 구체적인 실험방법은 향후 형광측정을 이용한 실시간 오염원 추적 연구에 중요한 기초자료를 제공할 것으로 기대한다. 공정의 효율면에서도 훨씬 효율적인 것으로 조사되었다..문에, 이 연구에서 개발된 수치모델은 퇴적물에서 일어나는 미량 오염 물질의 거동을 파악하기 위해 유용하게 사용되어질 수 있을 것으로 사료된다.on between instantaneous attack angle of blade section and the resultants real time force components. Through these investigation it is found out that the conventional imagination that the 7cull motion should be effective in generating lift force must be reconsidered because the attack angle of scull blade are too great to free from stall phenomena during the sculling operation.잠119>잠113>잠120의 순이었다.지방산의 조성이 많은 차이를 보였다.{2+}$ 26 및 $Na^+$ 26 mg $L^{-1}$이었다. 양액 재배 후 버려지는 폐양액 중의 무기성분 함량은 양액재배에

• 대한조선학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.52-68
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• 1991

캐비테이션 특성이 우수하고 넓은 받음각에서 양력-향력비가 큰 새로운 날개단면(KH18 단면)을 사용하여 체계적인 방법으로 기하학적 형상을 변화시켜 설계된 새로운 계열 프로펠러의 개발을 시도하였다. 새로운 계열 프로펠러의 형상을 설계함에 있어 기존의 계열 프로펠러와는 달리 선택된 반류분포의 회전방향 평균 반류분포를 입력자료로 하여 반경방향 부하분포와 코오드 방향 부하분포를 동일하게 유지하면서 피치 및 캠버의 형상을 결정하였다. 또한 코오드 길이, 두께, 스큐 및 레이크 분포와 같은 형상은 최근 실적선 프로펠러의 형상 특성을 정형화하여 선택되었기 때문에 초기설계시 설계된 형상이 최종 설계 프로펠러의 형상과 크게 다르지 않을 것으로 생각되어 초기성능을 보다 정확하게 추정할 수 있게 하였다. 설계된 계열 프로펠러는 날개수 4개인 프로펠러를 대상으로 날개 전개면적비 4개($A_{E}/A_{O}$=0.3, 0.45, 0.6, 0.75)에 대하여 각 전개면적비에서 평균피치비를 5개(P/D=0.5, 0.65, 0.8, 0.95, 1.1)로 변화시켜 총 20개의 프로펠러로 구성되었으며 KD-프로펠러 씨리즈(KRISO-DAEWOO Propeller Series)라 명명하였다. 설계된 계열 프로펠러들에 대하여 단독특성시험, 캐비테이션 관찰시험, 변동압력 계측시험을 수행하였다. 프로펠러 단독특성 시험결과의 회귀해석결과로 부터 $B_{P}-\delta$ 곡선을 도출하여 초기설계 단계에서 최적 프로펠러 직경등을 쉽게 결정할 수 있게 하였다. 기준으로 선택된 반류분포(2700TEU 콘테이너선의 반류) 후류에서 프로펠러 추력계수 및 캐비테이션 수를 체계적으로 변화시킨 상태에서 캐비테이션 관찰시험 및 변동압력계측시험을 수행하였다. 양력면이론에 의한 비정상 프로펠러 성능해석에 의해 계산된 최대 국부양력계수 ($C^{max}_{l,0.8R}$)와 국부캐비테이션 수(${\sigma}_0=\frac{p-p_v}{\frac{1}{2}{\rho}V^2_{0.8R}}$)를 기준으로 캐비테이션 관찰시험 결과를 정리하여 KD-캐비테이션 챠트를 도출하였다. 기존의 캐비테이션 챠트는 균일류중의 시험 결과를 정리하여 작성되었으나 KD-캐비테이션 챠트는 반류분포중에서 시험된 프로펠러 관찰시험 결과로 부터 도출되었으므로 초기설계 단계에서 보다 정확한 캐비테이션 발생량 추정이 가능하리라 예상된다.

• 한국건축시공학회지
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• 제9권4호
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• pp.119-129
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• 2009

최근의 건축활동은 초고층화 대형화 복잡화 되고 있으며 도심지내에 근접 시공되어 짐에 따라 건축물의 지상층 높이증가와 더불어 지가의 앙등, 토지이용의 극대화로 지하구조물의 중요성이 증가되고 있으며 지하층의 면적 및 층수가 증가되어 가는 추세이다. 이에 따라 지하굴착심도가 깊어지고 있으며 토지 이용의 효율극대화 측면에서 우리나라의 경우 해안매립지등 매립지반에서의 건축활동이 급증하는 추세로 연약지반에 대한 대책과 아울러 지하수위에 대한 영향을 신중하게 검토해야할 필요성이 증대되고 있는 실정이다. 일반적으로 지하굴착 후 시공되는 건축물은 지층의성상과 토질, 수압 등에 대한 고려로 건물의 최하층 바닥슬라브 하부에 위치하게 되는 지하수위와의 수두압차에 의한 정수학적 압력(Hydrostatic Pressure), 즉 부력(Uplift Water Pressure)이 건물저면에 작용하게 되므로, 이러한 부력(浮力)합리적으로 대처할 수 있는 설계 및 시공법의 개발과 이를 적용하기 위한 노력은 지하층공사에 있어서 안전, 공기, 비용, 건축의질 측면에서 필수적이라고 할 수 있다. 그러나 이제까지의 지하층 공사는 부력 처리방법 등에 대한 연구가 미흡하며 기존의 공법 중 대상 프로젝트의 합리적인 수행을 위한 설계초기단계에서의 지반에 대한 사전조사와 면밀한 분석이 이루어지지 않고, 경험에 의존하는 경향이 크다. 본 연구는 상기와 같은 문제점을 바탕으로 O O 건설현장 실 사례를 중심으로 현장은 한강에 인접한 지리적 요인에 의해 지하수위가 한강의 수위와 연계되어 있는바 최초 계획되었던 Rock anchor System 대신 Drain mat System을 적용하여 유입되는 지하수를 유도, 배수함으로써 지하수위에 따른 상향수압을 통제할 수 있는 최적공법 선정을 통해 직접공사비 406,702,000원 및 Life Cycle Cost 차원에서 검토한 결과 건물수명 50년 기준 절감액 운용수익률 년 4% 절감의 효과로 이는 건설초기단계에서의 과다설계에 따른 투입 공사비의 과다책정, 공기의 증가 등에 따른 채산성 문제를 합리적으로 제어하여 건설공사의 원가절감을 위한 성공사례로 평가되고 있다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권5호
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• pp.625-631
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• 2011

본 연구는 벽면근처에 놓인 정방형주의 모서리에 수평 분할판을 부착하여 유체력 제어 효과를 양항력 측정실험 및 PIV에 의한 가시화 실험으로 조사한 것이다. 분할판의 폭은 정방형주 폭의 10% 로 했다. 실험변수로서는 수평 분할판의 부착 위치 및 벽면과 사각주 사이의 간격으로 하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 간격비 0.4 이상에서 벽면과 정방형주 사이에 흐름이 명확했고, 후류측 칼만 와도 뚜렷이 나타났다. 원형의 정방형주는 간격비 0.4에서 수평 분할판을 가진 정방형주는 간격비 0.6에서 평균양력계수 및 Strouhal 수의 변곡점이 나타났다. 정방형주 아랫면의 뒷 모서리에 수평 분할판을 설치한 경우 항력이 감소하였으며 각 간격비 평균 4.5%의 항력 저감 효과를 얻었다. 이 경우 정방형주 윗면 박리영역의 크기는 분할판이 없는 정방형주에 비해 작았다.

• Wind and Structures
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• 제23권6호
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• pp.559-575
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• 2016

In order to investigate the influence of different blade positions on aerodynamic load and wind loads and load-effects of large scale wind turbine tower under the halt state, we take a certain 3 MW large scale horizontal axis three-blade wind turbine as the example for analysis. First of all, numerical simulation was conducted for wind turbine flow field and aerodynamic characteristics under different halt states (8 calculating conditions in total) based on LES (large eddy simulation) method. The influence of different halt states on the average and fluctuating wind pressure coefficients of turbine tower surface, total lift force and resistance coefficient, circular flow and wake flow characteristics was compared and analysed. Then on this basis, the time-domain analysis of wind loads and load-effects was performed for the wind turbine tower structure under different halt states by making use of the finite element method. The main conclusions of this paper are as follows: The halt positions of wind blade could have a big impact on tower circular flow and aerodynamic distribution, in which Condition 5 is the most unfavourable while Condition 1 is the most beneficial condition. The wind loads and load-effects of disturbed region of tower is obviously affected by different halt positions of wind blades, especially the large fluctuating displacement mean square deviation at both windward and leeward sides, among which the maximum response occurs in $350^{\circ}$ to the tower top under Condition 8; the maximum bending moment of tower bottom occurs in $330^{\circ}$ under Condition 2. The extreme displacement of blade top all exceeds 2.5 m under Condition 5, and the maximum value of windward displacement response for the tip of Blade 3 under Condition 8 could reach 3.35 m. All these results indicate that the influence of halt positions of different blades should be taken into consideration carefully when making wind-resistance design for large scale wind turbine tower.