• 한국전산유체공학회지
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• 제11권1호
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• pp.57-66
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• 2006

An optimal shape design approach is presented for a subsonic S-shaped intake using aerodynamic sensitivity analysis. Two-equation turbulence model is employed to capture strong counter vortices in the S-shaped duct more precisely. Sensitivity analysis is performed for the three-dimensional Navier-Stokes equations coupled with two-equation turbulence models using a discrete adjoint method For code validation, the result of the flow solver is compared with experiment data and other computational results of bench marking test. To study the influence oj turbulence models and grid refinement on the duct flow analysis, the results from several turbulence models are compared with one another and the minimum number of grid points, which can yield an accurate solution is investigated The adjoint variable code is validated by comparing the complex step derivative results. To realize a sufficient and flexible design space, NURBS equations are introduced as a geometric representation and a new grid modification technique, Least Square NURBS Grid Approximation is applied With the verified flow solver, the sensitivity analysis code and the geometric modification technique, the optimization of S-shaped intake is carried out and the enhancement of overall intake performance is achieved The designed S-shaped duct is tested in several off-design conditions to confirm the robustness of the current design approach. As a result, the capability and the efficiency of the present design tools are successfully demonstrated in three-dimensional highly turbulent internal flow design and off-design conditions.

• 대한기계학회논문집B
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• 제22권11호
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• pp.1591-1602
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• 1998

Simple spanwise distribution models of deviation angle and pressure loss coefficient due to the tip leakage flow are formulated for use in association with the streamline curvature method as a flow analysis. Combining these new models with the previous deviation and loss models due to secondary flow, a robust streamline curvature method is established for flow analysis of single-stage, subsonic axial turbines with wide ranges of turning angle, aspect ratio and blading type. At the exit from rotor rows, the flow variables are mixed radially according to a spanwise transport equation. The proposed streamline curvature method is tested against a forced vortex type turbine as well as a free vortex type one. The results show that the spanwise variations of flow angle, axial velocity and loss coefficients at rotor exit are predicted with good accuracy, being comparable to a steady three-dimensional Navier-Stokes analysis. This simple and fast flow analysis is found to be very useful for the turbine design at the initial design phase.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권3호
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• pp.201-209
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• 2011

NREL Phase VI 수평축 풍력터빈 주위의 3차원 유동에 대하여 미끄럼 격자 기법을 사용한 비정상 RANS 해석을 수행하였다. 블레이드/타워의 간섭영향을 해석하기 위하여 로터단일과 로터/타워/나셀의 2가지 해석 모델을 구축하였다. 로터/타워/나셀의 해석 결과를 NREL의 실험데이터와 비교하여 CFD 해석모델의 유용성을 확인하였다. 두 모델에 의한 해석 결과의 비교를 통하여 비록 상풍형 풍력터빈으로서 작기는 하지만 타워/나셀의 영향이 확실히 나타나는 것을 확인하였다. 다른 가시화 결과와 토크를 포함한 적분 공력하중 등도 구축한 CFD 모델의 비정상 유동해석 능력이 효과적임을 보여주고 있다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제15권5호
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• pp.48-53
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• 2012

This paper presents a systematic procedure for three-dimensional noise analysis of an axial-flow fan by using computational aero-acoustics based on Ffowcs Williams-Hawkings equation. Flow-fields of a basic fan model are simulated by solving three-dimensional, unsteady, Reynolds-averaged Navier-Stokes equations using the commercial code ANSYS CFX 11.0. Starting with steady flow results, unsteady flow analysis is performed to extract the fluctuating pressures in the time domain at specified local points on the blade surface of the axial flow fan. The perturbed density wave by rotating blades reaches at the observer position, which is simulated by an in-house noise prediction software based on Ffowcs Williams-Hawkings equation. The detailed far-field noise signatures from the axial-flow fan are analyzed in terms of source types, field characteristics, and interpolation schemes.

• 대한조선학회논문집
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• 제55권5호
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• pp.385-393
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• 2018

In this study, the analysis of 2DOF (2 Degree Of Freedom) motion and added resistance of a ship in regular head waves is carried out using RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes) approach. In order to improve the accuracy for large amplitude motions, the dynamic overset scheme is adopted. One of the dynamic overset schemes, Suggar++ is applied to WAVIS which is the in-house RANS code of KRISO (Korea Research Institute of Ships and Ocean Engineering). The grid convergence test is carried out using the present scheme before the analysis. The target hull form is KRISO VLCC tanker (KVLCC2) and 13 wave length conditions are applied. The present scheme shows the improved results comparing with the results of WAVIS2 in the non-inertial reference frame. The dynamic overset scheme is confirmed to give the comparatively better results for the large amplitude motion cases than the non-inertial frame based scheme.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1998년도 제10회 학술강연회논문집
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• pp.13-13
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• 1998

A simple model of the tip leakage flow models of the rotor downstream flow is developed, based on Lakshminarayana's theoretical concept on the tip clearance flow and the experimental data published in open literature. And new spanwise distribution models of deviation angle and pressure loss coefficient due to the tip leakage flow are formulated for use in association with the streamline curvature method as a through flow analysis. Combining these new models and previous deviation and loss models due to secondary flow, a robust streamline curvature method is established for flow analysis of single-stage, subsonic axial turbines with wide ranges of turning angle, aspect ratio and blading type. At the exit from rotor rows, the flow variables are mixed radially according to a spanwise transport equation. The proposed streamline curvature method is tested against a forced vortex type turbine as well as a free vortex type one. The results show that the spanwise variations of flow angle, axial velocity and loss coefficients at rotor exit are predicted with good accuracy, being comparable to a steady three-dimensional Navier-Stokes analysis. This simple and fast flow analysis is found to be very useful for the turbine design at the initial design phase.

• 대한조선학회논문집
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• 제56권2호
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• pp.109-116
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• 2019

This paper carried out numerical analysis for estimating the propulsion performance of the model scale ONRT benchmark model of'Tokyo 2015 a workshop on CFD'. The method reflecting the scale effect of ITTC'78 method and form factor were used to compare the estimates of the effective wake ratio of full-scale. The numerical calculation was performed with Siemens's Star-CCM+, compared with IIHR model tests and the numerical analysis results of other research institutes, showing good agreement. In the case of an open stern and twin skeg ship, the validity of the ITTC'78 method can be confirmed by assuming that the effective wake ratio estimated from the numerical analysis results of model scale is similar to the effective wake ratio of full-scale.

• 해양환경안전학회지
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• 제22권5호
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• pp.564-575
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• 2016

본 연구에서는 KVLCC2의 파랑 중 부가저항과 운동을 Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes(URANS) 방법과 3차원 포텐셜법을 이용하여 추정하였다. 수치해석은 3가지 선박속도(설계, 운항, 정지 속도)에서 다양한 파랑조건에서의 선박의 부가저항 및 수직운동(상하 및 종 동요 응답)의 추정에 대해 수행되었다. 첫째, CFD와 3차원 포텐셜 방법을 이용하여 규칙파에서의 선박속도와 파랑조건에 따른 선박의 부가저항과 운동을 추정하고 실험값과의 비교를 통해 두 수치 해석법의 특징을 살펴보았다. 둘째, CFD를 이용한 선박의 속도별 비정상 파형 분포와 선박의 부가저항 및 운동의 시간이력에 대해 해석하였다. 수치 격자계에 대한 수렴도를 확인하였고 수치계산과 모형시험 결과를 비교하여 사용한 수치 기법들을 체계적으로 검증 하였다. 이를 통해 본 연구에 적용된 수치해석법들의 신뢰성과 선속변화에 따른 파랑 중 부가저항과 선박의 수직운동에 대한 관계를 확인하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.60-68
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• 1991

비압축성 유체유동에 대한 Navier-Stokes 방정식과 충돌 접촉면 조건으로 특징지어지는 강체-유체 충돌문제를 Lagrangian 유한요소법에 의해 해석하였으며, 계산의 편의상, 속도장을 점성및 중력항과 압력항으로 나누어 수행하는 소위 fractional step method를 도입하였다. 유체영역은 4절점의 4각형 요소로 분할하였으며, 충분히 작은 시간간격의 도입을 전제로 하여 explicit time marching법으로 수치해석하였다. 매 시간 step의 초기에 우선 운동량-충격량 법칙으로 강체의 수면충돌후 속도를 구했으며, 그 속도로 표현되는 충돌 접촉면의 경계조건과 완전한 형태의 자유표면조건 그리고 운동방정식 및 연속 방정식을 모두 만족하는 속도장을 구하였다. 본 논문에서 제시하는 수치해석법에 의하면, 유체충격문제에 있어 매우 중요하다고 알려져 있는 tip splash를 포함하는 자유표면의 형상을 쉽게 추적해 갈 수 있다. Lagrangian 유한요소법의 적용의 타당성을 확인하기 위하여 대칭형 2차원 쐐기 모양의 강체가 수면충돌하는 경우를 예로하여 시간의 경과에 따른 충격수압의 분포 및 충격외력 등을 추정한 결과, 본 방법의 적용의 유효성과 아울러 몇가지 유용한 결론을 유도할 수 있었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제29권2호
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• pp.92-108
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• 2017

본 연구에서는 Navier-Stokes solver에 기초한 3차원혼상류해석법인 TWOPM-3D를 적용하여 고립파와 연안교량과의 상호작용을 수치해석적으로 수행하였다. 이 때, 고립파는 수치파동수로에서 수치조파되었고, 작용파력의 타당성은 본 수치해석결과와 기존의 실험결과와의 비교 분석으로부터 검증되었다. 이로부터 고립파의 파고, 교량의 종류와 위치 및 거더 수 등의 변화에 따른 수위변화와 유속변화를 포함하여 수평파력과 연직파력(연직상방파력과 연직하방파력)의 변동특성을 면밀히 검토하였다. 거더교의 경우 입사파고의 증가에 따라 수평파력과 연직파력의 각 최대치는 증가하는 경향을 나타낸 반면, 거더 수의 변화에 따라서는 서로 상이한 변동특성을 나타내었으며, 연직파력에 수중에 연행되는 공기가 큰 영향을 미치는 것 등을 결과로부터 알 수 있었다.