• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제16권3호
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• pp.339-346
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• 2015

Aerodynamic flow control phenomena were investigated with a low-current DC surface discharge plasma actuator. The plasma actuator was found to operate in three different discharge modes with similar discharge currents of about 1 mA or less. Stable continuous DC discharge without audible noise was obtained at higher ballast resistances and lower discharge currents. However, even with continuous DC power input, a low-frequency self-pulsed discharge was obtained at lower ballast resistances, and a high-frequency self-pulsed discharge was obtained at higher set-point currents and higher ballast resistances, both with audible noise. The Schlieren image reveals that the low-frequency self-pulsed mode produces a synthetic jet-like flow implying that a gas heating effect plays a role, even though the discharge current is small. The high-frequency self-pulsed mode produces pulsed jets in a tangent direction, and the continuous DC mode produces a steady straight pressure wave. Particle image velocimetry (PIV) images reveal that the induced flow field by the low-frequency self-pulsed mode has flow propagating in the radial direction and centered between the electrodes. The high-frequency self-pulsed mode and continuous DC mode produce flow from the anode to the cathode. The perturbed region downstream of the cathode is larger in the high-frequency self-pulsed mode with similar maximum speeds.

• 대한기계학회논문집B
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• 제29권11호
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• pp.1182-1188
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• 2005

An x-ray PIV (Particle Image Velocimetry) technique was developed to measure quantitative information on flows inside opaque conduits and on opaque-fluid flows. At first, the developed x-ray PIV technique was applied to flow in an opaque Teflon tube. To acquire x-ray images suitable for PIV velocity field measurements, refraction-based edge enhancement mechanism was employed using detectable tracer particles. The optimal distance between with the sample and detector was experimentally determined. The resulting amassed velocity field data were in reasonable agreement with the theoretical prediction. The x-ray PIV technique was also applied to blood flow in a microchannel. The flow pattern of blood was visualifed by enhancing the diffraction/interference -bas ed characteristic s of blood cells on synchrotron x-rays without any contrast agent or tracer particles. That is, the flow-pattern image of blood was achieved by optimizing the sample (blood) to detector distance and the sample thickness. Quantitative velocity field information was obtained by applying PIV algorithm to the enhanced x-ray flow images. The measured velocity field data show a typical flow structure of flow in a macro-scale channel.

• 대한의용생체공학회:학술대회논문집
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• 대한의용생체공학회 1993년도 추계학술대회
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• pp.81-84
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• 1993

Artificial Heart Valve is the one of the most important artificial organ which has been implanted to many patients. The most important problems related to the artificial heart valve prosthesis are thrombosis and hemolysis. Usual method to test against this problem in vivo experiment, which is complex and hard work. Nowadays the request for In vitro Artificial Heart Valve testing system is increasing. Several papers has announced us flow pattern of Artificial Heart Valve is highly correlated with thrombosis and hemolysis. They usually gel flow pattern by LDA, it is also hard work and has narrow measuring region. In this reason we have determined to develop PTV(Particle Tracking Velocimetry). By using High-speed camera and image processing technique, flow pattern could be relatively easily obtained. Parachute and Bileaflet Artificial Heart Valve designed by SNU were testified.

• 한국가시화정보학회지
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• 제17권2호
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• pp.48-57
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• 2019

A straightforward strategy for particle image velocimetry (PIV) interrogation and post-processing has been proposed, aiming at reducing errors and clarifying vortex structures. The interrogation window size should be kept small to reduce bias error and improve spatial resolution. A spatial filter is then applied to the velocity field to reduce random error and clarify flow structure. The performance of three popular spatial filters were assessed: box filter, median filter, and local quadratic polynomial regression filter. In order to quantify random uncertainty, the image matching (IM) method is applied to an experimental dataset of homogeneous and isotropic turbulence (HIT) obtained by 2D-PIV. We statistically analyze the uncertainty propagation through the spatial filters, and verify the reduction in random uncertainty. Moreover, we illustrate that the spatial filters help clarify vortex structures using vortex identification criteria. As a result, PIV random uncertainty was reduced and the vortex structures became clearer by spatial filtering.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권5호
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• pp.572-579
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• 2009

본 연구에서는 분진폭발에 있어서 기초적 현상을 규명하고 분진의 화염구조와 메커니즘에 대하여 실험적으로 조사하였다. 실험장치는 길이 1.8 m, 단면이 0.15 m의 정방형인 수직연소관을 사용하였으며, 덕트 내를 전파하는 상방 분진층류화염과 화염면에 대하여 고속카메라를 사용하여 가시화하였다. 또한 슐리렌, 이온프로브, 열전대 등을 사용하여 예열대 및 반응대의 두께를 측정하였다. 석송자 분진화염의 예열대 두께는 4~13 mm로 탄화수소가스의 예혼합기 화염보다도 수배 크다. 입자화상유속법(PIV)에 의한 해석 결과, 예열대에서의 미연소 입자의 체류 시간은 입자의 열분해가스 생성에 필요하며, 체류시간은 화염전파속도, 입자속도 및 예열대 두께에 의존하는 것을 알았다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제29권3호
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• pp.139-146
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• 2017

해안선 변동을 제어하기 위해 설치되는 잠제의 효과를 이해하기 위해 해안선과 평행한 단일 잠제 주변 연안의 흐름변화 특성을 수리실험을 통해 연구하였다. 잠제와 입사파 파라미터에 따른 잠제 후면의 흐름패턴을 관측하기 위해 LSPIV(Large-Scale Particle Image Velocimetry) 이미지 분석 기법을 적용하였고, 잠제 주변의 역학적 특성을 파악하기 위해 평균수면 및 파고분포를 관측하였다. 수리실험을 통해 흐름패턴은 잠제에 의한 파고(파랑응력) 분포변화와 그에 따라 발달하는 잠제 후면과 측면 쇄파유도류 및 평균수면상승효과의 상호작용에 의해 변화됨을 알 수 있었다. 잠제 주변의 분기 또는 수렴하는 흐름패턴에 따라 각각 해안선 변동을 침식 또는 퇴적반응으로 구분하는 Ranasinghe et al.(2010)의 경험식과 수리실험 결과를 비교하여, 전반적으로 경험식에 부합하는 흐름패턴을 확인할 수 있었다. 그러나 일부 실험결과에서 기존의 경험식을 적용하여 구분하기 어려운 침식과 퇴적이 혼재된 반응을 유도하는 흐름패턴도 관찰할 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권7호
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• pp.653-667
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• 2008

본 연구는 변형수제 중 하나로서 "ㄱ" 모양을 갖는 L형 수제(L-type Groyne)에 대한 수리실험 연구이다. 연구 목적은 수제설계를 위한 기초자료인 수제주변(수로부, 수제역)의 흐름특성을 파악하는 것이다. 이를 위해 수리실험을 통하여 수제설계의 주요 수리특성인 주수로의 유속변화, 흐름중심선의 변화 및 흐름분리영역을 분석하였다. 본 연구에서 흐름중심선은 수로내의 최대유속이 발생되는 유선으로 정의하였으며 흐름분리영역은 본류영역인 주흐름과 수제영역인 재순환영역(recirculation zone)의 경계를 나타낸다. 5가지 수제 팔길이 조건에 대하여 유속을 변화시키면서 수리실험을 수행하였고, LSPIV(Large Scale Particle Image Velocimetry)기법을 적용하여 수제주변 흐름장을 측정 및 분석하였다. 실험결과 주흐름의 유속은 최대 1.5배 증가되는 것으로 나타났으며 수제 팔길이의 영향은 적었다. 흐름중심선의 폭은 수로폭의 $55{\sim}58%$ 구간으로 변화되었으며 흐름중심선과 흐름분리영역은 Froude 수에 큰 변화를 보이지 않는 것으로 나타났다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제24권2호
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• pp.169-182
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• 2016

This paper is the third investigation on the evaluation methods of flow characteristics in a steady flow bench. In the previous works, several assumptions used in the steady flow bench were examined and the flow characteristics were estimated both by the conventional impulse swirl meter and a particle image velocimetry at 1.75B position. From these works, it was concluded that the assumption of the solid rotation might cause serious problems and both of the eccentricity and the velocity profile distort the flow characteristics when using the ISM at 1.75B plane. Therefore, the understanding of the detail velocity profiles is very important to keep discussing the issues about the steady flow evaluation method. For this purpose, the planar velocity profiles were measure at 1.75B position by particle image velocimetry and the characteristics were examined according to the valve angles and lifts. The results show that the planar velocity profiles of 11, 16, $21^{\circ}$ valve angle heads according to the lift are similar to each other, however, that of $26^{\circ}$ angle is an exceptional case in the all aspects. In addition, the swirl behaviors are not apparent up to 6~8 mm lift under the $21^{\circ}$ angle and somewhat arranged motions are observed over the whole plane near the highest lift. At this point, the narrower the angle, the lower the lift at which the swirl motions become clear. On the other hands, when the angle is $26^{\circ}$, the center of swirl is always farthest from the cylinder center and only the indistinct swirl is observed even if at the highest lift. Also, all the swirl centers are quite apart from the cylinder center so that the effect of eccentricity may not be negligible at 1.75B regardless the valve angle. Related to the tangential velocity along with the radial direction, the bands of the velocity distribution are very wide and the mean velocities of cylinder center basis are lower than the velocity which is assumed in the ISM evaluation. Lastly, the mean tangential velocity profiles of swirl center basis are sometimes higher than that of ISM-assumed up to 0.6 non-dimensional distance less than 6mm lift, however, as the lift increases the profiles are different according to the angles and profile $11^{\circ}$ is the most closed to the ideal profile. Consequently, the real velocity profile is far from the assumption of ISM evaluation.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1774-1778
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• 2008

유량 환산에 이용되는 수위-유량 관계곡선식은 하천의 흐름을 정상 등류상태로 가정하고 유속계를 하천에 투입하여 년간 정해진 횟수의 유량측정을 실시하여 이로부터 갱신하여 작성하고 있다. 평수기에는 이렇게 기기를 이용하여 유량측정이 가능하지만 홍수기나 갈수기에는 접촉식 유속계를 이용한 하천유량 측정이 불가능한 실정이다. 홍수기에는 기기 손상과 관측자의 안전이 위협받는 실정이고, 갈수기에는 유속이 너무 느려서 (0.1 m/s 이하) 프로펠러 유속계의 경우 유속의 정확한 관측이 힘들다. 또한 전지구적 빈번한 이상기후의 현실정에서 가장 중요한 기초 수문자료인 홍수량의 정확한 측정 자료는 많지 않다. 홍수유량을 측정하기 위해서 현재에도 기존의 봉부자를 이용하거나 유비쿼터스 센서를 장착한 봉부자를 이용하는 유량측정 기법이 향해지고 계속적으로 소개되고 있는 실정이지만 봉부자의 특성상 정확한 유량을 계산하기에는 어려움이 많다. 현재 선진국에서는 흐름과 비접촉식 방법을 이용한 하천유량측정 방법이 지난 10 여년간 꾸준이 연구되어 왔다. 그중 대표전인 것이 전자파를 이용한 방법과 영상해석에 의한 방법이다. 전자의 경우 국내에서는 수자원공사에서 10년 이상 연구 개발하여 상품화 시킨바 현업에서 이를 이용하여 홍수유량측정을 실시하고 있다. 후자의 방법은 유체역학 분야에서 흐름해석에 주로 이용되어지던 PIV(particle image velocimetry) 기법을 하천과 같이 대규모의 흐름영역에 적용가능하도록 개발된 기술로 LSPIV (large-casle particle image velocimetry)라 불리우는 기술이다. 본 연구에서는 미국 Iowa 대학에서 개발한 LSPIV를 이용하여 홍수파의 진행시 수위와 유량의 두 변수 사이에 나타나는 Loop rating curve의 이론적인 관계를 하천현장에서 일정시간 간격으로 실측을 통하여 파악하고자 하였다. 현장실험을 위한 대상지점으로 미국 Iowa주 Coralville 시내 Clear Creek의 USGS (US Geologival Survey) 수위관측소 지점을 선택하여 본 연구에서 실시한 유량측정 결과의 비교가 가능토록 하였다. LSPIV는 그 특성상 야간에는 적용하는데 어려움이 있어 아침시간부터 해가 지기 직전까지의 자연채광 조건의 영상취득이 가능한 시간대에서 표면유속을 측정하였고 이에 수심평균유속환산계수를 적용하여 유량을 계산하였다. 강우의 발생으로 인한 홍수파의 진행시 총 43회의 유량을 측정하였는바 이를 이용하여 이 지점의 수위-유량 관계식과 비교한 결과 거의 일치하는 결과를 나타냈다. 특히 홍수파의 진행시 고수위 영역에서의 측정한 결과는 수위의 상승기에는 최고로 7.5% 까지 측정유량이 수위-유량관계식에서 계산한 유량보다 컸으며, 수위의 하강기에는 반대로 최고 5.4% 정도까지 측정유량이 수위-유량관계식에서 계산한 유량보다 작게 나타났다. 또한 최대유량의 발생시기는 최고수위 발생직전의 수위라는 것이 파악되었다. 이러한 경향은 수위-유량 관계곡선의 이론과 잘 일치하는 것이다.

• 한국패류학회지
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• 제30권1호
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• pp.9-15
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• 2014

완도에서 주로 사용되는 4열 10행의 가두리 1조를 조합한 형태로 구성된 PE프레임의 내파성 전복가두리를 1/20로 축소하여 모형을 만들고 유체흐름 가시화 실험을 통해 전복가두리 주위의 해수의 흐름을 파악했다. 실험의 결과를 검증하기 위해 노화도 현장의 전복양식 가두리의 내부와 외부의 유속을 측정하였다. 연구의 결과는 아래와 같다. 1. 모형실험에서 전복가두리에 입사하는 해수는 대부분 첫 번째 단위 가두리 (칸) 를 통과하지 못하였다. 2. 모형 전복가두리 중앙 부위에서는 가두리에서 수조바닥으로 향하는 흐름을 관측하였다. 3. 모형 전복가두리의 외측 열을 빠져나가는 유체의 유속이 내측 열을 빠져나가는 유체의 유속보다 빨랐다. 4. 노화도의 현장 양식가두리의 2 m앞의 조류의 유속은 0.11 m/sec였지만 가두리 칸 내부의 유속은 0.0009 m/sec로 거의 움직임이 없었다. 5. 현재의 전복가두리 형태는 해수의 유통이 원활하지 않아 가두리 내부로 새로운 해수를 공급하기 어려울 것으로 판단된다.