• 한국해양공학회지
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• 제29권6호
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• pp.427-435
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• 2015

This paper provides the numerical results of a simulation of the flow around a propeller working beneath the free surface. A finite volume method is used to solve the unsteady Reynolds averaged Navier-Stokes (URANS) equations, where the wave-making problem is solved using a volume-of-fluid (VOF) method. The numerical analysis focuses on the propeller wake structure affected by the free surface, where we consider another free surface boundary condition that treats the free surface as a rigid wall surface. The propeller wake under the effect of these two free surface conditions shows a reduction in the magnitude of the longitudinal and vertical flow velocities, and its vortical structures strongly interact with the free surface. The thrust and torque coefficient under the free surface effect decrease about 3.7% and 3.1%, respectively. Finally, the present numerical results show a reasonable agreement with the available experimental data.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2003년도 추계 학술대회논문집
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• pp.188-193
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• 2003

The present work solved 3D incompressible RANS equation on a rotating, non-orthogonal multi-blocked grid system to efficiently analyze ducted marine propulsor with rotor-stator interaction. To handle the interface boundary between a rotor and a stator maintaining the conservative property, the sliding multiblock technique using the cubic spline interpolation and the bilinear interpolation technique were applied. To validate present code, a turbine flow having rotor- stator interaction was simulated. Time averaged pressure coefficients were compared with experiments and good agreement was obtained. After the code validation, the flowfield around a single-stage ducted marine propulsor was simulated.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제22권5호
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• pp.625-636
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• 2019

Recently, research on projectiles with wings for precision guidance is actively underway. In this study, we analyzed how the tail fins attached to the projectile affect the base drag. Aerodynamic analysis was performed with RANS(Reynolds Averaged Navier-Stokes) equations using FLUENT, a commercial CFD(Computational Fluid Dynamics) code. Through the aerodynamic analysis, the base drag characteristics of the projectile by parameters (number, length, thickness, position, shape of tail fin) were investigated. The results of this study are expected to be applicable to aerodynamic design of tail fins mounted on projectiles.

• 한국음향학회지
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• 제31권6호
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• pp.391-398
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• 2012

본 연구에서는 기존의 RANS(Reynolds Averaged Navier Stokes) 방정식을 이용하는 복합 CAA(Computational AeroAcoustics) 방법에 광대역 소음원 생성을 위한 FRPM(Fast Random Particle Mesh) 기법을 적용하여 원심팬 광대역 소음 예측을 수행하였다. 먼저, RANS 방정식을 이용하여 원심팬 주위의 유동장을 예측하여 주요한 소음원 영역을 추론하고, 추론된 소음원 영역에 FRPM 기법을 적용하여 통계적 특성을 만족하는 난류를 재생하였다. RANS 방정식으로부터 해석된 유동장과 FRPM 기법으로부터 재생된 유동장을 이용하여 합성한 유동장에 음향상사법(Acoustic Analogy)을 적용하여 원심팬의 소음원을 생성하였다. 생성된 원심팬의 소음원을 경계요소법(Boundary Element Method)으로 구현된 선형전파모델에 적용하여 원심팬의 광대역 소음을 예측하였다. 원심팬에 대한 소음 측정값과의 비교를 통하여 제안된 기법이 원심팬의 순음 소음 및 광대역 소음 예측에 효과적임을 확인하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제39권3호
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• pp.28-40
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• 2002

지면효과를 받는 2차원 날개 주위의 난류유동을 비압축성 RANS(Reynolds Averaged Navier Stokes) 방정식과 유한차분법(Finite Difference Method)을 이용하여 해석하였다. 높은 레이놀즈수에 효과적인 Baldwin-Lomax 난류모델을 사용하였다. 본 연구의 목적은 지면효과를 받는 2차원 날개단면에서의 각기 다른 두 바닥 경계조건(이동지면, 고정지면)에 따른 유동의 특성을 파악하는 것이다. Clark-Y(t/C 11.7%)날개단면의 계산 결과와 발표된 계산결과 및 실험 값과의 비교를 통해 본 수치해석 프로그램의 정확성을 검증하였다. NACA4412 날개단면에 대해 지면과의 높이변화에 대해서 두 바닥 경계조건에 대해서 유동해석을 수행하였다 계산결과에 의하면 이동지면과 고정지면에 대해서 양력과 모멘트는 별 차이가 없으나 항력은 고정지면의 경우가 이동지면의 경우보다 다소 작았다. 따라서 풍동시험에서 고정지면의 결과는 이동지면에 비해 상대적으로 저항이 낮게 평가될 가능성이 있다고 본다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.729-732
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• 2010

본 연구는 케로신과 액체산소를 추진제로 사용하는 동축 와류형 분사기를 해석하기 위해 체계적인 물리 모델링을 수행하였다. 먼저 초임계 압력 조건에서 나타나는 실제유체의 열역학 및 전달 물성치를 계산할 수 있는 서브루틴 라이브러리를 구축하였으며, 층류 화염편 해석 코드와 연동하여 케로신 난류연소장의 국소화염구조를 해석하였다. 설계 목적에 맞는 계산 효율성을 확보하기 위해 동축 와류형 분사기는 RANS 기반의 2차원 축대칭 선회 유동으로 해석하였으며, 실험 결과가 존재하는 비연소 동축선회 제트 유동을 통해 예측정확도를 검증하였다. 실제 고압 연소를 수반하는 동축 와류형 분사기의 경우, 기존의 RANS 모델은 급격한 밀도 구배가 수반되는 선회 막 유동의 혼합층에서 과도한 난류확산을 야기하였으며, 난류모델의 수정을 위해 보다 심도 있는 연구가 필요할 것으로 판단되었다.

• Journal of Ship and Ocean Technology
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• 제10권4호
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• pp.1-11
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• 2006

The finite volume based multi-block RANS code, WAVIS developed at MOERI is applied to the numerical self-propulsion test. WAVIS uses the cell-centered finite volume method for discretization of the governing equations. The realizable $k-{\epsilon}$ turbulence model with a wall function is employed for the turbulence closure. The free surface is captured with the two-phase level set method and body forces are used to model the effects of a propeller without resolving the detail blade flow. The propeller forces are obtained using an unsteady lifting surface method based on potential flow theory. The numerical procedure followed the self-propulsion model experiment based on the 1978 ITTC performance prediction method. The self-propulsion point is obtained iteratively through balancing the propeller thrust, the ship hull resistance and towing force that is correction for Reynolds number difference between the model and full scale. The unsteady lifting surface code is also iterated until the propeller induced velocity is converged in order to obtain the propeller force. The self-propulsion characteristics such as thrust deduction, wake fraction, propeller efficiency, and hull efficiency are compared with the experimental data of the practical container ship. The present paper shows that hybrid RANS and potential flow based numerical method is promising to predict the self-propulsion parameters of practical ships as a useful tool for the hull form and propeller design.

• 대한조선학회논문집
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• 제37권2호
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• pp.70-76
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• 2000

2차원 순환 제어 날개 주위의 점성 유동을 수치적으로 해석하여 선박 해양 분야에 적용하기 위한 기초적 연구를 수행하였다. 지배 방정식으로는 2차원 비 압축성 RANS 방정식과 연속 방정식을 사용하였으며, 유한 차분법과 MAC법을 이용하여 이를 차분화 하였다. 또한, 압력 Poisson 방정식은 SOR 법을 이용하여 계산하였고, 모든 물리량이 격자점에 위치하도록 하였으며, 슬롯의 형상을 잘 표현하기 위해 격자계가 엇갈린 O형 비교차 중첩 격자계를 도입하였다. 코앤다 효과는 주로 난류 영역에서 나타나므로 수정된 Baldwin-Lomax 난류 모델을 도입하였다. 본 연구에서는 이러한 수치 계산 조직을 활용하여 뒷날이 원형으로 변형된 20% 두께의 타원 날개에 대한 코앤다 효과를 조사하기 위하여 분사 모멘텀을 달리 하며 시간에 따른 양 항력 특성의 변화를 계산하고, 그 결과를 실험치와 비교하여 잘 일치함을 보였다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2006년도 추계 학술대회논문집
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• pp.101-105
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• 2006

The computational fluid dynamic analysis has been conducted for the thermo-chemical flow field in an arcjet thruster with mono-propellant Hydrazine (N2H4) as a working fluid. The Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) equations are modified to analyze compressible flows with the thermal radiation and electric field. The Maxwell equation, which is loosely coupled with the fluid dynamic equations through the Ohm heating and Lorentz forces, is adopted to analyze the electric field induced by the electric arc. The chemical reactions of Hydrazine were assumed to be infinitely fast due to the high temperature field inside the arcjet thruster. The chemical and the thermal radiation models for the nitrogen-hydrogen mixture and optically thick media respectively, were incorporated with the fluid dynamic equations. The results show that performance indices of the arcjet thruster with 1kW arc heating are improved by amount of 180% in thrust and 200% in specific impulse more than frozen flow. In addition to thermo-physical process inside the arcjet thruster is understood from the flow field results.

• 한국전산유체공학회지
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• 제19권1호
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• pp.80-86
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• 2014

Numerical investigation on the dynamic stall over an oscillating airfoil is presented. A Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) equations are coupled with transition transport equations for the natural transition. Computational results considering the turbulent transition are compared with the fully turbulent computations and the experimental data. Results with transition prediction show closer correlation with the experimental data than those with the fully turbulent assumption, especially in the reattachment region.