• 대한기계학회논문집B
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• 제37권7호
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• pp.655-663
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• 2013

막냉각에 관한 많은 연구들은 주유동과 이차유로가 평행한 형태로 연구가 이루어졌다. 하지만 실제 터빈 블레이드에서 이차유로의 방향은 일반적으로 주유동의 방향에 수직한 형태이다. 그래서 본 연구에서는 이차유동의 방향이 이중분사 막냉각의 효율에 미치는 영향을 수치해석을 통해 알아보고자 한다. 분사율은 1, 2이고 횡방향 분사각은 $22.5^{\circ}$이다. 분사율이 1일 때 평행 형상에서는 안티키드니 와류가 잘 형성되어 막냉각 효율이 수직 형상의 경우보다 더 높다. 반면에 분사율이 2일 때 수직 형상의 막냉각 효율은 평행 형상보다 향상되었다. 많은 유량의 제트가 서로 반대 방향으로 분사되기 때문에 두 형상 모두 막냉각 효율이 높게 나타난다. 하지만 안티키드니 와류의 영향은 다른 분사율보다 상대적으로 작다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제31권1호
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• pp.76-82
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• 2007

The present study investigated the effects of channel rotation and bleed flow on heat/mass transfer in a square channel with $45^{\circ}$ rib turbulators. The bleed holes were located between the rib turbulators on the leading surface and those on the trailing surface case by case. The tests were conducted under the conditions of various bleed ratios (0.0, 0.2, 0.4) and rotation numbers (0.0, 0.2, 0.4) at Re=10,000. The results suggested that heat/mass transfer characteristics were influenced by the Coriolis force, decrement of main flow rate, secondary flow by angled ribs and bleed hole location. As the bleed ratio (BR) increased, the heat/mass transfer decreased on both surfaces due to the reduction of main flow rate. With increment of the rotation number, heat/mass transfer also decreased and almost the same because the reattachment of the secondary flow induced by angled ribs was weakened on the leading surface and the secondary flow was disturbed on the trailing surface by the Coriolis force.

• 한국전산유체공학회지
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• 제16권1호
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• pp.1-6
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• 2011

Flow instability is investigated in a two-dimensional channel with thin baffles placed symmetrically in the vertical direction and periodically in the streamwise dircetion. At low Reynolds numbers, the flow is steady and symmetric. Above a critical Reynolds number, the steady flow undergoes a Hopf bifurcation leading to unsteady periodic flow. As Reynolds number further increases, we observe the onset of secondary instability. At high Reynolds numbers, the two-dimensional periodic flow becomes three dimmensional. To identify the onset of secondary instability, we carry out Floquet stability analysis. We obseved the transition to 3D flow at a Reynolds number of about 125. Also, we computed dominant spanwise wavenumbers near the critical Reynolds number, and visualized vortical structures associated with the most unstable spanwise wave.

• 한국수자원학회논문집
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• 제49권7호
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• pp.635-644
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• 2016

본 연구에서는 2차원 수치모형을 이용하여 개수로 분류부에서 분류수로 폭과 유량비 변화에 따른 흐름특성을 파악하였다. 2차류 영향을 고려한 분류부 수치모의시 흐름분포를 실험결과에 더 정확하고 안정하게 모의가능하다. 분류수로내 통수능을 감소시키는 흐름분리구역과 2차류의 상호 작용에 의한 흐름정체 효과는 분류유량비를 감소시킨다. 분류부 상류 유입유량과 유속이 감소할수록 수로폭 변화에 따른 분류유량비 변화가 더 크다. 동일 하류단 경계조건에서 분류수로 폭을 감소시킬 때, 본류 하류부 프루우드 수-분류유량비 관계식의 변화율은 -2.4843~-2.6675로 유사하게 나타난다. 동일 분류유량비 조건에서 분류수로 폭이 감소할수록 수축계수는 증가하고, 흐름분리구역의 폭은 감소한다. 분류수로 폭을 증가시킬 경우 분류부 상류 유입유량이 적을수록, 그리고 분류부 상류 유입량을 증가시킬 경우 분류수로 폭이 좁을수록 흐름분리구역 폭 감소율이 더 크다. 동일 상류 유입유량 조건에서 분류수로 폭이 감소할수록 분류유량비, 흐름분리구역의 길이와 폭은 감소한다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제4권1호
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• pp.54-62
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• 2017

본 연구는 OpenFOAM의 large eddy simulation (LES)를 이용하여 복단면 흐름을 분석하였다. LES는 여과된 연속방정식과 운동량 방정식을 수치적으로 해석하였다. 일방정식 LES와 비균일 격자를 적용하여 벽 부근의 난류 비등방성과 이차류를 재현하였다. 복단면 개수로 난류의 LES 결과는 홍수터의 수심이 깊은 경우와 얕은 경우에 대해서 제시하였다. 이들 결과는 실험 결과와 비교하였으며 실험결과와 계산 결과는 부합되는 양상을 보여준다. 또한 이차류를 생성하는 난류 비등방성의 역할에 대해서 제시하고 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권5B호
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• pp.469-479
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• 2006

본 연구에서는 사행수로에서 주 흐름과 이차류의 특성을 정량적으로 분석하고자 중심각이 $150^{\circ}$이고 사행도 1.52인 S자형 사행수로에서 실험을 수행하였다. 평균수심과 유량을 달리하여 다양한 실험 조건 하에서 수행한 실험을 통해 다중 만곡부를 갖는 사행수로에서 이차류의 공간적 변화양상을 관찰하였다. 실험결과, 주 흐름은 실험조건에 관계없이 직선구간에서 좌우 대칭적인 유속분포를 보였고, 만곡부에서는 내안쪽에 최대유속이 발생하고 외안쪽에 최소유속이 발생하는 현상을 발견 할 수 있었다. 이렇게 주 흐름이 최단노선을 따라 발생하는 현상은 기존 연구자들의 결과와 일치하는 것이다. 이차류의 거동은 첫번째 만곡부보다 두 번째 만곡부에서 더욱 활발하게 발달하고 외안 회전류가 뚜렷히 나타남을 발견하였다. 이차류의 강도는 직선구간에서는 낮게 나타나고 만곡부에서는 증가하는 주기적인 현상을 보였으며, 만곡부의 이차류 강도가 직선구간보다 2~3배 크게 나타났다. 또한, 두 번째 만곡부에서 이차류 강도의 최대값이 발생했다. 주 흐름방향의 난류 강도와 Reynolds 전단응력을 분석한 결과, 주 흐름 난류 강도는 주 흐름의 유속편차가 클수록 증가하는 것으로 나타났고 Reynolds 전단응력은 주 흐름방향 유속의 편차가 크게 벌어지는 동시에 이차류가 활발히 생성되는 지점에서 크게 나타나는 경향을 보였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제50권2호
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• pp.89-97
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• 2017

만곡수로에서의 흐름 구조는 나선형 운동을 갖는 이차 재순환 흐름 그리고 만곡부 측벽으로부터 발생하는 흐름분리로 인한 전단층 등으로 복잡하다. 이 연구에서는 3개의 통계학적 난류모형($k-{\varepsilon}$, RNG $k-{\varepsilon}$, $k-{\omega}$ SST) 그리고 자유수면 변동 해석을 위한 VOF 기법을 적용한 비정상 Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) 계산을 수행하여 고진폭 만곡수로인 키노시타(Kinoshita) 수로에서의 이차류와 편수위를 해석하였다. 2차 정확도의 유한체적법을 이용하여 구한 해석결과를 기존 수리실험 자료와 비교하여 각 난류모형의 적용성을 평가하였다. 비정상 RANS 계산에서 적용한 3개의 통계학적 난류모형의 해석 결과를 분석해 보면 키노시타 수로에서 발생하는 만곡부 편수위는 3개 모형 모두 유사하게 모의하는 한편, 전반적인 이차류 분포는 $k-{\omega}$ SST상대적으로 잘 모의하는 것으로 나타났다. 하류에 위치한 만곡부 흐름에 영향을 미쳐 국부적으로 발생한 이차류와 이전의 만곡부 중앙 수면 부근에서 발생하는 한 쌍의 이차 와류가 존재하는 현상을 관측하였으며, $k-{\omega}$ SST 난류모형은 이러한 복잡한 와류 변화를 양호하게 모의했다. $k-{\varepsilon}$ 모형을 기반으로 개발된 두 모형으로 모의한 결과에서는 실험에서 관측된 중앙 만곡부에 존재하는 두 개의 이차류 중, 시계방향 와류가 재현되지 않는다. VOF기법을 이용해서 계산한 만곡부에서의 편수위 해석결과는 적용한 모든 난류모형에 대해서 전반적으로 실험값을 양호하게 재현하는 것으로 나타났다.

• 한국지형학회지
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• 제19권4호
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• pp.13-25
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• 2012

본 연구의 목적은 사행하는 자연하천에서의 이차류 특성을 실험적으로 관측하는 것이다. 이를 위하여 사행도가 1.2인 실규모 실험수로에서 다양한 유량 및 수심조건을 재현하고 3차원 유속 및 수심측정을 수행하였다. 실험결과, 만곡부의 외측에서 최대 유속이 관측되는 강한 이차류의 특성이 관측되었다. 이는 수직벽을 가지는 소규모 실험실 실험의 결과와 다른 양상으로 자연하천의 형태에 가까운 1:2 하안과 넓은 수면폭을 가지는 본 연구의 실험시설이 보이는 특성으로 이해된다. 만곡부의 외측에 발생하는 최대유속은 직선부로 진행됨에 따라 유심선 근처로 이동하여 직선형 하도에서의 흐름특성과 유사한 형태로 변화하였다. 이와 함께 양안에 각각 회전류가 형성되어 2개의 이차류가 발생하는 현상 역시 관측되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권6B호
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• pp.573-581
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• 2006

본 연구에서는 레이놀즈응력모형을 이용하여 매끄러운 하상-거친 하상의 횡방향 연속구조를 갖는 개수로 흐름을 수치모의하였다. 개발된 모형을 이용하여 평균유속 및 난류량을 계산하고 기존의 실험결과와 비교하였다. 그 결과 레이놀즈응력모형이 매끄러운 하상-거친 하상의 횡방향 연속구조를 갖는 개수로 흐름에서의 평균유속과 난류구조를 비교적 유사하게 예측하는 것으로 나타났다. 특히 이차흐름 벡터도를 계산한 결과 매끄러운 하상에서는 상향류가, 거친 하상에서는 하향류가 나타나는 격자형 이차흐름이 발생하였으며, 이와 같은 격자형 이차흐름은 평균유속 및 난류량 분포에 큰 영향을 미치는 것을 확인하였다. 또한 와도 방정식의 각 항을 비교하여 개수로 흐름에서의 이차흐름의 성인(成因)을 분석하였다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제13권4호
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• pp.107-113
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• 2008

The present study numerically simulates the flow and heat transfer characteristics of rib-induced secondary flow in a square cooling channel with staggered V-shaped ribs, extruded on both walls. The rib pitch-to-height ratio (p/h) varies from 2.8 to 10 with the rib-height-to-hydraulic diameter ration (h/$D_h$)of 0.07 and the Reynolds number of 50,000. Shear stress transport (SST) turbulence model is used as a turbulence model. Computational results show that complex secondary flow patterns are generated in the channel due to the snaking flow in the streamwise direction for all tested cases. In the range of p/h=5 to 10 the staggered V-shaped rib gives about 3 times higher heat transfer augmentation than the reference smooth pipe with high heat transfer on both front side and the area around the leading edge of the ribs, while the former cases give about 18 times higher streamwise pressure drop than the latter ones. However, for the thermal performances, based on the equal pumping power condition, the case of p/h=2.8 gives the best result among three cases, mainly due to relatively low streamwise pressure drop, although it gives relatively low heat transfer augmentation.