• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.229-233
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• 2018

사행하천 만곡부에서는 원심력에 의한 편수위와 2차류 현상 등 흐름에 변화가 생긴다. 2차류는 흐름의 유속구조를 변화시키고 횡방향 흐름을 만곡의 외측부로 이동시키며, 유사이송, 제방침식, 하상변동 등에 영향을 미친다. 따라서 사행하천 만곡부에서 수치모의 시에 2차류에 하도변화를 연구한는 것은 매우 중요하다. 따라서 본 연구에서는 2차원 수치모형인 Nays2DH를 이용하여 Kinoshita 사행하도(Kinoshita Meandering Channel)에서 2차류와 사행도가 흐름에 미치는 영향을 모의하였다. 2차류 강도가 증가함에 따라, 만곡부 외측에서 수심이 증가하고, 흐름의 방향이 만곡부 외측으로 편향되어 유속이 증가하였다. 만곡부 내측에서는 유속이 감소하고, 와도가 증가하였다. 하상변동 분석 결과, 2차류 강도가 증가함에 따라, 만곡부 내측에서 하상고가 상승하며, 변화 폭이 증가하였다. 만곡부 외측에서 하상이 깊게 세굴되고 세굴심이 하류로 이동하였다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• 제5권4호
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• pp.199-209
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• 2018

하천설계에서 제방과 홍수터의 안정성 확보를 위해서는 바닥전단응력을 고려하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 다양한 하폭과 수심에 따른 복단면의 바닥전단응력을 모의하여 분포 특성을 분석하였다. 바닥전단응력 분포에 지배적인 영향을 주는 이차류를 모의하기 위하여 OpenFOAM의 large eddy simulation (LES)를 적용하였으며 하폭과 수심을 고려하여 12개의 케이스를 모의하였다. 모의 결과를 이용하여 시간 평균 유속 분포, 이차류 분포, 바닥전단응력 분포 등의 특성에 대하여 분석하였다. 홍수터 바닥전단응력 분포는 전체적으로 홍수터 좌안에서 높은 값이 나타나고 우안 방향으로 감소하는 경향을 확인하였으나 이차류에 의해 상당한 국부적인 변화가 나타남을 확인하였다. 홍수터의 수심이 얕은 경우에는 홍수터의 바닥전단응력이 평균전단응력의 0.8배 이하로 낮은 값이 나타나고 있으나 홍수터의 수심이 깊은 경우에는 평균전단응력의 1.2-1.4배의 높은 값이 나타남을 확인하였다. 홍수터의 폭이 좁은 경우에는 홍수터 우안 측벽의 영향으로 국부적으로 높은 값이 나타나는 것도 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.414-418
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• 2005

A finite element model is developed for the numerical simulation of bed elevation change in a curved channel. The SU/PG (Streamline-Upwind/Petrov-Galerkin) method is used to solve 2D shallow water equations and the BG (Bubnov-Galerkin) method is used for the Exner equation. For the time derivative terms, the Crank-Nicolson scheme is used. The developed model is a decoupled model in a sense that the bed elevation does not change simultaneously with the flow during the computational time step. The total load formula with is used for the sediment transport model. The slip conditions are described along the lateral boundaries. The effects of gravity force due to geometry change and the secondary flows in a curved channel are considered in the model. For the verification, the model is applied to two laboratory experiments. The first is $140^{\circ}$ bended channel data at Delft Hydraulics Laboratory and the second is $140^{\circ}$ bended channel data at Laboratory of Fluid Mechanics of the Delft University of Technology. The finite element grid is constructed with linear quadrilateral elements. It is found that the computed results are in good agreement with measured data, showing a point bar at the inner bank and a pool at the outer bank.

• 한국분무공학회지
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• 제13권4호
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• pp.173-179
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• 2008

The current machinery and tools of secondary channel of the nuclear power plants were produced in the carbon-steel and low-alloy steel. What produced with the carbon-steel occurs wall thinning effect from flow accelerated corrosion by the fluid flow at high temperature, high pressure. Several nuclear power plants in Korea have experienced wall thinning damage in the area around the impingement baffle-installed. Wall thinning by flow accelerated corrosion occurs piping system, the heat exchanger, steam condenser and feedwater heaters etc,. Feedwater heaters of many nuclear power plants have recently experienced sever wall thinning damage, which will increase as operating time progress. This study describes the comparisons between the numerical results using the FLUENT code and experimental data of down scale model.

• 한국가시화정보학회:학술대회논문집
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• 한국가시화정보학회 2002년도 추계학술대회 논문집
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• pp.45-48
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• 2002

To investigate the flow related to the mixing, micro PIV measurements were performed in the middle plane of the channel. A passive micro mixer analyzed in this work has been designed in the shape of a three-dimensional microchannel and fabricated with PDMS molding process by KAIST. The mixing performance was evaluated for different flow rates using phenolphthalein and sodium hydroxide solutions. Results show that mixing is enhanced by the increase of flow rate, which yields stronger secondary flows with helical streamlines.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권8호
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• pp.839-847
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• 2012

벽면 난류의 항력과 밀접한 관련이 있는 유동구조인 헤어핀 보텍스 패킷의 형성 과정을 파악하기 위해 $Re_{\tau}$ = 180, 395, 590 의 채널유동에서 보텍스의 발달 과정에 대한 전산해석을 수행하였다. 초기 보텍스는 각 레이놀즈 수에 대한 직접수치모사를 수행하여 버퍼층에서 발생하는 Q2 이벤트에 대한 조건부 평균 유동장으로 부과하였다. 초기 보텍스의 발달과정을 시공간적으로 조사하여 ${\Omega}$ 모양의 보텍스의 형성 및 2 차 헤어핀 보텍스의 형성 과정의 시간 척도는 벽단위에 의존함을 확인하였다. 또한, 초기 보텍스가 채널 중심까지 성장한 시점에서는 세 레이놀즈 수 경우 모두 패킷의 경사각이 대략 $12^{\circ}{\sim}14^{\circ}$로 유사하였다. 마지막으로 두 개의 인접한 헤어핀 보텍스가 보텍스 패킷으로 발달하는 경우에 대한 전산해석을 수행하여 보텍스 패킷의 상호작용을 조사하였다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제13권5호
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• pp.43-53
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• 2010

This study investigates a design optimization of a rotating two-pass rectangular cooling channel with staggered arrays of pin-fins. The radial basis neural network method is used as an optimization technique with Reynolds-averaged Navier-Stokes analysis of fluid flow and heat transfer with shear stress transport turbulent model. The ratio of the diameter to height of the pin-fins and the ratio of the streamwise spacing between the pin-fins to height of the pin-fin are selected as design variables. The optimization problem has been defined as a minimization of the objective function, which is defined as a linear combination of heat transfer related term and friction loss related term with a weighting factor. Results are presented for streamlines, velocity vector fields, and contours of Nusselt numbers, friction coefficients, and turbulent kinetic energy. These results show how fluid flow in a two-pass square cooling channel evolves a converted secondary flows due to Coriolis force, staggered arrays of pin-fins, and a $180^{\circ}$ turn region. These results describe how the fluid flow affects surface heat transfer. The Coriolis force induces heat transfer discrepancy between leading and trailing surfaces, having higher Nusselt number on the leading surface in the second pass while having lower Nusselt number on the trailing surface. Dean vortices generated in $180^{\circ}$ turn region augment heat transfer in the turning region and in the upstream region of the second pass. As the result of optimization, in comparison with the reference geometry, thermal performance of the optimum geometry shows the improvement by 30.5%. Through the optimization, the diameter of pin-fin increased by 14.9% and the streamwise distance between pin-fins increased by 32.1%. And, the value of objective function decreased by 18.1%.

• 대한기계학회논문집
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• 제19권9호
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• pp.2223-2236
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• 1995

0The fields of turbomachinery and electrical generators provide many examples of flow through rotating internal passages. At the practicing Reynolds number, most of the flow motion is three dimensional and highly turbulent. The proper understanding for the characteristics of these turbulent flow is necessary for the design of thermo-fluid machinery of a good efficiency. The flow characteristics in the rotating duct with curvature are very complex in practice due to the curvature and rotational effect of the duct. The understanding of the effect of the curvature on the structure and rotational effect of the duct. The understanding of the effect of the curvature on the structure of turbulence in the curved passage and the characteristics of the flow in a rotating radial straight channel have been well studied separately by many workers. But the combined effects of curvature and rotation on the flow have not been well understood inspite of the importance of the phenomena in the practical design process. In this study, the characteristics of a developing turbulent flow in a square sectioned 90.deg. bend rotating at a constant angular velocity are measured by using hot-wire anemometer to seize the rotational effects on the flow characteristics. As the results of this study, centrifugal forces associated with the curvature of the bend and Coriolis forces and centripetal forces associated with the rotational affect directly both the mean motion and the turbulent fluctuations.

• 한국추진공학회지
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• 제17권3호
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• pp.47-55
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• 2013

본 연구에서는 곡관 채널에서의 비뉴튼 젤 추진제의 유동 특성에 대해 연구하였다. 물을 기본유체로 하는 모사젤을 Carbopol 941 젤화 작용제와 NaOH 농축액을 혼합하여 제작하였으며 입자 유무에 따른 유동 특성을 파악하기 위해 $Al_2O_3$ 나노 입자가 첨가된 젤을 제작하여 두 젤 추진제간의 유변학적 특성을 비교하였다. 두 모사젤에 대해 U-자형의 곡관부 위치별 유동특성과 Dean 와류(vortices)의 경향은 상이하였으나 나노 입자가 첨가된 모사젤 추진제의 경우 높은 컨시스턴시 지수에도 불구하고 두 모사젤 모두 비슷한 범위의 임계 Dean 수를 도출하였다. 나노 입자 첨가 유무와 무관하게 power-law 지수값이 임계 Dean 수를 결정하는데 주요 변수임을 판단할 수 있었으나 나노입자가 첨가된 젤의 경우 Dean 와류 강도의 변동폭이 상대적으로 크다는 결론을 내릴 수 있었다.

• 물과 미래
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• 제21권4호
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• pp.399-406
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• 1988

만곡수로에서의 흐름, ice jam의 형성 및 분포특성을 규명하기 위하여 기본이론을 분석하고, 실험수로로는 연속 만곡수로와 단일 만곡수로를 사용하였다. 연속 만곡수로는 13개의 중심각 $90^{\circ}$만곡부가 연결된 수로이며 하폭에 대한 수심의 비가 2이며 단일 만곡수로는 중심각 $180^{\circ}$이며 하폭에 대한 수심의 비가 4로 비교적 수심이 얕은 수로이다. 실험에 사용된 얼음재료는 폴리에칠렌과 폴리프로필렌 구슬(bead)와 조각(block)이다. 연속 만곡수로에서는 저면유속이 표면유속보다 크며 ice jam의 형성으로 이러한 현상은 더욱 크게 나타났다. Jam의 두께는 일반적으로 내측이 외측보다 두꺼웠으며 최대 유속선은 ice jam의 발생으로 인하여 더욱 내측으로 편이되었다. 횡방향 jam의 두께는 하폭에 대한 얼음 조각의 길이 비가 증가함에 따라 규칙적으로 분포 되었다. 단일 만곡수로에서의 jam hed는 얼음의 운송량이 일정한 경우 외측이 내측 보다 빨리 진행되었으며 그 속도는 비교적 일정하였다. Froude 수가 증가되므로 jam 두께는 횡단면에 걸쳐 불균일하게 되며, 내측과 jam 끝부분이 두껍게 된다. Two-Layer model은 수심이 얕은 만곡부에서 적용가능하며, 2차 흐름의 분포는 상하 2개의 cell이 존재함을 알 수 있었다.