• 설비공학논문집
• /
• 제7권4호
• /
• pp.622-632
• /
• 1995

The present numerical study is aimed to investigate time-dependent characteristics of a two-dimensional lid-driven square cavity flow of three high Reynolds numbers, $7.5{\times}10^3$, $10^4$ and $3{\times}10^4$. A conservative convection term on irregular grids was adopted by renewing the MAC type difference schemes on regular grids. Relaxation of velocity and pressure is implemented by SOLA algorithm. In case of $Re=7.5{\times}10^3$, flow behavior converges to steady state after a transient period. But for $Re=10^4$, periodic unsteady sinusoidal fluctuation of local velocity and kinetic energy is found and continuous movements of small eddies in the secondary flow regions are also discovered. Random generation of eddies and their active migrating behavior are detected for $Re=3{\times}10^4$, resulting in complete unsteady and non-linear flow characteristics. And, an organized structure similar to a Moffat vortex is also observed from the time-mean flow patterns. Furthermore, a typoon-like vortex(TLV) appears intemittently and rotates along the separation regions and boundary layers.

• 태양에너지
• /
• 제20권1호
• /
• pp.1-9
• /
• 2000

Wind turbine system converts wind energy into electric energy. Since the velocity of wind is random in nature, control of the angular velocity of the blade is necessary in order to generate high quality electric power. The control of a blade can be divided into a stall regulation and a pitch control types. The stall regulation type which is based on the characteristics of an aerodynamic stall of the blades is simple and cheap, but it suffers from fluctuation of the resulting power. Or the contrary, pitch control type is based on the fact that the torque of the blade can be changed by varying the pitch angle of the blade. It is mechanically and mathematically complicated, but the control performance is better than that of the stall regulation type. This paper suggests a method of denying a mathematical modeling of the wind turbine system, and develops a speed control algorithm by pitch control. The validity of the algorithm is demonstrated with the results produced through sets of simulation.

• Wind and Structures
• /
• 제38권5호
• /
• pp.381-398
• /
• 2024

This study presents a mode analysis of 3D turbulent velocity data around a square-section building model to identify the dynamic system for Kármán-type vortex shedding. Proper orthogonal decomposition (POD) was first performed to extract the significant 3D modes. Magnitude-squared coherence was then applied to detect the phase consistency between the modes, which were roughly divided into three groups. Group 1 (modes 1-4) depicted the main vortex shedding on the wake of the building, with mode 2 being controlled by the inflow fluctuation. Group 2 exhibited complex wake vortexes and single-sided vortex phenomena, while Group 3 exhibited more complicated phenomena, including flow separation. Subsequently, a third-order polynomial regression model was used to fit the dynamics system of modes 1, 3, and 4, which revealed average trend of the state trajectory. The two limit cycles of the regression model depicted the two rotation directions of Kármán-type vortex. Furthermore, two characteristic periods were identified from the trajectory generated by the regression model, which indicates fast and slow motions of the wake vortex. This study provides valuable insights into 3D mode morphology and dynamics of Kármán-type vortex shedding that helps to improve design and efficiency of structures in turbulent flow.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제20권4호
• /
• pp.613-618
• /
• 2019

열교환기에서 유동 유발 진동은 배관의 파손을 유발할 수 있어서 열교환기의 구조 안정성을 위해 유동 유발 진동 특성을 규명할 필요가 있다. 본 연구는 단일 원관에서 입구의 유속이 일정한 경우와 주기적인 변동이 있는 경우에 대하여 시간에 따라 원관 주위에서 와류의 생성, 발달 및 분리 특성을 비교 분석하고 양력과 항력의 시간 변화 특성과 PSD 특성을 살펴보아 단일 원관에서 전방류의 주기적인 속도 변동에 따른 유동 특성을 규명하였다. 일정 입구 유속의 경우는 잘 알려진 칼만 와류 분포를 보여 주었으며 원관의 상하에서 교대로 와류가 발생, 성장, 분리하는 것을 관찰할 수 있었다. 주기적인 입구 유속의 경우는 원관의 상하에서 동시에 와류가 발생하는 것을 관찰할 수 있었다. 일정 입구 유속의 경우는 양력의 PSD 크기가 항력에 비해 약 500배 컸으며 주파수는 31.15 Hz이며 항력은 2배인 62.3 Hz로 나타났다. 주기적인 입구 유속의 경우는 항력의 PSD가 양력보다 약 500배 컸으며 주파수는 입구 유속의 주파수와 동일하게 15.57 Hz이며 양력의 주파수는 일정 입구 유속과 같은 칼만 와류 주파수인 31.15 Hz로 나타났다.

• 해양환경안전학회지
• /
• 제24권4호
• /
• pp.422-429
• /
• 2018

본 연구는 선박에서 발생할 수 있는 화재연기의 위험성을 인식시키고 비상대응능력을 향상시키기 위해 선내에 안전교육을 위한 환경을 구축하고 시나리오를 개발 운영하면서 획득한 실습생의 상황별 이동특성을 측정분석한 것으로, 그 결과를 정리하면 다음과 같다. 연기가 없는 조건에서는 익숙한 이동경로에 장애가 발생한 경우와 그렇지 않은 경우의 각 피난이동 상대속도 사이에 차이가 없지만, 실내에 연기가 충진되어 가시도가 매우 낮은 조건에서는 시야불량에 따른 이동능력 저하로 인해 그렇지 않은 경우에 비해 평균상당속도가 62.5 % 감속되었다. 시나리오에 관계없이 단순이동경로에 비해 복잡이동경로의 평균 상당속도가 빠르고 표준편차도 작게 나타났다. 연기가 충진된 경우에 대한 단순 데이터 평가에서는 전체이동경로와 복잡이동경로의 상대속도 확률분포가 매우 유사하였지만, 전체이동경로의 상대속도에 대한 복잡이동경로의 상대속도비율의 개인간 변동폭은 매우 컸다. 한편, 상당속도는 가시거리의 로그함수로 표현할 수 있었다. 또한 실습생의 긴장감이 증가하면서 모든 경로에서 상대속도가 빨라졌다.

• 한국환경과학회지
• /
• 제17권6호
• /
• pp.699-709
• /
• 2008

To understand the development mechanism of the aerosols in the surface boundary layer, the variation in the aerosol number concentration due to the divergence and convergence of the wind fields was investigated. The aerosol number concentration was measured in the size ranges of $0.3{\sim}10.0{\mu}m$ using a laser particle counter(LPC) from 0000 LST on 03 Feb. to 0600 LST on 07 Feb. 2004 at Mokpo in Korea during snowfall. The Velocity Azimuth Display(VAD) technique was used to retrieve the radar wind fields such as the horizontal wind field, divergence, and deformations including the vertical air velocity from a single Doppler radar. As a result, the distribution of the aerosol number concentration is apparently different for particles larger than $1{\mu}m$ during snowfall, and it has a tendency to increase at the beginning of the snowfall. The increase and decrease in the aerosol concentration due to the convergence and divergence of the wind fields corresponded to the particles with diameters greater than $1{\mu}m$. It is found that the fluctuations in the aerosol number concentration are well correlated with the development and dissipation of snowfall radar echoes due to the convergence and divergence of horizontal wind fields near the surface boundary layer in the inland during the snowfall.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제38권10호
• /
• pp.859-864
• /
• 2014

본 연구는 상류 쪽에 설치된 물체의 직경 변화에 따른 후류에 존재하는 하류 쪽 물체의 영향에 대해 조사한 실험적 연구이다. 풍동의 측정부에서 상류 쪽에는 알파벳 V자 형태의 물체를 삽입하고, 하류 쪽에는 로드셀을 장착한 원기둥을 설치하여 상류 쪽 물체의 직경 변화에 따라 후류의 유속분포가 어떻게 변화하는지를 조사하였다. 그리고 후류에 존재하는 원기둥의 위치를 변화시키면서 원기둥의 변동양력과 카르만 와류 방출 주파수를 조사하므로서 다음과 같은 결론을 얻었다. i) 후류의 유속은 주유속보다 작다. ii) 상류 쪽 물체의 직경이 하류 쪽 물체의 직경보다 클 때 록크-인 현상이 일어난다. iii) 후류에 있는 원기둥의 변동양력이 최대가 되는 위치는 상류 쪽 물체의 직경의 변화에 따라 위치도 함께 변해야 한다.

• 대한기계학회논문집
• /
• 제14권6호
• /
• pp.1613-1620
• /
• 1990

본 연구에서는 일반적인 레이저 유속계를 사용하여 광전 증폭관내에 핀흘 대 신에 슬릿(slit)을 장치하고 광전증폭관을 측정영역에 90˚가 되도록 설치하여 in-situ calibration을 수행함으로써 분무의 입경과 속도를 동시에 계측할수 있다는 Yoon의 결과를 이용하고 모든 입자들의 궤적은 동일한 확률을 갖는다는 Yule와 Holve, Self의 가정을 기초로한 수학적인 Deconvolution에 의하여 계측방법에 발생되는 모순 점을 해결하였다. 일반적으로 분무특성해석을 위해서는 분무를 지배하는 기하학적인 변수, 입경분포, 액적의 속도분포, 밀도분포, 입경과 속도의 상관계수, 입자의 증발율 등이 규명 되어야하는데 본 연구에서는 이상류 동축노즐을 제작하고 이의 분무특성을 해석하기위하여 액적의 속도분포, 입경분포, 입경과 속도의 상관계수, 수밀도분포 등 을 계측하였다.

• 환경영향평가
• /
• 제9권2호
• /
• pp.109-117
• /
• 2000

The dynamics of physico-chemical factors and biomass of epilithic attached algae was determined by bimonthly sampling in the Kyechon and Yudongchon situated in the upper part of Som River from March 1998 to February 1999. Among environmental factors, average of $NH_4$, $NO_3$, SRP and SRSi concentration ranged $8.9{\sim}86.6{\mu}g$ N/l, $663.9{\sim}2,018.1{\mu}g$ N/l, $0{\sim}15.0{\mu}g$ P/l and 1.6~2.6 mg Si/l, respectively. The contents of chlorophyll-a and organic matter per unit area, which ranged from 21.1 to 231.8 $mg/m^2$ and ranged from 5.2 to 52.6 $g/m^2$, respectively, showed very high in the spatial and temporal variations. Both were high in February and May and low in March seasonally. The fluctuation of epilithic biomass related the concentration of $NH_4$, SRP and current velocity. In relationship between biomass and current velocity, >200 and 100~200 mg chl-a/$m^2$ corresponded to <0.2 and <0.8 m/s, respectively. The evaluation of water quality with chl-a and organic matter of periphyton resulted on over eutrophic condition. Periphytic algae in a small stream were more effective as indicator of water quality than planktonic algae. More researches on periphytic algae in relation to water quality evaluation are needed.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제25권8호
• /
• pp.1103-1112
• /
• 2001

The effect of pressure gradients on the hairpin structures in three different turbulent boundary layers (ZPG : Re(sub)$\theta$=910, FPG : Re(sub)$\theta$=575, APG : Re(sub)$\theta$=1290) has been examined with instantaneous velocity fields obtained in streamwise-wall-normal planes using PIV (particle image velocimetry) method. In the outer layer hairpin vortices occur in streamwise-aligned packets that propagate with small velocity dispersion. The signature pattern of the hairpin consists of a spanwise vortex core located above a region of strong second quadrant fluctuation (u<0 and v>0 : Q2 event) is clearly observed. The formation of packets explains the occurrence of multiple VITA events in turbulent burst. Noticeable differences are found in the average inclination angles of hairpin vortex packets which are 45$^{\circ}$, 35.7$^{\circ}$, and 51.9$^{\circ}$in the case of ZPG, FPG and APG, respectively. It is found that the large, time-varying, irregularly shaped zones with nearly constant streamwise momentum exist throughout the boundary layer. Within the interior of the envelope the spatial coherence between the velocity fields induced by the individual vortices leads to strongly retarded streamwise momentum, explaining the zones of uniform momentum. The formation of the uniform momentum zone is remarkably different with respect to the pressure gradients especially in the logarithmic layer.