• Wind and Structures
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• 제23권2호
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• pp.127-142
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• 2016

Aerodynamic effects, such as drag force and flow-induced vibration (FIV), on civil engineering structures can be minimized by optimally modifying the structure shape. This work investigates the turbulent wake of a square prism with its faces modified into a sinusoidal wave along the spanwise direction using three-dimensional large eddy simulation (LES) and particle image velocimetry (PIV) techniques at Reynolds number $Re_{Dm}$ = 16,500-22,000, based on the nominal width ($D_m$) of the prism and free-stream velocity ($U_{\infty}$). Two arrangements are considered: (i) the top and bottom faces of the prism are shaped into the sinusoidal waves (termed as WSP-A), and (ii) the front and rear faces are modified into the sinusoidal waves (WSP-B). The sinusoidal waves have a wavelength of $6D_m$ and an amplitude of $0.15D_m$. It has been found that the wavy faces lead to more three-dimensional free shear layers in the near wake than the flat faces (smooth square prism). As a result, the roll-up of shear layers is postponed. Furthermore, the near-wake vortical structures exhibit dominant periodic variations along the spanwise direction; the minimum (i.e., saddle) and maximum (i.e., node) cross-sections of the modified prisms have narrow and wide wakes, respectively. The wake recirculation bubble of the modified prism is wider and longer, compared with its smooth counterpart, thus resulting in a significant drag reduction and fluctuating lift suppression (up to 8.7% and 78.2%, respectively, for the case of WSP-A). Multiple dominant frequencies of vortex shedding, which are distinct from that of the smooth prism, are detected in the near wake of the wavy prisms. The present study may shed light on the understanding of the underlying physical mechanisms of FIV control, in terms of passive modification of the bluff-body shape.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권6호
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• pp.567-575
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• 2013

외부경계층 수직 날의 마찰저항 저감 기구를 규명하기 위하여 회류수조에서 시간분해 입자영상유속계로 측정된 비정상 유동장에 POD 분석을 실시하였다. 최근의 PIV 결과에서는 수직날 평면 및 수직날 사이 평면에서 각각 2.73%, 7.95%의 마찰저항 저감효과가 발견되었다. 본 연구에서는 수직날 배열이 난류조직구조에 미치는 영향을 POD 방법을 통하여 분석하였다. 난류유동의 조직적인 와구조가 수직날에 의하여 절단, 변형되고 비정상 거동이 난류경계층에서의 마찰저항 저감 기구와 밀접하게 관련된 것으로 관찰되었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제42권6호
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• pp.619-630
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• 2005

A two-frame PIV (Particle Image Velocimetry) technique is used to investigate the wake characteristics behind a marine propeller with 4 blades at high Reynolds number. For each of 9 different blade phases from $ 0^{\circ} $ to $ 80^{\circ} $, one hundred and fifty instantaneous velocity fields are measured. They are ensemble averaged to study the spatial evolution of the propeller wake in the region ranging from the trailing edge to one propeller diameter (D) downstream location. The phase-averaged mean velocity shows that the trailing vorticity is related to radial velocity jump, and the viscous wake is affected by boundary layers developed on the blade surfaces and centrifugal force. Both Galilean decomposition method and vortex identification method using swirling strength calculation are very useful for the study of vortex behaviors En the propeller wake legion. The slipstream contraction occurs in the near-wake region up to about X/D : 0.53 downstream. Thereafter, unstable oscillation occurs because of the reduction of interaction between the tip vortex and the wake sheet behind the maximum contraction point.

• 해양환경안전학회지
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• 제25권6호
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• pp.795-801
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• 2019

층류 경계층 내 반구에 의해 유기되는 말굽와류를 흡입 제어했을 때 후류영역에서의 마찰저항 변화를 측정하였다. 이를 위해 회류수조에서 유동가시화를 실시하여 최적의 자유유속, 반구 크기 및 흡입제어 구멍 크기를 결정하였고, 반구 후류영역에 설치된 평판과 연결된 동력계로 표면 마찰저항 감소를 측정하는 실험을 수행하였다. 평판에 설치된 반구 전방에는 유입 유동에 의해 반구를 감싸는 말굽와류가 생성되며 그 주위 와도 방향에 의해 후류영역으로는 빠른 유속의 유동이 유입되어 머리핀 와류 생성을 촉진시킨다. 따라서 반구 전방에 생성되는 말굽와류 세기를 흡입 제어에 의해 약화시킴으로써 반구 좌우측으로 길게 형성된 유속방향 와류가 후류영역으로 공급하는 에너지는 감소하게 된다. 즉, 반구 전방의 말굽와류를 제어함으로써 후류영역으로부터 생성되는 헤어핀 와류 발생 주파수가 줄어 들게 된다. 염료 주입을 이용한 유동 가시화 영상을 해석한 결과로 머리핀 와류의 발생 빈도가 흡입제어에 의해 36.4 % 감소되었고, 후류영역에서 측정된 표면 마찰저항은 2.3 % 감소되는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제38권11호
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• pp.917-925
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• 2005

LSIV은 표면유속을 측정하는 영상기반 유속측정법중의 하나이다. 이 방법은 기존 측정기법에 비해 측정이 용이할 뿐만 아니라 경제적이기 때문에 유량측정 등의 실제 하천의 유속 측정에 활용하려는 연구들이 시도되고 있다. 그러나 이 기법은 표면유속을 측정하기 때문에 유량 산정을 위해서는 측정된 표면유속을 평균유속으로 환산할 수 있는 방법이 필요하다. 본 연구에서는 하상 및 흐름조건에 대한 다양한 수리실험을 통해 개수로 난류 흐름에 대한 연직유속분포의 특성을 파악하였다. 수리실험결과 수표면 영역의 유속감소를 확인하였으며, 이러한 유속감소는 조도보다는 Froude 수의 영향이 더 큰 것으로 나타났다. 실험 결과를 이용하여 표면유속으로부터 평균유속을 추정하는 두 가지 방법을 제시하였다. 제안된 방법들은 표면유속 보정량을 이용하여 후류법칙의 유속분포를 보정하는 방법과 평균유속과 표면유속의 비를 이용한 방법이다. 제시된 방법들은 실제 하천의 유속 측정 자료들을 이용하여 검증하였다 검증결과 이 방법들은 $6\%$ 이내의 오차를 보이는 것으로 나타났다.

• 한국수산과학회지
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• 제32권1호
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• pp.105-111
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• 1999

제주도 서부 연안역인 한림 정치망어장의 해황과 어획량 변동과의 관계를 파악하기 위해 1995년$\~$1996년에 실시한 정선 및 정점조사의 수온 및 염분자료, 시계열분석, 단기변동, 해수유동상황과 1994년$\~$1996년의 한림 정치망의 어획량 변동에 관해 검토가 분석한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 한림 정치망에 가장 많이 잡히는 어종은 전갱이 ($69.2\%$)이고 그 다음으로 고등어 ($18.4\%$), 갈치 ($5.6\%$), 오징어($2.7\%$), 독가시치 ($1.4\%$)의 순이며. 조업기간은 5월에서 12월까지로 6월과 10월에 어획량의 피크가 있고 이중 10월에 년중 최고 어획량이 나타난다. 2) 한림 정치망에서는 밀물인 북류성분과 썰물인 남류성분이 명료히 나타나 해수의 연직혼합이 원활하고 남류의 지속기간(3시간 이상)이 길어 외측의 중$\cdot$저층수가 강하게 영향을 미쳐 어장까지 공급되어, 일별 평균수온이 낮고 염분 상승내지는 고염분수가 출현할 때 좋은 어획량을 보이는 경향이 있다. 또 대조기인 망이나 삭보다 소조기인 상$\cdot$하현에 어획량이 많g으며, 남$\~$남동풍이 3$\~$6.5m/sec정도 볼 때 호어가 나타날 가능성이 높다.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권9호
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• pp.765-772
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• 2015

칼새 비행의 생체모방 초소형 비행체 적용 가능성을 확인하기 위한 공력측정과 위상동기 PIV 연구가 수행되었다. 2축 회전자유도의 로봇 날개 모델과 불어내기식 풍동을 사용하였다. 비틀림 각은 ${\pm}0$, ${\pm}5$, ${\pm}10$, ${\pm}20$도의 진폭을 갖고, 스트로크각은 90도의 위상차를 갖는 단순조화함수로 변화시켰다. 비틀림 각에 따른 시간에 대한 양력계수 변화는 작은 공력감소와 지연만을 나타내며 주목할 만한 차이를 보이지 않았다. 그러나 항력은 작은 비틀림 각 변화가 큰추력을 생성할 수 있음을 보여주었다. 이러한 것들은 칼새가 비행 중에 작은 비틀림 각을 사용하는 이유를 간접적으로 설명해 준다. PIV연구 결과는 공력지연이 날개주위의 와류구조와 밀접한 관계있다는 것을 보여준다. 이러한 결과는 칼새 모방형 초소형비행체 설계에 있어 비틀림 각은 필수적인 파라미터로서 반드시 고려되어야 함을 의미한다.