• Ocean Systems Engineering
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• 제1권4호
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• pp.285-296
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• 2011

Spar platforms have several advantages for deploying wind turbines in offshore for depth beyond 120 m. The merit of spar platform is large range of topside payloads, favourable motions compared to other floating structures and minimum hull/deck interface. The main objective of this paper is to present the response analysis of the slack moored spar platform supporting 5MW wind turbine with bottom keel plates in regular and random waves, studied experimentally and numerically. A 1:100 scale model of the spar with sparD, sparCD and sparSD configuration was studied in the wave basin ($30{\times}30{\times}3m$) in Ocean engineering department in IIT Madras. In present study the effect of wind loading, blade dynamics and control, and tower elasticity are not considered. This paper presents the details of the studies carried out on a 16 m diameter and 100 m long spar buoy supporting a 90 m tall 5 MW wind turbine with 3600 kN weight of Nacelle and Rotor and 3500 kN weight of tower. The weight of the ballast and the draft of the spar are adjusted in such a way to keep the centre of gravity below the centre of buoyancy. The mooring lines are divided into four groups, each of which has four lines. The studies were carried out in regular and random waves. The operational significant wave height of 2.5 m and 10 s wave period and survival significant wave height of 6 m and 18 s wave period in 300 m water depth are considered. The wind speed corresponding to the operational wave height is about 22 knots and this wind speed is considered to be operating wind speed for turbines. The heave and surge accelerations at the top of spar platform were measured and are used for calculating the response. The geometric modeling of spar was carried out using Multisurf and this was directly exported to WAMIT for subsequent hydrodynamic and mooring system analysis. The numerical results were compared with experimental results and the comparison was found to be good. Parametric study was carried out to find out the effect of shape, size and spacing of keel plate and from the results obtained from present work ,it is recommended to use circular keel plate instead of square plate.

• 해양환경안전학회지
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• 제25권6호
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• pp.765-771
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• 2019

선박 및 수중구조물의 고속, 대형화 및 요구조건 강화의 추세에 따라 유동소음 예측기술의 중요성이 강조되고 있다. 항공, 철도 등의 공력소음 분야에서는 음향상사법을 이용하여 순음 및 광대역 유동소음에 대해 활발히 연구되고 있는 반면 조선해양분야에서는 수중추진기의 날개주파수소음에 대해서만 일부 고려되고 있다. 본 논문에서는 날개면 형상의 주요 유동소음발생 메커니즘 뒷날소음을 고려 가능한 FW-H Formulation 1B를 이용하여 수중추진기 및 선저부가물의 기초요소인 수중익에 대해 광대역소음 예측기법을 연구하였다. 기존의 FW-H Formulation 1B는 공기 중의 압력상관관계 모델에 기반하여 구성되어 있어 매질에 대한 일반성 및 정확도의 한계를 가지므로 수중환경에 대해 일반성을 가지는 벽면변동압력 모델로 확장하는 방법론을 제시하였다. 공기 중 날개면의 소음계측결과와 비교해 벽면변동압력 모델을 이용할 경우 기존모델의 해석결과 대비 5 dB 이내의 오차로 정확도 관점에서의 유용성을 확인할 수 있었으며 전산유체역학과 벽면변동압력을 이용한 수중환경의 광대역소음해석 절차를 확립하고 수중익의 광대역소음 예측을 수행하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권9호
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• pp.69-76
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• 2018

본 연구에서는 가스터빈 블레이드의 필름 냉각에서 45도 리브가 있는 냉각채널의 필름 홀 위치가 블레이드의 표면냉각 성능에 미치는 영향을 전산유체해석 기법을 통하여 분석하였다. 또한 냉각채널의 리브 유무의 영향을 동일 분사율에 대해서 고찰하였다. 수치해석 도메인은 3차원으로 구성하였고 상용코드(Fluent ver. 17.0)를 사용하여 정상상태 조건 하에서 수치해석을 진행하였다. 그 결과를 바탕으로 블레이드 표면에서의 냉각효율, 유속, 유선, 압력 계수를 비교 분석하였고 홀 위치의 변화가 리브 구조에 의해 유발되는 이차 유동의 토출에 미치는 영향을 고찰하였다. 수치해석 결과로부터 리브가 설치되어 있는 경우 냉각채널의 내부유동은 상부에서 반시계 방향 및 하부에서 시계 방향의 와류쌍을 형성하는 것을 확인할 수 있었다. 리브가 있는 채널의 경우 리브에 의하여 발생한 와류유동이 홀 출구 부근에서 더 높은 압력 차이를 유발하여 리브가 없는 경우보다 최소 12% 이상의 높은 냉각 효율을 나타냈다. 또한 리브가 있는 채널 중에서 홀이 좌측에 위치한 경우(Rib-Left) 리브에 의하여 발생한 이차 유동이 홀 부근의 벽면에 부딪혀 홀 경사각 방향으로의 유동이 형성되는 것을 확인하였다. 블레이드 표면으로 토출된 냉각기체가 주 유동 경계층 내부에서 머무는 영역이 다른 케이스에 비하여 넓기 때문인 것으로 사료된다. 또한 이 경우 홀 출구 부근에서 가장 큰 압력 계수 차이를 나타내었고 이로 인하여 냉각기체의 토출이 촉진되어 냉각효율이 다소 증가하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제14권2호
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• pp.114-120
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• 2011

조류발전용 다리우스 터빈의 변형된 형태인 헬리컬 터빈의 설계 인자 변화에 따른 성능을 수치해석으로 살펴보았다. 헬리컬 터빈은 수직축 다리우스 터빈을 회전축을 중심으로 상부와 하부를 비틀리게 함으로써 다리우스 터빈의 일반적인 취약점인 초기구동불량과 진동문제를 개선하기 위해 고안된 형태이다. 본 논문에서는 헬리컬 터빈의 비틀림각(Twisting Angle)과 직경대비 높이를 변화시키며 수치해석을 수행하였고, 결과를 바탕으로 최적의 구조를 제안하였다. 3차원 비정상 난류유동해석을 위하여 FLUENT의 RANS방정식과 k-${\omega}$ SST 난류모델을, 격자계 모델링을 위하여 GAMBIT을 이용하였다. 헬리컬 터빈은 적절한 비틀림각에서 양호한 발전효율을 보장하면서 진동을 유발하는 회전력 변화의 진폭을 최소화 할 수 있음을 확인하였고, 효율의 최대가 확보되는 터빈의 최소 높이를 발견하였다.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제61권3호
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• pp.219-226
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• 2018

본 연구에서는 형상이 일정하지 않은 콩나물의 조직감 측정 방법을 도출하고 가열처리 방법 및 시간에 따른 콩나물의 물리적 품질인자를 분석하였다. 조직감 측정을 위하여 실린더와 칼날형 프로브를 이용하여 deformation 시 프로브와 샘플이 접촉하는 면적의 고려 유무에 따라 표준편차가 적은 측정법을 평가하였다. 앞서 도출된 조직감 측정 방법으로 콩나물을 conventional cooking, sous-vide 방법을 이용하여 콩나물을 0, 10, 20, 30 min 가열 하였을 때의 물리적 품질특성을 비교하였다. 콩나물의 자엽은 조직감 측정 축 방향에 따라 유의미한 차이가 없었으며(p <0.05), 칼날형 프로브를 이용하여 프로브의 칼날과 콩나물의 장축이 수평인 방향으로 조직감을 측정하여, 프로브와 샘플이 30% deformation시 접촉하는 면적을 고려한 true stress를 측정하는 것이 표준편차가 작았다. 콩나물의 배축은 프로브와 샘플이 접촉하는 면적을 고려한 조직감 측정법을 이용하여 실린더와 칼날형 프로브로 측정 시 모두 유의미한 차이를 보였다. 또한, 가열처리 방법에 따른 조직감 측정 결과와 관능평가 결과 사이에는 상관관계가 있었으며, 콩나물은 conventional cooking 방법으로 가열하는 것이 관능평가에서 더 높은 점수를 얻었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제31권4호
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• pp.221-228
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• 2019

해수의 유속과 전기 부하에 따른 쉬라우드 조류발전 시스템의 유동장 특성과 발전 성능 분석을 위하여 회류수조를 이용한 축소모형실험을 수행하였다. 발전기에 연결되는 전기 부하에 대하여 터빈 블레이드의 분당 회전수와 발전기의 전압, 전류를 동시에 측정하여 전기적 출력을 계산하였으며 일정한 유속 조건에서 부하에 따라 큰 차이가 나타났다. 전기 부하가 감소함에 따라 터빈의 분당 회전수는 특정 구간에서 급격히 증가하였고, 평균 약 2배 정도 증가하였다. 또한 부하의 감소와 함께 전력이 급격히 상승하였고, 일정 구간에서 최대 전력지점을 보인 후 낮아지게 된다. 이와 함께 실험 유속이 증가함에 따라 높은 전기 부하에서 최대 전력지점이 나타났다. 이러한 유속 조건과 전기적 부하에 따른 쉬라우드 조류발전 시스템의 유동장 특성과 발전 성능 분석에 대한 결과는 효율적인 쉬라우드 조류발전 시스템 개발에 필요한 기초 자료가 될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국음향학회지
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• 제41권3호
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• pp.268-277
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• 2022

본 논문에서는 KVLCC2 선체 축소모형에 설치된 추진시스템의 세부 구성품별 유동 소음원을 분석하였으며, 각각의 소음원이 수중방사소음에 미치는 영향에 대해 정량적으로 분석하였다. 수치 해석 영역은 실험 결과와의 비교를 위하여 선박해양플랜트연구소 대형 캐비테이션 터널의 시험부와 동일하게 설정하였다. 먼저 유동장내 소음원을 정확하게 모사하기 위하여 고정밀 해석기법인 비압축성 다상 Delayed Detached Eddy Simulation 방법을 적용하였고, 유동해석 결과를 기반으로 Ffowcs Williams and Hawkings 적분방정식을 사용하여 수중방사소음을 예측하였으며, 터널 실험결과와의 비교를 통해 해석절차의 유효성을 확인하였다. 추진시스템의 유동 소음원별 영향을 정량적으로 비교하기 위하여 추진기 날개 끝-와류 공동, 날개 표면 그리고 방향타 표면을 소음원 영역으로 선정하였으며, 음압과 파워 스펙트럼 밀도, 음향 파워를 비교하였다. 공동에 의한 홀극 소음원의 기여도가 추진기 날개 및 방향타에 의한 쌍극 소음원에 비해 수중방사소음에 크게 기여하였으며, 추진기 후류의 영향으로 방향타에 의한 기여도가 추진기 보다 더 크게 발생함을 확인하였다.

• 한국작물학회지
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• 제35권3호
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• pp.273-281
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• 1990

수도의 생육시기별로 건물의 부위별 배분을 추적하고 이의 예측가능성을 검토하고자 통일계의 삼강벼와 일반계인 상풍벼를 1987년 5월 11일부터 10일 간격으로 4회 포장에 이앙재배하여 부위별 건물중을 조사 분석한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 수도의 부위별 건물중은 이앙기가 늦어질수록 저하하였는데 특히 6월 1일 이후의 이앙에서 그 정도가 심하였다. 품종별로는 상풍벼 보다는 삼강벼의 총건물중 및 부위별 건물중이 더 컸다. 2. 간과 엽소의 건물배분율은 6월 11일 이전의 이앙에서는 이앙후 70일 전후 그리고 6월 21일 이후의 이앙에서는 이앙후 60일 전후까지 계속하여 증가하다가 출수후에 저하하였으며, 엽신의 건물 배분율은 이앙후 계속하여 저하하였다. 3. 간과 엽소의 최대 건물배분율은 폿트와 포장에서 모두 이앙기와 품종에 관계없이 60-70%의 범위였으나, 수확기의 건물배분율은 폿트에서 37-43% 그리고 포장에서는 27-33%로 낮아졌으며, 엽신의 수확기 건물배분율은 11-17%의 범위였다. 4. 이삭의 건물배분율은 출수후부터 급격히 증가하기 시작하여 폿트에서는 42-49% 그리고 포장에서는 52-62%에 달하여 생육환경에 따른 건물배분율의 차이가 있는 것으로 나타났다. 5. 품종별로 이앙기에 관계없이 이앙후의 일수에 따른 부위별 건물배분율의 추정을 위한 회귀식은 시험별로는 결정계수가 71-95%로서 만족한 정도였으나 한 시험에서 얻은 추정식으로 다른 시험의 건물배분율을 추정하기에는 부적합하였다.

• 한국작물학회지
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• 제35권4호
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• pp.328-333
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• 1990

재식밀도가 수도의 부위별 건물의 배분에 미치는 영향을 검토하고자 통일계인 삼강벼와 일반계인 추청벼를 1988년 5월 30일과 6월 15일에 3.3$m^2$당 72주, 90주 및 120주로 이항재배하여 조사한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 공시품종 다같이 출수 20일전과 출수기의 단위면적당 총건물중은 5월 30일 이앙이 6월 15일 이앙보다 많았으며, 두 이앙기 모두 재식밀도가 높아질수록 건물중이 증가하였는데, 부위별 건물중의 변화도 총건물중과 같은 경향이었다. 2. 주당 총건물중 및 부위별 건물중도 5월 30일 이앙보다는 6월 15일 이앙에서 낮았으나, 단위면적당의 경우와는 달리 재식밀도가 높아질수록 감소하였다. 3. 동일한 이앙기와 재식밀도에서 엽신, 엽소 및 간의 건물중은 두 품종간에 차이가 적었으나, 삼강벼는 수중이 무거워서 총건물중이 추청벼보다 많았다. 4. 두 품종 모두 부위별 건물배분율은 이앙기나 재배밀도에 관계없이 생육시기별로 거의 일정하였다. 5. 이앙기와 재배밀도를 종합한 부위별 평균 건물배분율을 가지고 추정한 시기별 각 부위의 건물중은 실측한 건물중과 잘 일치하였다.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제9권5호
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• pp.415-431
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• 2022

Secondary flows have a huge impact on losses generation in modern low pressure gas turbines (LPTs). At design point, the interaction of the blade profile with the end-wall boundary layer is responsible for up to 40% of total losses. Therefore, predicting accurately the end-wall flow field in a LPT is extremely important in the industrial design phase. Since the inlet boundary layer profile is one of the factors which most affects the evolution of secondary flows, the first main objective of the present work is to investigate the impact of two different inlet conditions on the end-wall flow field of the T106A, a well known LPT cascade. The first condition, labeled in the paper as C1, is represented by uniform conditions at the inlet plane and the second, C2, by a flow characterized by a defined inlet boundary layer profile. The code used for the simulations is based on the Discontinuous Galerkin (DG) formulation and solves the Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) equations coupled with the Spalart Allmaras turbulence model. Secondly, this work aims at estimating the influence of viscosity and turbulence on the T106A end-wall flow field. In order to do so, RANS results are compared with those obtained from an inviscid simulation with a prescribed inlet total pressure profile, which mimics a boundary layer. A comparison between C1 and C2 results highlights an influence of secondary flows on the flow field up to a significant distance from the end-wall. In particular, the C2 end-wall flow field appears to be characterized by greater over turning and under turning angles and higher total pressure losses. Furthermore, the C2 simulated flow field shows good agreement with experimental and numerical data available in literature. The C2 and inviscid Euler computed flow fields, although globally comparable, present evident differences. The cascade passage simulated with inviscid flow is mainly dominated by a single large and homogeneous vortex structure, less stretched in the spanwise direction and closer to the end-wall than vortical structures computed by compressible flow simulation. It is reasonable, then, asserting that for the chosen test case a great part of the secondary flows details is strongly dependent on viscous phenomena and turbulence.