• Wind and Structures
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• 제28권5호
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• pp.285-298
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• 2019

For super long-span bridges, the aerodynamic forces induced by the flow passing the box girder should be considered carefully. And the Reynolds number sensitively of aerodynamic characteristics is one of considerable issue. In the study, a numerical study on the Reynolds number sensitivity of aerodynamic characteristic (flow pattern, pressure distribution and aerodynamic forces) of a twin-box girder were carried out using large eddy simulation (LES) with the dynamic Smagorinsky-Lilly subgrid model. The results show that the aerodynamic characteristics have strong correlation with the Reynolds number. At the leading edge, the flow experiences attachment, departure, and reattachment stages accompanying by the laminar transition into turbulence, causing pressure plateaus to form on the surface, and the pressure plateaus gradually shrinks. Around the gap, attributing that the flow experiences stages of laminar cavity flow, the wake with alternate shedding vortices, and turbulent cavity flow in sequence with an increase in the Reynolds number, the pressures around the gap vary greatly with the Reynold number. At the trailing edge, the pressure gradually recovers as the flow transits to turbulence (the flow undergoes wake instability, shear layer transition-reattachment station), In addition, at relative high Reynolds numbers, the drag force almost does not change, however, the lift force coefficient gradually decreases with an increase in Reynolds number.

• Korea-Australia Rheology Journal
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• 제21권1호
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• pp.27-37
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• 2009

In this work, we numerically investigate the effect of viscoelasticity on 2D laminar vortex dynamics in flows past a single rotating cylinder for rotational rates $0{\leq}{\alpha}{\leq}5$ (the rotational rate ex is defined by the ratio of the circumferential rotating velocity to free stream velocity) at Re=100, in which the vortex shedding has been predicted to occur in literature for Newtonian fluids. The objective of the present research is to develop a promising technique to fully suppress the vortex shedding past a bluff body by rotating a cylinder and controlling fluid elasticity. The predicted vortex dynamics with the present method is consistent with the previous works for Newtonian flows past a rotating cylinder. We also verified our method by comparing our data with the literature in the case of viscoelastic flow past a non-rotating cylinder. For $0{\leq}{\alpha}{\leq}1.8$, the frequency of vortex shedding slightly decreases but the fluctuation of drag and lift coefficient significantly decreases with increasing fluid elasticity. We observe that the vortex shedding of viscoelastic flow disappears at lower ${\alpha}$ than the Newtonian case. At ${\alpha}$=5, the relationship between the frequency of vortex shedding and Weissenberg number (Wi) is predicted to be non-monotonic and have a minimum around Wi=0.25. The vortex shedding finally disappears over critical Wi number. The present results suggest that the vortex shedding in the flow around a rotating cylinder can be more effectively suppressed for viscoelastic fluids than Newtonian fluids.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권6호
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• pp.445-451
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• 2018

본 논문에서는 현재 한국항공우주학회 공기역학부문위원회에서 주관하고 있는 EFD-CFD 비교 워크숍의 여러 과제 중 CASE 4 삼각날개(Delta Wing)의 천음속영역의 유동해석 결과를 작성하였다. 풍동실험은 추후에 진행될 예정이며, -5~20도 받음각 영역에서의 CFD 해석을 수행하였다. 해석을 수행한 마하수는 0.7, 0.85, 1.2이다. 삼각날개의 적합한 해석조건을 찾기 위해서 기준격자 크기를 조절하여 격자의존성 해석을 수행하였고, 선택한 격자로 받음각 변화에 따라 양력계수와 항력계수의 경향을 파악하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권2A호
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• pp.371-382
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• 2006

사장교는 난류에 의해 불규칙한 진동을 일으키며 이 현상을 규명하기 위하여 버페팅해석을 수행한다. 버페팅해석을 위해서 는 구조적 변수, 공기역학적 변수, 그리고 구조물-바람 상호작용 효과를 고려하기 위한 공탄성 변수의 입력값을 적절히 선정해야 한다. 본 연구에서는 버페팅해석을 수행하기 위한 입력 변수 중 대표적 변수들에 대하여 변수연구를 수행함으로써 각 변수들이 해석 결과에 미칠 수 있는 민감도를 분석해 보고자 하였다. 풍동실험 자료가 가장 잘 구축되어 있는 서해대교를 대상교량으로 선정하였다. 검토 변수로서는 정적 삼분력계수의 기울기, 난류의 공간분포 상관관계감소계수, 조도길이, 변동풍속 스펙트럼, 구조감쇠율을 선정하였다. 검토결과 각 입력변수는 버페팅 응답에 미치는 영향이 큰 것으로 확인되었기 때문에 적정한 입력변수 선정의 중요성을 강조함과 동시에 일반적 결론 도출을 위하여 추후 연구가 필요함을 제시하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권5호
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• pp.625-631
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• 2011

본 연구는 벽면근처에 놓인 정방형주의 모서리에 수평 분할판을 부착하여 유체력 제어 효과를 양항력 측정실험 및 PIV에 의한 가시화 실험으로 조사한 것이다. 분할판의 폭은 정방형주 폭의 10% 로 했다. 실험변수로서는 수평 분할판의 부착 위치 및 벽면과 사각주 사이의 간격으로 하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 간격비 0.4 이상에서 벽면과 정방형주 사이에 흐름이 명확했고, 후류측 칼만 와도 뚜렷이 나타났다. 원형의 정방형주는 간격비 0.4에서 수평 분할판을 가진 정방형주는 간격비 0.6에서 평균양력계수 및 Strouhal 수의 변곡점이 나타났다. 정방형주 아랫면의 뒷 모서리에 수평 분할판을 설치한 경우 항력이 감소하였으며 각 간격비 평균 4.5%의 항력 저감 효과를 얻었다. 이 경우 정방형주 윗면 박리영역의 크기는 분할판이 없는 정방형주에 비해 작았다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제17권6호
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• pp.54-62
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• 2023

자유로운 이착륙과 뛰어난 비행능력을 가진 플랩핑 날갯짓 비행체에 관한 집중적 연구개발이 진행되고 있다. 대부분의 플랩핑 날갯짓에 관한 연구는 동기화된 운동의 다양한 운동변수에 대한 연구들로 비동기 운동을 수행하는 에어포일의 비정상 공력 특성에 미치는 영향에 대한 관심은 크지 않았다. 본 연구에서는 히브와 피치 진동운동 주파수가 서로 다른 에어포일의 비정상 공력특성을 수치적으로 연구했다. 먼저 비동기 운동에 따른 운동특성과 받음각 변화를 파악하였다. 해석 결과 진동수 비가 1.0인 경우 양력은 발생하지 않았고 추력이 크게 발생했다. r=0.5인 경우 양력이 크게 발생하였다. 에어포일 주변의와 분포와 표면에서의 압력계수를 분석하여 비동기 진동운동을 하는 에아포일의 공력특성을 분석했다. r=0.5인 경우 r=1.0인 경우 보다 더 큰 앞전 및 뒷전 와들이 관찰되었으며, 이 와들이 비동기 진동운동을 하는 에어포일의 공력특성에 큰 영향을 미친 것을 발견하였다. 향후 피치진동의 진폭이 비동기 진동운동을 하는 에어포일의 비정상 공력특성에 미치는 영향을 연구할 계획이다.

• 수산해양기술연구
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• 제40권3호
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• pp.206-213
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• 2004

종횡비, 다각형 모양에 따른 평판과 범포의 유체역학적 특성을 규명하고자 직사각형, 사다리꼴 모양으로 모형 평판과 범포를 제작하고 회류수조에서 양 ${\cdot}$ 항력 실험을 수행하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 삼각형 평판의 경우, 종횡비가 1 이하인 모형에서는 38${\sim}$42$^{\circ}$에서 최대 $C_L$이 1.23${\sim}$1.32, 1.5 이상인 모형에서는 20${\sim}$50$^{\circ}$에서 $C_L$이 약 0.85 전후였다. 역삼각형 평판의 경우, 종횡비가 1 이하인 모형에서는 영가가 36${\sim}$38$^{\circ}$에서 최대 $C_L$이 1.46${\sim}$1.56, 1.5 이상인 모형에서는 22${\sim}$26$^{\circ}$에서 1.05${\sim}$1.21 정도였다. 같은 삼각형 평판 모형에서는 전자의 모형이 후자보다 $C_L$이 작게, 양항비도 작게 나타났다. 2. 삼각형 범포의 경우, 종횡비가 1 이하인 모형에서는 영각 46${\sim}$48$^{\circ}$에서 최대 $C_L$이 1.67${\sim}$1.77, 1.5 이상인 모형에서는 20${\sim}$50$^{\circ}$에서 $C_L$이 약 1.1 전후였다. 역삼각형 범포의 경우, 종횡비가 1 이하인 모형에서는 영각 28${\sim}$32$^{\circ}$에서 최대 $C_L$이 1.44${\sim}$1.68, 1.5 이상인 모형에서는 18${\sim}$24$^{\circ}$에서 10.3${\sim}$1.18 정도였다. 같은 삼각형 범포 모형에서는 전자의 모형이 후자보다 $C_L$은 크게, 양항비는 작게 나타났다. 3. 모형에서 물의 유체력을 많이 받을 수 있는 곳에서 만곡꼭지점이 만들어지며, 삼각형 모형에서는 종횡비가 클수록, 역삼각형 모형에서는 작을수록 만곡꼭지점의 위치도 컸다. 4. 만곡도는 전 모형에서 종횡비가 클수록 컸으며, 삼각형 모형에서는 영각이 클수록 컸고 역삼각형 모형에서는 작을수록 컸다.

• 수산해양기술연구
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• 제40권3호
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• pp.196-205
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• 2004

종횡비, 다각형 모양에 따른 평판과 범포의 유체역학적 특성을 규명하고자 직사각형, 사다리꼴 모양으로 모형 평판과 범포를 제작하고 회류수조에서 양 ${\cdot}$ 항력 실험을 수행하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 직사각형 평판의 경우, 종횡비가 1 이하인 모형에서는 영각 40${\sim}$42$^{\circ}$에서 최대 $C_L$이 1.46${\sim}$1.54, 1.5 이상인 모형에서는 20${\sim}$22$^{\circ}$에서 10.7${\sim}$1.11 정도였다. 직사각형 범포의 경우, 종횡비가 1 이하인 모형에서는 영각 32${\sim}$40$^{\circ}$에서 최대 $C_L$이 1.75${\sim}$1.91, 1.5 이상인 모형에서는 18${\sim}$22$^{\circ}$에서 1.248${\sim}$1.40 정도였다. 같은 직사각형 모형에서는 범포가 평판보다 $C_L$은 크게, 양항비는 작게 나타났다. 2. 사다리꼴 범포의 경우, 종횡비가 1.5 이하인 모형에서는 영각 34${\sim}$44$^{\circ}$에서 최대 $C_L$이 1.65${\sim}$1.89, 2인 모형에서는 14${\sim}$48$^{\circ}$에서 $C_L$이 약 1.00 전후였다. 역사다리꼴 범포의 경우, 종횡비가 1.5 이하인 모형에서는 영각 24${\sim}$36$^{\circ}$에서 최대 $C_L$이 1.57${\sim}$1.74, 2인 모형에서는 18$^{\circ}$에서 1.21이었다. 같은 사다리꼴 범포 모형에서는 전자의 모형이 후자보다 $C_L$은 조금 크게, 양항비는 작게 나타났다. 3. 모형에서 물의 유체력을 많이 받을 수 있는 곳에서 만곡꼭지점이 만들어지며, 직사각형, 사다리꼴 모형에서는 종횡비가 클수록, 역사다리꼴 모형에서는 종횡비가 클수록, 역사다리꼴 모형에서는 작을수록 만곡꼭지점의 위치도 컸다. 4. 만곡도는 전 모형에서 종횡비가 클수록 컸으며, 직사각형, 사다리꼴 모형에서 영각의 클수록 컸고 직사각형 모형이 사다리꼴 모형보다 컸다.

• Wind and Structures
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• 제34권1호
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• pp.115-125
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• 2022

The high-Reynolds number flow around a rectangular cylinder, having streamwise to crossflow length ratio equal to 5 is analyzed in the present paper. The flow is characterized by shear-layer separation from the upstream edges. Vortical structures of different size form from the roll-up of these shear layers, move downstream and interact with the classical vortex shedding further downstream in the wake. The corresponding mean flow is characterized by a recirculation region along the lateral surface of the cylinder, ending by mean flow reattachment close to the trailing edge. The mean flow features on the cylinder side have been shown to be highly sensitive to set-up parameters both in numerical simulations and in experiments. The results of 21 Large Eddy Simulations (LES) are analyzed herein to highlight the impact of the lateral mean recirculation characteristics on the near-wake flow features and on some bulk quantities. The considered simulations have been carried out at Reynolds number Re=DU_∞/ν=40 000, being D the crossflow dimension, U_∞ the freestream velocity and ν the kinematic viscosity of air; the flow is set to have zero angle of attack. Some simulations are carried out with sharp edges (Mariotti et al. 2017), others with different values of the rounding of the upstream edges (Rocchio et al. 2020) and an additional LES is carried out to match the value of the roundness of the upstream edges in the experiments in Pasqualetto et al. (2022). The dimensions of the mean recirculation zone vary considerably in these simulations, allowing us to single out meaningful trends. The streamwise length of the lateral mean recirculation and the streamwise distance from the upstream edge of its center are the parameters controlling the considered quantities. The wake width increases linearly with these parameters, while the vortex-shedding non-dimensional frequency shows a linear decrease. The drag coefficient also linearly decreases with increasing the recirculation length and this is due to a reduction of the suctions on the base. However, the overall variation of C_D is small. Finally, a significant, and once again linear, increase of the fluctuations of the lift coefficient is found for increasing the mean recirculation streamwise length.

• 수산해양기술연구
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• 제38권1호
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• pp.43-57
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• 2002

본 연구는 고성능 전개판을 개발하기 위하여 전개판 주변의 유동장을 계측할 수 있는 해석 방법을 제시하고자 하였다. 실험 방법으로는 CFD를 이용한 유동장의 수치 해석과 유동장의 정량적, 정성적 계측이 가능한 PIV 실험방법을 사용하였다. 본 실험에서는 전개판 주변의 가시화된 영상을 PIV 기법을 이용한 화상처리로 유동특성을 해석하였으며, 이 결과를 CFD에 의한 해석 결과와 유동 패턴을 비교하였다. 또한, 회류 수조에서의 양력 계수 및 항력계수의 계측 결과를 상호 비교 하였다. 그 결과, 수치 해석된 결과와 PIV의 실험 결과는 정성적으로 매우 잘 일치하였으며, 물리적으로 타당성을 확인할 수 있었다. 그 결과는 다음과 같다. (1) 전개판의 유동장 분석을 위하여 레이저 광원을 이용한 가시화 실험을 실시하고, PIV 기법으로 화상분석을 실시하였으며, 유동입자의 흐름으로도 충분한 정성적인 유체운동의 경향을 파악할 수 있었다 (2) PIV해석결과가 정량적인 결과이므로 이를 다양한 후처리 방법을 통해 속도벡터장, 순간 유동장, 평균 와도로 나타내어 유동장의 변화를 확인할 수 있었다. (3) 최대전개력계수가 나타난 영각 24$^{\circ}$에서 비교한 CFD와 PIV 해석 결과, 유동 패턴은 유사하였고, 두 경우 모두 전개판 후연에서 약간의 경계층 박리가 발생하였으나 양호한 흐름을 보였다. (4) PIV에 의한 속도 벡터도, 순간 유선도, 평균 와도로 후처리한 결과, 영각 24$^{\circ}$에서부터 경계층 박리 현상이 일어나기 시작하여, 영각 28$^{\circ}$이상이 되면 심하게 전연으로 발생지점이 이동하게 되고, 그 폭도 확대됨을 확인할 수 있었다.