• 한국항공우주학회지
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• 제48권3호
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• pp.167-174
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• 2020

내부에 공유피드백 유로를 갖는 공유형 초음속 유체진동기에서 나타나는 유동특성에 관한 연구가 수행되었다. 비정상 전산유체역학적 해석이 수행되었고 수치해석 결과는 동일한 운용조건에서 수행된 실험결과와 비교 검증되었다. 수치해석 결과, 공유피드백 유로가 해당 유체진동기의 진동 메커니즘에 큰 영향을 주어 진동기 출구 각 제트유동의 동조화에 큰 역할을 하고 있음이 확인되었다. 공유형 유체진동기는 동일 형상의 단일형 유체진동기와 비교하여 진동수가 증가하나 압력손실 또한 커짐이 확인되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권2호
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• pp.187-196
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• 2013

화력발전용 관류보일러 화로벽관에서의 밀도파 불안정 예측을 목적으로 수치모델을 개발하였다. 시간 도메인에서 1 차원 유한체적법을 적용하여 관내 비정상상태의 유동장을 계산하였으며, 화로벽관의 평행관 연결을 모사하기 위해 헤더의 모델도 포함하였다. 평행관들 가운데 하나의 관에 열 섭동을 부가 후 관 입출구 유량의 변동을 관찰함으로써 밀도파 불안정을 찾았다. 개발된 모델은 문헌의 실험결과와 검증을 거쳐 700MW 보일러 화로벽관에 적용하였다. 그 결과 Takitani 의 실험결과에서는 평행으로 연결된 우회 유량이 줄어들수록 불안정 경계 열량이 상승하는 경향이 있었던 반면, 보일러 화로벽관의 경우에는 평행관 모델링에 크게 영향을 받지 않음을 확인하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제50권2호
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• pp.111-119
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• 2013

The concept of the natural frequency is useful for understanding the characters of oscillating systems. However, when a circular cylinder floating horizontally on the water surface is heaving, due to the hydrodynamic forces, the system is not governed by the equation like that of the harmonic one. In this paper, in order to shed some lights on the more correct use of the concept of the natural frequency, a problem of the heaving circular cylinder is analyzed in the frequency domain. Previously, it was thought that the theory of Ursell (1949) could not be used to get the added mass and wave-making damping for short waves, however, they were obtained by applying an accurate collocation method to the theory in this study. Using the so developed numerical method, we found the added mass and wave-making damping of the circular cylinder for the entire range of the frequency. Then, the MCFR(Modulus of Complex Frequency Response) was used to locate the frequency corresponding to the local maximum of MCFR and we define it as the natural frequency. Comparing our results with the previous investigation, we found that the pressure distribution on the cylinder gets close asymptotically to that of a cylinder in infinite fluid OR close to that of the cylinder, that the approximation of the natural frequency by Lee (2008) is different from our new value only by 0.64%, and that the approximation of the heaving system by an equivalent damped harmonic oscillation is not proper by the reason that is clearly shown from the comparison of the shape of the corresponding MCFRs.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권3호
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• pp.232-241
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• 2011

하이브리드 로켓은 난류 산화제 유동과 고체 추진제의 기화로 인한 분사 유동 사이의 상호 작용에 의해 복잡한 형태의 혼합 전단층이 존재한다는 특별한 성질을 가지고 있다. 본 논문에서는 유동 간섭에 의해 표면에서 발생하는 진동 유동의 물리적 특성을 연구하기 위하여 압축성 효과를 고려한 질량분사가 있는 덕트 유동의 LES(Large Eddy Simulation) 해석을 수행하였다. 계산 결과에 따르면, 기화 질량이 분출됨에 따라 주유동방향 와류의 특성이 강해지고 국부적으로 발생하는 역류 현상을 근거로 벽면 근방에서 원주방향 와류가 생성됨을 확인하였다. 그리고 시간 특성을 갖고 나타나는 와류 흘림 현상은 혼합 전단층에 기인한 유동 불안정성에 의해 촉진되었으며, 분출유동에 의해 발달한 고유 진동 유동을 의미하는 압력 섭동의 특정 진동수가 $\omega$=8.8에서 검출됨을 확인하였다.

• Journal of Advanced Research in Ocean Engineering
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• 제3권4호
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• pp.165-173
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• 2017

This study aims at validating simulations of the forced and freely vibrating cylinders at Reynolds number of approximately 500 in order to identify the capability of the CFD code, and to establish the analysis process of the vortex-induced vibration (VIV). The direct numerical and large eddy simulations were employed to resolve the various length scales of the vortices, and the morphing technique was used to consider a motion of the circular cylinder. For the forced vibration case, both in- and anti-phase VIV processes were observed regarding the frequency ratio. Namely, when the frequency ratio approaches to unity, the synchronization/lock-in process occurs, leading to substantial increases in drag and lift coefficients. This is strongly linked with the switch in timing of the vortex formation, and this physical tendency is consistent with that of Blackburn and Henderson (J. Fluid Mech., 1999, 385, 255-286) as well as force coefficients. For the free oscillation case, the mass and damping ratio of 50.8 and 0.0024 were considered based on the study of Blackburn et al. (J. Fluid Struct., 2000, 15, 481-488) to allow the direct comparison of simulation results. The simulation results for a peak amplitude of the cylinder and a shedding mode are reasonably comparable to that of Blackburn et al. (2000). Consequently, based on aforementioned results, it can be concluded that numerical methods were successfully validated and the calculation procedure was well established for VIV analysis with reasonable results.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.139-146
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• 2011

충격쇄파압은 권파성 파랑이 구조물 전면에 갑자기 충돌할 때 발생하며 접촉면에서 공기포켓의 생성여부에 따라 충격쇄파압의 작용특성이 달라진다. 수괴의 직접적인 충돌에 따른 Wagner형은 접촉면에서 단일 압력 첨두치를 보이는 반면, Bagnold형은 공기포켓의 진동에 의하여 비접촉면에서도 압력의 첨두치를 보이는 특성이 있다. 본 연구에서는 시공 중의 수중터널 벌크헤드의 배면(육측면)에 발생하는 충격쇄파압을 고찰하였다. Navier-Stokes 방정식을 직접 푸는 수치해석을 적용하여 벌크헤드 인근에 발생하는 쇄파를 모의한 결과, 벌크헤드의 배면에서 강한 Bagnold형 충격쇄파압이 발생함을 확인하였다. 본 충격쇄파압의 존재는 동일 조건에 대하여 수행한 수리모형실험에 의해서도 확인되었으며, 실험결과와 수치해석결과가 대체적으로 유사한 성향을 보임을 확인하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제22권1호
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• pp.47-57
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• 2010

Woo and Liu (2004)의 확장형 Boussinesq FEM 수치모형에서 한계점으로 지적되었던 수치진동현상과 계산 효율성이 크게 개선되었다. 수치진동을 해결하기 위해 subgrid scale stabilization method를 사용하였고, 계산효율성을 높이기 위해서 Hessian 연산자를 도입하였으며, 유속벡터에 대한 행렬 구성을 하나의 행렬로 구성하였다. 또한 추가변수에 대한 행렬은 mass lumping technique을 사용하여 대각행렬로 구성하였다. Vincent and Briggs(1989)의 파랑 굴절 및 회절에 대한 수치실험 결과 수치진동현상이 확연히 줄어 들은 것을 관찰할 수 있었으며, 수리실험 결과와도 상당히 일치하는 결과를 보였다. 이전 모형에 비해 약 10배의 계산소요시간이 줄어 향후 항만부진동이나 퇴적물 이동과 같은 현실적인 문제에 적용이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국추진공학회지
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• 제23권2호
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• pp.60-67
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• 2019

하이브리드로켓의 저주파수 연소불안정(LFI) 특성을 이해하기 위해, 주연소실의 연소 당량비 변화가 500 Hz대역의 압력 및 열방출 진동의 위상변화에 미치는 영향에 대해 직접수치해석을 수행하였다. 주연소실의 당량비 변화는 후연소실로 유입되는 연소가스의 온도 및 조성 변화로 모사하였다. 수치해석 결과, 후향 계단 하류에 와류 생성과 함께 추가적인 연소가 나타나며, 와류가 이동함에 따라 연소 압력 및 반응률의 진동이 관찰되었다. 또한, 유입유동의 온도가 변화하면 압력파의 전파속도도 함께 변화하므로 압력 및 반응률 진동 사이의 위상차가 천이하게 됨을 확인하였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제11권4호
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• pp.216-230
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• 1999

확장형 완경사방정식을 지배방정식으로 사용하며 무한원방에서의 방사조건은 무한요소로, 그리고 항입구에서의 흐름분리로 인한 에너지 손실의 고려는 정합요소로 처리하는 Galerkin 유한요소 모형을 개발하였다. 완전 및 부분 개방 직사각형 항만에 대한 수치실험 결과 항입구에서의 에너지 손실의 포함은 港奧에서의 증폭비를 상당히 감소시키는 것으로 나타났으며, 입사파고와 제트 길이의 증가는 증폭비의 상당한 감소를 초래하였다. 감천항에서 제트길이를 고려한 경우 공진주기의 이동으로 입사파 진폭이 작을 때는 손실을 고려하지 않은 경우보다 진폭비가 오히려 크게 나타났다. 관측된 입사 장주기 파고의 사용시에는 항입구 손실이 작은 것으로 나타났으나 지진해일의 내습시와 같이 파고가 큰 경우에는 상당한 입구 손실이 예상되었다. 감천항의 Helmholtz 공진모드는 주기 31.0분으로 제시되어 관측 겨로가인 27.0~33.3분과 잘 일치하였다. 또한 관측치인 주기 9.4~12.1분과 5.2~6.2분의 공진모드도 10.4분과 6.6분 또는 5.6분으로 상당히 재현되었다. 한편, 감천항에는 매우 다양한 모드의 부진동이 존재하는 것으로 나타났으며, 영일만 마찬가지로 주기 3.6분과 1.6분에서 상당한 진폭비의 횡방향 공진이 존재함을 확인하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제29권4호
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• pp.114-131
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• 1992

본 논문은 2차원 자유표면파문제에서 시간영역해법을 이용하여 2차원 운동문제에 적용할 수 있는 수치해석을 하였다. 경계조건으로는 엄밀한 물체표면 경계조건과 비선형 자유표면경계 조건을 부과했다. 수치해를 구하는데는 코시이론을 이용하여 제2종 프레드흘름 경계적분방정식을 도출하고 이를 이산화시켜 처리하였다. 수치계산을 위해 전영역을 유한한 영역으로 제한하여야 한다. 제한된 영역에서 방사해의 부과를 위해 전영역을 수치해석영역과 외부영역으로 나누고, 외부영역의 해는 그린 제2정리를 이용하고, 선형자유표면조건을 만족하는 과도그린함수를 사용한다. 위의 그린 제2정리를 이용한 식으로 부터 초기조건, 선형 자유표면조건, 무한원방조건을 이용하여 단순화시킨 다음 포텐셜과 유동함수의 관계식으로 치환하면 비선형해와 정합할 수 있는 정합행렬을 구할 수 있다. 본 논문에서 개발한 정합방법을 이용하여 적용할 문제로서 첫째는 주상체가 상하동요, 수평동요하는 경우 계산이고 두번째로는 수면하에서 타원형실린더가 일정속도로 항진할 때 계산을 수행한 결과를 고차스펙트럴방법과 비교하였다.