• 한국항공우주학회지
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• 제36권9호
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• pp.907-915
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• 2008

하이드라진(N2H4) 아크젯 추력기의 열화학 유동장 해석을 위한 전산유체해석을 수행하였다. 열복사와 전기장이 고려된 압축성 유동해석을 위해서 RANS 방정식을 수정하여 사용하였다. 로렌츠 힘과 Ohm 가열효과를 고려한 Maxwell 방정식이 유동방정식과 결합되어 전기 방전으로 인한 전기장해석을 위해 이용되었다. 아크젯 추력기 내부에서 유동장은 충분히 고온상태이기에 화학평형 해석이 이용되었으며, 광학 두께를 이용한 열복사 모델이 유동방정식에 적용되었다. 계산 결과들은 아크젯 추력기유동이 동결유동에 비해 추력은 180%증가되며, 비추력은 200%가까이 상승됨을 보여준다. 또한 유동장 해석 결과들은 아크젯 추력기 내부의 열적 물리적 특성에 대한 이해를 돕는다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제44권6호
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• pp.429-438
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• 2011

In order to simulate a free surface flow in a trench channel, a three-dimensional incompressible unsteady Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) equations are closed with the ${\kappa}-{\epsilon}$ model. The artificial compressibility (AC) method is used. Because the pressure fields can be coupled directly with the velocity fields, the incompressible Navier-Stokes (INS) equations can be solved for the unknown variables such as velocity components and pressure. The governing equations are discretized in a conservation form using a second order accurate finite volume method on non-staggered grids. In order to prevent the oscillatory behavior of computed solutions known as odd-even decoupling, an artificial dissipation using the flux-difference splitting upwind scheme is applied. To enhance the efficiency and robustness of the numerical algorithm, the implicit method of the Beam and Warming method is employed. The treatment of the free surface, so-called interface-tracking method, is proposed using the free surface evolution equation and the kinematic free surface boundary conditions at the free surface instead of the dynamic free surface boundary condition. AC method in this paper can be applied only to the hydrodynamic pressure using the decomposition into hydrostatic pressure and hydrodynamic pressure components. In this study, the boundary-fitted grids are used and advanced each time the free surface moved. The accuracy of our RANS solver is compared with the laboratory experimental and numerical data for a fully turbulent shallow-water trench flow. The algorithm yields practically identical velocity profiles that are in good overall agreement with the laboratory experimental measurement for the turbulent flow.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.60-60
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• 2021

Investigating Backward-Facing Step(BFS) flow is important in that it is a representative case for separation flows in various engineering flow systems. There have been a wide range of experimental, theoretical, and numerical studies to investigate the flow characteristics over BFS, such as flow separation, reattachment length and recirculation zone. However, most of such previous studies were concentrated only on the perpendicular step angle. In this study, several numerical investigations on the flow pattern over BFS with various step angles (10° ~ 90°) and expansion ratios (1.48, 2 and 3.27) under different Reynolds numbers (5000 ~ 64000) were carried out, mainly focused on the reattachment length. The numerical simulations were performed using an open source 3D CFD software, OpenFOAM, in which the velocity profiles and turbulence intensities are calculated by RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes equation) and 3D LES (Large Eddy Simulation) turbulence models. Overall, it shows a good agreement between simulations and the experimental data by Ruck and Makiola (1993). In comparison with the results obtained from RANS and 3D LES, it was shown that 3D LES model can capture much better and more details on the velocity profiles, turbulence intensities, and reattachment length behind the step for relatively low Reynolds number(Re < 11000) cases. However, the simulation results by both of RANS and 3D LES showed very good agreement with the experimental data for the high Reynolds number cases(Re > 11000). For Re > 11000, the reattachment length is no longer dependent on the Reynolds number, and it tends to be nearly constant for the step angles larger than 30°.) Based on the calibrated and validated numerical simulations, several additional numerical simulations were also conducted with higher Reynolds number and another expansion ratio which were not considered in the experiments by Ruck and Makiola (1993).

• 대한토목학회논문집
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• 제28권6B호
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• pp.627-634
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• 2008

개수로의 난류흐름을 VOF(Volume of Fluid)기법을 채용한 RANS(Reynolds averaged Navier-Stokes) 방정식 모형을 사용하여 수치모의할 때 벽면함수의 거칠기를 산정하기 위해 고려해야 하는 점들을 연구하였다. 거친 벽면상의 흐름을 위한 벽면함수의 거칠기 상수(roughness constant)는 관수로 흐름의 실험을 통하여 얻어진 값을 사용한다. 그러나 개수로 흐름에서는 이 거칠기 상수가 Froude 수에 따라 변화하므로 이를 고려할 수 있어야 하며, 개수로에서 광범위하게 사용되는 Manning 조도계수에 상응하는 벽면 거칠기 높이(roughness height)를 산정하여 사용할 수 있어야 있다. 본 연구에서는 모형에 입력되는 벽면함수의 거칠기 높이와 Manning 조도계수 사이의 관계를 분석하였다. 이를 바탕으로 수치모형의 특성이 고려되고 Manning 조도계수의 함수로 표현되는 유효 거칠기 높이 산정식을 제안하였다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2005년도 제31회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.181-188
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• 2005

Large eddy simulation(LES) methodology used to model the isothermal swirling flows in a dump combustor and the turbulent premixed flame in a model gas turbine combustor. The LES solver was implemented on parallel computer consisting 16 processors. In isothermal flow simulation, the results was compared with that of ${\kappa}-{\varepsilon}$ model as well as experimental data, in order to verify the capability of LES code. To model the turbulent premixed flame in a gas turbine, the G-equation flamelet model was used. The results showd that LES and RANS well predicted the mean velocity field of a non-swirling flow. However, in swirling flow, LES showed a better performance in predicting the mean axial and azimuthal velocities, and the central recirculation zone than those of RANS. In a model gas turbine combustor, the operation condition of high pressure and temperature induced the different phenomena, such as flame length and flow-field information, comparing with the condition of ambient pressure and temperature. Finally, it was identified that the flame and heat release oscillations are related to the vortex shedding generated by swirl flow and pressure wave propagation.

• 한국추진공학회지
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• 제17권1호
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• pp.18-25
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• 2013

초음속 축소-확대 노즐 유동을 정확하게 해석하기 위하여, 실험치와 해석값 사이의 비교를 통해 난류모델 성능평가를 수행한다. Boussinesq 가정을 적용한 RANS 방정식으로 2차원 노즐 유동을 해석하되, Spalart-Allmaras, RNG k-${\varepsilon}$, 그리고 k-${\omega}$ SST 난류모델을 평가에 사용한다. 각 모델들로 계산된 노즐 벽면의 압력구배 및 충격파 구조는 실험 데이터와 유사한 결과를 보였는데, 그 중에서도 SST 난류모델이 실험값에 가장 근접한 해석결과를 나타내었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권3호
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• pp.201-209
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• 2011

NREL Phase VI 수평축 풍력터빈 주위의 3차원 유동에 대하여 미끄럼 격자 기법을 사용한 비정상 RANS 해석을 수행하였다. 블레이드/타워의 간섭영향을 해석하기 위하여 로터단일과 로터/타워/나셀의 2가지 해석 모델을 구축하였다. 로터/타워/나셀의 해석 결과를 NREL의 실험데이터와 비교하여 CFD 해석모델의 유용성을 확인하였다. 두 모델에 의한 해석 결과의 비교를 통하여 비록 상풍형 풍력터빈으로서 작기는 하지만 타워/나셀의 영향이 확실히 나타나는 것을 확인하였다. 다른 가시화 결과와 토크를 포함한 적분 공력하중 등도 구축한 CFD 모델의 비정상 유동해석 능력이 효과적임을 보여주고 있다.

• International Journal of Aerospace System Engineering
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• 제2권2호
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• pp.67-72
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• 2015

The main concern of this study is to integrate the EARSM into an industrial RANS solver in conjunction with the $k-{\omega}$ model, as proposed by Hellsten (EARSMKO2005). In order to improve the robustness, particular limiters are introduced to turbulent conservative variables, and a suitable full-approximation storage (FAS) multi-grid (MG) strategy is designed to incorporate turbulence model equations. The present limiters and MG strategy improve both robustness and efficiency significantly but without degenerating accuracy. Two discretization approachs for velocity gradient on cell interfaces are implemented and compared with each other. Numerical results of a three-dimensional supersonic square duct flow show that the proper discretization of velocity gradient improves the accuracy essentially. To assess the capability of the resulting EARSM $k-{\omega}$ model to predict complex engineering flow, the case of Common Research Model (CRM, Wing-Body) is performed. All the numerical results demonstrate that the resulting model performs well and is comparable to the standard two-equation models such as SST $k-{\omega}$ model in terms of computational effort, thus it is suitable for industrial applications.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
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• pp.331-334
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• 2011

램제트 엔진의 성능은 초음속 흡입구의 성능과 밀접한 연관이 있다. 초음속 흡입구 내부 유동 특성을 관찰하기 위해 실험적/전산해석적 연구를 수행하였다. 자발 시동이 가능한 2차원 실험 모델을 설계 제작하고 마하 2.5 초음속 풍동을 이용한 실험적 연구와 Menter's SST 난류 모델과 RANS 방정식에 기본한 전산해석 결과로부터 내부 유동 특성을 정리하였다. 흡입구의 안정 작동 조건에서의 의사충격파(Pseudo-shock wave)와 불안정 작동 조건의 버즈 현상에 대해 자세한 가시화 결과를 제시하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제25권6호
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• pp.36-44
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• 2021

스크램제트 엔진 비행시험체의 굽어진 중앙동체 내부 유로에서 발생하는 충격파-경계층 상호작용에 대한 수치해석을 수행하였다. 수치해석에는 압축성 Raynolds Averaged Navier Stokes(RANS) 방정식에 난류모델 k-ω SST을 사용하였다. 대표적으로 노즐 윗 벽면의 박리기포, 오목한 충격파와 경계층의 상호작용, 모서리의 충격파-충격파 상호작용이 포착되었다. 해석 결과는 굽어진 내부 유로의 충격파-경계층 상호작용을 가시화하여 이해를 높이고 설계 유의점을 제시하였다.