Marine structures developed for marine industry and resource manifests different fluid characteristics. As such, the changes in the location, shape and size of these structures affect the fluid flow. Specifically, this wake flow caused by the structures result in environmental damage and topographical change. but on the other hand, protects harbor facility and environment. This study was conducted by changing the position of vertical plate in horizontal and vertical direction and experimented the variation of wake flow by PIV. This experiment confirmed the wake flow reduction by the changes of gab in horizontal and vertical direction. Particularly, the experiment showed that changes of gab in horizontal and vertical direction resulted in an increased u-velocity fields in the back of structure for larger horizontal gab.

The marine structures has a staggered array depending on the geographical characteristics of the surroundings. This wake flow occurs in the gap of such a staggered arrangement has a heavy influence on the vessels and structures. Also, Study on fluid flow around simple objects has contributed greatly to solve many engineering problems that occur in a variety of industries such as real fluid machinery, civil engineering, environment and etc. This study has progressed with changing aspect ratio and position of model by using PIV. It shows that speed reduction ratio is increased with the large movement of upper model and 1:2 aspect ratio.

In this study, we have modeled the rear side of the HVAC diffuser with square prism and tried to investigate the influence of a wake flow by PIV and a numerical analysis using computational fluid dynamics based on steady-state Navier-Stokes equation and standard k-ε model. A commercial CFD program, FLUENT, is used on the analysis. The wake is generated by a square prism, which is installed at the divergent flow. The results show that a fluid are distributed up and down directions of prism, and the recirculation regions are decreased.

본 연구에서는 길이가 다른 장방형 실린더 사이에서 발생하는 제트류가 후류에 미치는 영향을 알아보기 위해 회류수조에서 PIV기법을 사용하여 실험을 실시하였다. 장방형 실린더의 높이(h)와 실린더 사이의 간격(gap)은 10mm이며 폭(B)은 300mm로 하였다. 유동방향의 모델의 길이(L)는 30mm, 60mm, 90mm 및 120mm를 각각 적용하였으며, 모델의 높이(H=30mm)를 기준으로 길이의 비가 1, 2, 3,및 4이다. 유입유동은 조류의 수심에 따른 차이를 감안하여 모델의 높이(H)를 기준으로 Re=1.4×104, Re=2.0×104, Re=2.9×104를 각각 적용하였으며. 유동계측을 위한 영역은 실린더 후방으로 모델 높이의 5배까지 설정하였다. 실험결과 유속이 증가함에 따라 와의 크기가 후류영역으로 증가하며, 근접 후류에서는 장방형 구조물일수록 관통류의 속도성분이 증가하는 특성을 나타냈다. 또한 후류로 갈수록 속도결손은 유입유동이 증가할수록 종횡비가 작은 경우에 크게 나타났다.

Flow control of flow field is essential to design efficient elements relating to fluid machineries. In this study, the flow characteristics of rectangular prism with throughflow at different aspect ratio was investigated to flow control. A particle image velocimetry technique was employed to obtain detailed measurements at throughflow-velocity-based Reynolds numbers. As a results, the throughflow disturbs the development of vertical velocity component and decreased the vortex size.

This experimental study was investigated the flow characteristics around staggered cooling tube arrays. A particle image velocimetry technique was employed to obtain detailed measurements at inlet-velocity-based three Reynolds numbers and the frequency characteristics of the wake were analyzed by using spectral analysis of the measured wake velocity signals. As a results, the flow exhibits strong Reynolds number dependence in the developing region but no significant Reynolds number effects are observed in the spatially periodic region.

본 연구에서는 트랜섬 선미 후류 난류유동 특성을 알아보기 위하여 Re = 3.5×103 및 Re = 7.0×103에서 2-프레임 그레이레벨 상호상관 PIV기법을 적용하여 실험을 수행하였다. 트랜섬 선미의 형상은 선저와 트랜섬이 이루는 각을 기준으로 45˚(모델 A), 90˚(모델 B) 및 135˚(모델 C)로 구분하여 적용하였다. 모델의 침수깊이는 40 mm로 자유수면과 접하도록 설치하였다. 난류유동을 평균하여 난류강도, 레이놀즈 응력, 난류운동에너지에 대한 통계적 유동정보를 제공하였다. 난류강도는 자유수면과 모델의 하부 박리유동과의 상호작용으로 강하게 작용하며, 레이놀즈 응력과 난류운동에너지는 모델 C형(Raked transom)에서 낮은 분포가 나타났다.

In this study, the velocity distribution according to upper side coner shape of underwater construction with rectangular cylinder was measured with PIV method and the wake flow characteristics was considered. According to the coner shape, the flow pattern of wake flow was also differed greatly and the step-shaped coner of cut-off ratio B/H=0.06 was similar in the slope shape in result.

무딘 모양 물체의 대표적 형상인 정사각주의 후류에서의 와류 형성 분석을 위한 스트롤수 측정 실험에서 실험 방법 및 결과의 신뢰성 확보를 위하여 실험계획법과 불확실성 해석을 수행하였다. 스트롤수는 정사각주와 지면과의 간극을 변화시키면서 열선유속계를 사용하여 측정하였다. 정사각주가 지면과 충분히 떨어져 있다면, 후류의 어느 곳에서 스트롤수를 측정하더라도 신뢰할 수 있다. 그러나 정사각주가 지면과 가까워지면 와류가 부분적으로 약하게 형성되기 때문에 스트롤수는 후류의 일정한 영역에서만 측정할 수 있으며, 신뢰할 수 있는 값을 얻기가 쉽지 않다. 이에 요인배치법과 분산분석을 이용하여 5% 유의수준에서 신뢰할 수 있는 스트롤수 측정 구역을 확보하였다. 마지막으로 불확실성 해석을 실시하여 실험 환경 및 계측 장비로부터의 오차 요인을 분석하였으며 스트롤수에 대한 95% 신뢰구간을 구하였다.

트랜섬 선미 형상변화에 따른 후류 유동특성을 알아보기 위해 Re=3.5×103 및 Re=7.0×103에서 수면하부 유동을 계측하였다. 선미형상변화에 따른 유동장 계측을 위해 2-프레임 그레이레벨 상호상관 PIV기법을 이용하여 분석하였다. 선미형상은 실선조사 결과를 바탕으로 선저와 이루는 각을 각각 45˚(모델 A), 90˚(모델 B) 및 135˚(모델 C)를 실험에 적용하였다. 모델의 선미 침수면의 깊이는 자유 수면으로부터 40mm를 기초하였다. 레이놀즈수가 증가함에 따라, 와의 규모가 증가하고 하류로 길게 형성되는 경향을 나타냈다.

원형실린더에 크기가 다른 제어봉을 부착하여 2차원 단면 유통특성에 대해서 시간평균유동장을 계측하여 근접후류 제어에 관하여 PIV기법을 적용하여 연구를 수행하였다. 모델시험은 각각 크기가 다른 제어봉을 적용하였으며(d/D=0.1~d/D=0.5) 레이놀즈수는 원형실린더의 직경을 기준으로 Re=15,000으로 적용하였다. 유동장의 속도분포론 획득하기 위해 2프레임 상호상관법을 이용하였다. 실험에 적용된 원형실린더(D=50mm)에 제어봉을 부착한 결과를 상호 비교함으로서 시간평균속도분포와 제어봉에 의한 유동제어 효과를 알 수 있었다.