This study analyzed the wake characteristics of the rim-driven propeller (RDP) used in an underwater robot. For underwater robots to perform specific missions, not only propulsion characteristics but also wake characteristics must be considered. In this study, a blade was designed based on NAC 0012 with a symmetrical cross-section. The RDP was hubless with three or four blades. The influence of both the free water surface and the bottom was considered, and the wake was measured using a particle image velocimetry in the advance ratio of 0.2 to 1. Model 1 showed symmetrical wakes in the entire advance ratio section. Model 2 showed asymmetric wakes due to the influence of the free water surface and the bottom at low advance ratio.

선박에서 제어판을 가지는 목적은 선박의 운동을 제어하는데 있다. 제어판은 단동타의 형태일수도 있고 고정된 부분과 이동하는 부분의 조합에 의해 구성될 수도 있다. 이러한 제어판은 그 고유의 목적에 맞도록 역할을 수행하는 기능을 가지며, 유체와 상대적인 운동과 원초적인 기능에 의해 조정력을 증가시키는 것이다. 이러한 힘과 모멘트는 영각의 변화와 회전에 의해서 생성되고 선박의 조종성능을 결정한다. 본 논문에서는 플랩러더와 물분사러더의 2차원 유동특성을 회류수조에서 PIV기법을 이용하여 각각 계측하였다. 모델시험은 플랩러더와 물분사러더를 NACA0012의 영각과 플랩각을 변화시키면서 수행하였다. 2프레임 입자추적기법은 유동장에서 속도분포를 득하는데 이용되었다. 전체실험에서 레이놀즈수 Re≒3.0×10⁴를 적용하였으며 상호비교를 통해 계측된 결과값을 비교평가하였다.

사이드 스트림 방식의 막 모듈을 대상으로 유입 유량을 수직으로 균등하게 분포시킬 수 있는 방안을 CFD로 설계한 결과, 내부 유입 수리구조에 유공 격벽 을 설치함으로써 모듈내로의 유입유량은 표준편차 기준으로 약 40% 정도 감소 됨을 확인하였다. 또한 CFD 결과를 검증하고 사이드 스트림 막 모듈의 편중된 오염의 원인을 조사하기 위해 수행된 입자영상유속 측정 결과로부터 유입구 반대편 유공에서 막 모듈 내부로 들어오는 수체의 유속이 상대적으로 커 수체의 모멘텀이 유입구 측벽에 강한 전단력을 발생하지만 유입구 반대 측벽에서는 사류가 형성됨을 확인하였다.

본 연구에서는 간척지 풍 환경 특성에 따른 온실의 환 기효율 분석 연구에 대한 기초연구로서 단동 양지붕형온실을 대상으로 간척지 풍 환경을 적용한 풍동실험 및 PIV 실험을 수행하여 풍속, 환기방식에 다른 온실 내부 공기유동 분석을 수행하였다. 실질적인 간척지 풍환경 적용을 위하여 ESDU 프로그램을 활용하여 풍속 및 난류 프로파일을 설계하여 풍동실험에 적용하였으며 구현 결과 ESDU 대비 5%의 오차 및 상관계수 0.96이 도출 되었으며 적절한 오차범위라 판단하여 이를 기준으로 실험을 진행하였다. 벡터장, 컨투어장을 통한 분석 결과, 풍상측에서 유입 되는 공기가 온실 하부로 주기류층을 형성하고 온실 상부로는 주풍방향과 반대방향으로 다소 약한 기류를 형성 하는 것으로 측정되었다. 이는 환기 시, 온실 하부영역 이 가장 환기가 원활한 위치이며 후류가 형성되는 상부 영역은 저속의 순환구역으로 온실 내부에 있어 환기에 가장 취약한 위치임을 알 수 있었다. 또한 외부풍속 대비 온실 유입구 유속의 경우 상이하게 나타난 바, 이는 차후 환기량이나 환기효율의 산정에 있어 보다 실질적인 수치가 될 것으로 사료된다. 온실 내부 중앙부 기준 수직 높이에 대한 높이별 유속 수치 도출 및 분석결과, 풍속의 증가율에 비례하여 내부 유속 분포 수치 또한 비례해서 증가하는 것을 알 수 있었다. 환기방식에 따른 내부 유속 저감 비율은 측창 환기, 측창-천창 환기의 경우 각각 약 40%, 30%로 나타났으며 측창-천창 환기조건에서는 천창을 추가적으로 개방 함으로써 공기의 유입되는 면적이 증감함에 따라 온실을 기준으로 발생되는 부압이 감소하여 오히려 측창 환기조 건보다 더 큰 유속 수치가 도출된 것으로 사료된다. 이는 차후 질량교체 환기량, 추적가스 감쇠법 등의 방법을 통한 환기량 산정에 있어 환기방식에 따른 환기량의 변화양상에 대한 분석을 추가적으로 수행할 필요성을 지니는 자료로 판단된다. 본 연구를 통하여 도출된 결과를 바탕으로 전산유체 역학(Computational Fluid Dynamics, CFD) 시뮬레이션에 접목하여 앞서 도출된 정량적인 높이별 유속 수치 및 정성적 유동분포를 기준으로 검증 및 정확도 향상을 통한 환기분석 모델을 설계하고자 하였다. 온실 내부의 공기유동에 따른 보다 실질적인 환기 척도를 도출하여 다양한 온실형태별, 환경조건별, 환기방식별 환기경향 분석 및 예측이 가능할 것으로 전망되며 시뮬레이션을 활용한 온실 체적 전체 및 구역별 환기량을 예측하여 환기 취약 구역을 파악, 보완할 수 있을 것으로 기대된다.

There are vertical wall to prevent of circulation or pollution during building of ocean structures like a dam and bridge in the harbors area and the sea. Inflow fluid and base of structure are important thing as one of the structural design factors for this interception wall like a vertical wall and watertight wall. In this study, it is revealed that at least 2,000 instantaneous velocity field data are required for ensemble average to get reliable turbulence statistics. The flow behind of vertical wall was investigated using the PIV system from this study. From the results, the large vortex flow developed in recirculation zone for one row wall and two vortex flows developed over two rows. Scale of the vortices in recirculation zone was decreased to 45% over three rows.

One-dimensional flux theory (1DFT) is conventionally used for design of secondary clarifier of wastewater treatment plant. However, the 1DFT cannot describe turbulence, density current, shape parameters of the clarifier. In this study, we optimized the configurations of influent guide baffle and effluent baffle through the simulation using computational fluid dynamics (CFD) and its verification by particle image velocity (PIV) test. The energy dissipating inlet (EDI) without influent guide baffle (0°) showed the best efficiency for minimizing downward velocity under the center well of the clarifier. The lowest velocity distribution around the effluent weir region could be obtained with the McKinney baffle (EB-2). The performances of the influent and effluent baffles were clearly verified by PIV test results.

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.

유속의 변화에 따른 오일펜스 만곡부 후면의 속도장과 압력장, 와도 및 난류 강도를 계측한 PIV 실험의 결과 유속이 증가함에 따라 유동 경계역의 후면부에서의 흐름 방향이 전면부의 흐름 방향에 가까워지는 현상이 나타났고, 압력 분포의 양상이 달라졌으며 난류도 더욱 불규칙적인 형태로 나타났다. PIV 실험과 동일 조건으로 수행한 CFD 해석 결과, 후류의 유동 패턴이 0.3m/s이하의 저속인 경우는 PIV 실험 결과와 유사하게 나타났으나, 유속이 0.4m/s일 때는 오일펜스 자체의 유연성으로 인해 다소 차이가 나타났고, 오일펜스 하단의 압력차로 인한 불규칙한 난류가 수면까지 영향을 주었다.

유속의 변화에 따른 오일펜스 만곡부 후면의 속도장과 압력장, 와도 및 난류 강도를 계측한 PIV 실험의 결과 유속이 증가함에 따라 유동 경계역의 후면부에서의 흐름 방향이 전면부의 흐름방향에 가까워지는 현상이 나타났고, 압력 분포의 양상이 달라졌으며 난류도 더욱 불규 칙적인 형태로 나타났다. PIV 실험과 동일 조건으로 수행한 CFD 해석 결과, 후류의 유동 패턴이 0.3m/s이하의 저속인 경우는 PIV 실험 결과 와 유사하게 나타났으나, 유속이 0.4m/s일 때는 오일펜스 자체의 유연성으로 인해 다소 차이가 나타났고, 오일펜스 하단의 압력차로 인한 불규 칙한 난류가 수면까지 영향을 주는 것 같았다.

이 연구에서는 전 유동장의 순간속도를 계측 할 수 있는 PIV계측기법을 슬라이딩 밸브의 폐쇄 직후에 적용하고 짧은 시간에 발생하는 디스크 주위의 비정상 속도를 계측하여 유동특성을 실험적으로 고찰하였다. 순간유동장을 분석한 결과를 기존의 압력변동을 측정한 연구 결과에 비교 검토한 결과 슬라이드 밸브 급폐쇄에 따른 속도변동이 크게 나타나는 시간구간은 0.1초 이내이고 주기는 0.12초로 추정되었다. 또한 원관 내부의 디스크 주위유동은 상부부터 폐쇄되면서 유로가 좁아져 순간적으로 빠르게 하류로 진행하였으며 폐쇄직후에 역류하는 속도의 크기는 4/120초까지 감소하다가 다시 증가하는 경향을 보였다. 그리고 완전 폐쇄 후 상류 측으로 역류하는 흐름의 영향으로 y/D=0.2 하부 영역에 역류하는 속도성분이 나타났으며, y/D=0.7, x/D=-0.3의 근방에서 0.2D 크기의 회전와류가 관찰되었다.

건물 주변의 빌딩바람을 예측하고자 강한 3차원 난류장에서 PIV시스템을 사용하여 건물을 모양별, 높이별로 분류하여 약 20가지의 풍동실험을 실시하였다. 형상별 실험에서는 정사각형, 직사각형, 원형 건물과 정사각형에서 4모서리를 따낸 모서리 절삭 사각형 건물을 풍향 0o와 45o로 하여 각각 풍속을 측정하였고, 높이별 실험에서는 정사각형, 직사각형, 원형 건물을 Full Scale 높이 150m, 90m, 60m, 30m로 달리하여 각각 풍향 0o, 45o로 측정하였다. 이 PIV 실험결과를 CFD시뮬레이션 결과와 비교하여 초고층 건물 주변의 강한 3차원 난류장 기류해석에 PIV시스템에 의 한 풍속 측정이 가능한지에 대해 그 유효성을 검토하였다.

Costal regions in Korea often suffer severe damages due to wave-induced disasters, storm surge disasters and so on. therefore, many engineers and researchers have devoted their energy to prevent these costal disasters. The development of artificial reefs including sunken vessels is one of their remarkable achievements and various kind of these artificial upwelling structures have been designed and applied. However, the flow characteristics around a Tetrapod under the water has not been investigated experimentally. So in this article, in uniform flow of circulating water channel and some different velocities, PIV measurement has been conducted on the flow characteristics behind a Tetrapod. The results were analyzed on the flow characteristics of both cases of a Tetrapod. Therefore, it can be concluded that the both cases have its own distinctive flow characteristics behind the bluff body; Case A has an steep upstream flow pattern. On the contrary, Case B has an developed downstream flow pattern in the near wake of the Tetrapod. The velocity gradient at position x=150mm of Case-A appears gently up and down But, the velocity gradient at the same position of Case-B appears better highly up and down.

This paper is development of Surface Flow PIV for velocity measurement of surface flow. The new Velocity measurement method for surface flow using video-taped images is presented. Velocity distributions are calculated by the correlation method after the transformation of images to the non-distorted ones. The method to transform oblique-angled images to normal ones as well as its accuracy is discussed in detail. In this study, we carried out velocity measurement of an ocean current velocity distribution of saemangeum sea-wall model using Surface Flow PIV.