국제해사기구(IMO)의 온실가스(GHG) 감축 전략과 같은 환경규제를 강화함에 따라 친환경 선박 및 대체 연료 등 기술 개발이 확대되고 있다. 그의 일환으로 해운사와 조선사를 중심으로 에너지 저감과 풍력 추진 기술을 활용한 선박 추진 기술이 대두되고 있다. 풍 력 추진 기술의 확보와 실증 연구를 조선 및 해운 분야에 도입함으로써 친환경 기술을 활용한 고부가가치 시장을 창출할 수 있으며, 운항 선박의 연료 소비율을 줄임으로써 연비를 약 6~8 % 정도 향상시켜 GHG의 감축을 기대할 수 있다. 로터 세일(Rotor Sail, RS) 기술은 원형 실린더가 일정한 속도로 회전하여 유체를 통과할 때 실린더의 수직 방향으로 유체역학적 힘을 발생시키는 기술이다. 이를 마그누스 효과 (Magnus Effect)라고 하며, 본 연구에서는 선박에 설치된 풍력보조추진 시스템인 RS 주위의 난류 유동특성에 관한 수치해석적 연구를 통하 여 추진효율을 높일 수 있는 방안을 제시하고자 하였다. 그래서 RS의 공기 역학적 힘에 영향을 미치는 매개변수로써 속도비(Spin Ratio, SR)와 종횡비(Aspect Ratio, AR) 변화에 따른 양력계수( )와 항력계수( )를 도출하였고, RS 끝단 플레이트(End Plate, EP) 적용에 따른 RS 주변 유동특성을 비교하였다.

표면조도에 의해 발생하는 난류유동은 공학적, 물리적 분야에서 매우 중요하게 다루어지고 있다. 표면조도는 선박에서도 설계, 용접, 도장 등 각각의 단계에서 다양한 측면으로 고려되어야 할 중요한 요소이다. 본 연구는 표면조도 형상을 일반화하여 PIV기법을 적용하여 수조실험을 수행하였다. 표면조도 조건은 거칠기 형상의 간격에 대해 변화를 주었으며, 실험유속은 Re = 1.1×104, Re = 2.0×104, Re = 2.9×104 에서 시간평균에 대한 난류강도를 알아보았다. 거칠기 계수 증가에 따라 표면 거칠기 형상 근처에서 발생한 난류성분에 의해 난류강도는 강하게 나타났으며, 자유흐름 영역으로 갈수록 유동 방향의 변동이 전혀 없는 흐름이 나타났다. 실험유속 조건 변화에 대한 난류강도의 편차는 크게 영향을 받지 않았다.

본 논문에서는 패시브 진돈제어시스템을 설치한 실대물 K형 철골브레이스 골조의 실험결과를 다루었다. 패시브 진동제어시스템은 점탄성물질을 이용하여 새롭게 개발된 댐퍼를 사용하였다. 이 실험모델의 진동제어 효율성을 확인하고 철골조 브레이싱의 진동반응특성을 조사하기 위하여 일련의 실험을 행하였다. 자유진동실험결과 댐퍼를 설치시 설치하지 않은 경우와 비교하여 3배정도의 진동제어능력을 나타냈다. 점탄성물질 난류댐퍼의 효율성은 진동실험에 의하여 확인되었다.

본 연구는 바람의 난류에 의한 장대교량의 피로 및 사용성에 문제를 야기시킬수 있는 버페팅 현상에 대해 주파수 영역에서의 해석적 연구를 수행하였으며, 유한요소방법과 램던 이론에 의해 바람의 파워스펙트럼, 변동특성 및 교량 구조물의 응답을 산정하였다. 바람의 난류에 의한 버페팅 응답을 해석할 수 있는 전산 해석기술을 개발하였으며, 개발된 해석 프로그램을 통하여 예제를 수행하였다. 단순지지된 보 구조물에 대한 버페팅 응답을 수행하였으며, Scanlan의 해석방법과 비교, 검토한 결과 잘 일치하였다 . 끝으로 2경간 연속 사장교에 대한 해석을 수행하였다.

This thesis investigates vibration response characteristics of building frames in which dampers are installed. The frames belong to passively vibration-controlled. Structures which utilizes energy dissipation of mechanical dampers provided in the structure. In this thesis, a turbulent flow damper sealed by visco-elastic material was dealt with as the device of passive vibration control. To investigate the resisting force characteristics of the damper, harmonic vibratration tests were carried out. Based on the test results, a theoretical model of the damper resistance was presented and a method of identifying the model parameters was proposed. Shaking table tests of the frame with and without the dampers were carried out and the effectiveness of the damper was examined. The response of the frame with the dampers was reduced to 1/2 or 1/3 of the cases without the damper.

3차원 실내공간의 상부에서 일정유속이 유입하여 양측면 하부쪽으로 유출될 경우, 책상형의 가열 장애물 영향에 의한 유동장의 변화와 온도분포를 수치계산 한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. (1)표준 k-ε 2 방정식 모델로 난류유동장을 해석한 결과 장애물을 기준으로 상하부에는 독립적인 큰 재순환 영역이 존재함을 알 수 있었다. (2) 유입류의 속도 변화에 따른 전제적인 유동패턴은 큰 변화없이 상사적인 분포를 하는 것을 알 수 있었다. (3) 유입속도가 감소함에 따라서, 공간에 대한 발열체의 온도영향이 커진다. (4) Re수가 작은 범위 (10 상(4)-10 상(5)에서는 열전달이 급격히 상승하여, Re수가 10 상(5)이상이 도면 열전달이 거의 일정하다.

복잡한 연료실 내의 유동현상을 난류모형을 적용하여 해석하였다. 적용한 모형은 k-ε, k-Ω, spalart-allmaras, reynolds stress이고, 연로실내의 격자는 혼합격자(hybrid grid) 이다. 속도벡터, 압력분포, 반복계산(iteration)에 의한 잔류치(residual), 동력학적 양정(dynamic head) 등을 모사하였다. 4개의 난류모형을 연료실 유동에 적용하였다. 3차원 수치실험에 앞서, 수치검증을 위하여 2차원 물체 주위의 점성유동을 k-ε 난류모형을 적용하여 모사하였고 항력계수를 비교하였다.

본 연구에서는 난류 흐름 중에서 모래의 침강속도를 PTV를 이용하여 측정하였다. PTV는 영상해석기법을 이용하여 입자를 추적하는 방법으로 흐름 중의 침강속도를 측정할 수 있는 유일한 방법이라 판단된다. 실험은 흐름이 없는 경우와 흐름이 있는 경우로 나누어 실시하였다. 흐름이 없는 경우에 PTV로 측정한 침강속도를 기존문헌과 비교한 결과 잘 일치하여 기법의 타당성을 입증하였다. 흐름이 있는 경우에는 유속이 증가함에 따라 침강속도가 감소하는 것으로 밝혀졌다