서지주요정보
Interaction of two tandem flexible flags in a viscous flow = 점성 유동 내에 일렬로 나란히 배열된 유연한 깃발 간의 상호작용
서명 / 저자 Interaction of two tandem flexible flags in a viscous flow = 점성 유동 내에 일렬로 나란히 배열된 유연한 깃발 간의 상호작용 / So-Hae Kim.
저자명 Kim, So-Hae ; 김소해
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2011].
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초록정보

Two tandem flexible flags in a viscous flow were modeled by numerical simulation using an improved version of the immersed boundary (IB) method. Flexible flapping flags and the vortices produced by an upstream flag were found to interact via either constructive or destructive mode. These interaction modes gave rise to significant differences in the drag force acting on the downstream flapping flag in a viscous flow. The constructive mode increased the drag force while the destructive mode decreased the drag force. Drag on the downstream flexible body was investigated as a function of the streamwise and spanwise gap distances, and the bending coefficient of the flexible flags at intermediate Reynolds numbers ($200 \le Re \le 400$). In addition, pitching and heaving motions were applied to a downstream flag, in order to change the interaction modes regardless of the gap distances and the bending coefficient.

일렬로 나란한 배열에서 상류에 위치한 물체는 유체에서의 와류흘림(vortex shedding)을 통하여 하류에 위치한 물체에 강한 영향을 끼치게 되며, 이와 같이 유동 내에 일렬로 배열된 물체들에 대한 상호작용은 실험과 수치해석 양쪽에서 다양하게 수행되어 왔다. 다양한 강체 모델을 사용한 연구들은, 하류에 위치한 강체가 항력저감효과를 얻는다는 것을 보여주었다. 그러나 유연한 세장형 물체(slender flexible body)는 관성, 점성과 유동의 압력을 통해 끊임없이 굽힘 모멘트(bending moment)와 균형을 이루며 상호작용한다. 즉, 유연체는 강체와는 다른 메커니즘을 통해 항력저감 효과를 얻는다. 유동 내의 강체를 이용하여 유영하는 어류들 간의 상호작용을 모사하는 연구는 유연체의 군집을 이루어 운동하는 것에 대한 핵심적인 장점을 놓칠 수도 있다. 최근 Muller와 Zhang 등은, 유동 내의 유연한 깃발의 운동에 대한 연구를 어류의 수력학적 거동에 대한 모델로써 제시하였으며, Ristroph와 Zhang은 유소강향으로 나란히 배열된 유연한 깃발에 대하여 상류의 깃발이 하류의 깃발에 비해 항력저감효과를 누린다는 것을 밝혔다. 본 연구는 유동 내의 유연한 깃발 배열에 대하여 흥미로운 결과를 보여준다. 일렬로 나란한 배열에서 하류에서 진동 상태인 깃발은 확연한 항력저감 또는 항력증가 효과를 얻는다. 상류에 위치한 깃발로부터 흘려진 와류들은 (1) 보강 모드(constructive mode)와 (2) 상쇄 모드(destructive mode)의 두 가지 모드를 통해 하류에 위치한 깃발과 상호작용을 하는데, 이는 깃발이 받는 항력의 변화를 설명하는 근거가 된다. 진동운동의 진폭과 두 깃발간의 위상 차는 상호작용 모드와 항력간의 상관관계에 대하여 설명해 준다. 레이놀즈수(Reynolds number), 두 깃발 간의 유속방향 및 그에 수직한 방향으로의 간격들, 그리고 깃발의 굽힘 상수(bending coefficient)를 최적화하여 하류에 위치한 깃발에 대한 항력저감 효과를 살펴보았다. 또한 하류의 깃발의 각도와 위치를 움직임으로써 와류간의 상호작용을 조절해보고자 하였다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {MME 11013
형태사항 iv, 45 p. : 삽도 ; 26 cm
언어 영어
일반주기 Includes appendix.
저자명의 한글표기 : 김소해
지도교수의 영문표기 : Hyung-Jin Sung
지도교수의 한글표기 : 성형진
수록잡지명 : "Constructive and Destructive Interaction Modes between Two Tandem Flexible Flags in Viscous Flow". Journal of Fluid Mechanics, v.661, pp.511-512(2010)
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 기계공학전공,
서지주기 References : p. 38-42
주제 Fluid-structure interaction
Immersed boundary method
Flexible flags
Swimming
Tandem arrangement
유체-연성체 상호작용
가상경계법
유연한 깃발
유영
나란한 배열
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