Fluid-structure interaction, which can be easily found in nature, can be categorized into two main parts as follows; flow inside a confined geometry and flow around a moving body. In this dissertation, Particle image velocimetry, which is the most representative optical flow visualization method, was used to measure those two categories in two- and three-dimensions. For the flow inside a confined geometry, two-dimensional measurement of moderator circulation flow of pressurized heavy water reactor (CANDU) and three-dimensional measurement of flow inside a human nasal cavity model are performed. For the flow around a moving body, two-dimensional measurement of schooling behavior of flapping airfoils and three-dimensional measurement of flow around an arbitrarily moving object are performed. Image processing techniques are proposed for flow measurements of various fluid-structure interaction, and the measurement results are analyzed.
자연에서 쉽게 관찰할 수 있는 유체-구조체 상호작용은 크게 특정 구조 안의 내부 유동과 움직이는 물체 주변의 외부 유동으로 구분된다. 본 학위논문에서는 대표적인 광학적 유동 가시화 기법인 입자영상유속계를 이용하여 위의 두 분류에 해당하는 유체-구조체 상호작용 사례에 대하여 2차원 및 3차원 유동측정을 수행하였다. 특정 구조 안의 내부유동에 대한 측정으로 중수형 원자로 내부의 감속재 순환 유동에 대한 2차원 측정과 사람의 비강 구조 내부의 유동에 대한 3차원 측정을 수행한다. 움직이는 물체 주변의 외부유동에 대한 측정으로 상하로 움직이는 운동을 통해 추진하는 날개의 군영 현상에 대한 2차원 측정과 임의의 패턴을 가지고 움직이는 물체 주변 유동에 대한 3차원 측정을 수행한다. 유체-구조체 상호작용의 다양한 사례에 대한 측정을 위한 영상 처리 기법을 제안하고, 이를 적용한 측정 결과에 대해 분석하였다.
