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Shape effect on flapping dynamics of an inverted flag in a uniform flow = 균일 유동 내 역방향 깃발의 플래핑 운동에 깃발 형상이 미치는 영향
서명 / 저자 Shape effect on flapping dynamics of an inverted flag in a uniform flow = 균일 유동 내 역방향 깃발의 플래핑 운동에 깃발 형상이 미치는 영향 / Jeong Woo Park.
저자명 Park, Jeong Woo ; 박정우
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2019].
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8033542

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초록정보

The flapping motion of inverted flags with various shapes in a uniform flow were simulated by using the immersed boundary method. The shapes of the flags were characterized in terms of the shape ratio (S = $W_T/W_L$), i.e., the ratio of the trailing edge width ($W_T$) to the leading edge width ($W_L$). To explore the effects of varying S on the flapping dynamics of inverted flags, the peak-to-peak amplitude (A/L) and the Strouhal number ($S_t$) were determined as functions of the bending rigidity (0.1 ≤ $\gamma$ ≤ 0.3) and the shape ratio (0.5 ≤ S ≤ 2). The vortical structures behind the inverted flag were visualized by using the Q-criterion to elucidate the vortex dynamics. The hydrodynamic forces exerted on each inverted flag were analyzed to find the correlation between its kinematics and vortex formation during the flapping period of the inverted flag. The strain energy ($E_s$) stored in the inverted flag and the ratio (R) of the conversion of flow kinetic energy to strain energy were also determined. Finally, we explored the effects of varying the shape ratio S' = $W_T/W_L$ while keeping the trailing edge width constant ($W_T$ = 1) instead of the area of inverted flag. The Strouhal number is maximized at S' = 1. The conversion ratio of S' = 2 is 2.5% higher than that of S' = 1.

균일 유동 내 역방향 깃발의 플래핑 운동에 깃발 형상이 미치는 영향을 분석하기 위해 가상 경계 기법의 사용하여 서로 다른 모양을 가지는 역방향 깃발들의 플래핑 운동에 대한 수치모사를 진행하였다. 깃발 형상은 면적을 일정하게 유지한 상태에서 선단 너비와 후단 너비의 비인 형상 계수(S)를 변화시켜 사용되었다. 깃발 형상에 관계 없이 모든 형상에서 역방향 깃발이 가지는 세 가지 운동 형태가 발생하는 것을 보였으며 형상에 따른 운동 영역을 구분하였다. 또한 깃발 형상이 깃발이 받는 동유체력에 영향을 주어 후퇴형 형상의 깃발에서 더 빠르고 큰 크기를 가지는 플래핑 운동이 발생하였다. 또한 후퇴형 형상을 가지는 깃발에서 저장되는 변형에너지가 증가하였으며 유동의 운동에너지가 깃발의 변형에너지로 전환되는 크기를 나타내는 전환 비율이 증가하는 것을 확인하였다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {MME 19016
형태사항 iv, 26 p. : 삽도 ; 30 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 박정우
지도교수의 영문표기 : Hyung Jin Sung
지도교수의 한글표기 : 성형진
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 기계공학과,
서지주기 References : p. 24-25
주제 Inverted flag
shape ratio
energy harvesting
hydrodynamic force
역방향 깃발
형상 계수
에너지 하베스팅
동유체력
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