• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.13 no.6
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• pp.1310-1320
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• 1989

본 논문에서는 비교적 많은 계산이 수행되어온 수평원관 주위의 상변화 열전달 문제를 예로 들어, 상변화 물질이 유한한 열전도율을 갖는 일정 두께의 원관 주위에 존재할 때의 상변화 문제에 대하여 초기 액상의 영역을 임의로 가정하는 불합리점을 제거하고 문제를 풀 수 있는 수치해석 방법을 제시하고자 한다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.24 no.5
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• pp.1-12
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• 2020

In this paper, the heat transfer characteristics of Jet A-1, which is used as a coolant and fuel in a regeneratively cooled thrust chamber, were experimentally studied. By varying the applied current for heating the cooling channel, the simulated specimen diameter, the specimen outlet pressure and the coolant flow rate, the wall temperatures of the specimen and the Jet A-1 temperatures at the specimen inlet/outlet were measured. It was found that the specimen diameter and the flow rate were important factors for the characteristics of heat transfer and the outlet pressure did not affect the performance of heat transfer. The results of the heat transfer experiments were compared with the previous Nusselt number empirical equations and novel Nusselt number empirical equations were finally derived.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.19 no.5
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• pp.211-221
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• 2003

At Aspo hard rock laboratory in Sweden, an in-situ heater experiment called "$\"{A}"{s}"{p}"{o}$ Pillar Stability Experiment (APSE)" is prepared to assess capability to predict spatting and stability in a rock mass between deposition holes for radioactive waste. To Predict reasonably fracturing process at rock pillar under a planned configuration before testing, a boundary element code FRACOD has been applied for modelling. The code has been improved to simulate explicitly fracture evolution both at rock boundaries and in intact rocks. A new inverse stress reconstruction technique using boundary element has been also developed to transfer stress field by excavation and thermal loading into the FRACOD model. This article presents the results from predictive modelling far the planned in-situ test condition. Excavation induced stresses might cause slight fracturing in the pillar walls. Typical shear fractures have been initiated and propagated near central pillar walls during 120 days of heating, but overall rock mass remained stable under the considered configuration. The effects of pre-existing joints and properties of fractures are also discussed. It is found from the results that FRACOD can properly model essential rock spatting and propagation at deep tunnels and boreholes.at deep tunnels and boreholes.

• Journal of Biosystems Engineering
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• v.10 no.1
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• pp.24-38
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• 1985

경사진 밀폐 공간에서 마주 보는 두 벽면의 온도 차로 인하여 발생되는 자연 대류 현상은 여러 공학 분야에서 볼 수 있는 중요한 열전달 현상으로서, 최근 들어 평판형 태양열 집열기를 설계하려는 사람들에게 많은 관심의 대상이 되고 있다. 평판형 태양열 집열기의 경우 덮개판으로 부터의 대류 열손실을 감소시킴으로서 집열 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 사용목적에 따라 소형 집열기를 제작할 수 있어 경제적으로 유리하게 될 것이다. 밀폐된 공간에서 최초에 정지 상태에 있는 얇은 유체층을 하부에서 가열시켜 주면 열팽창 현상이 일어나고, 이것에 의한 부력이 점도나 열전도도 등의 안정화 요인을 극복할 수 있을 정도로 커지면 System이 불안정하게 되어 자연 대류 현상이 수반되며 이 때문에 열전달율이 급격히 증가하게 된다. 이러한 현상의 지배 방정식은 연립 비선형 편미분 방정식으로 특수한 경계 조건외에는 일반적으로 해석적 해를 구하기가 어렵기 때문에 실험적 연구가 많이 실시되어 왔고 이들 결과의 대부분은 전반적인 열전달 특성치만을 구하는데 집중되어 왔다. 본 연구에서는 수치 해석법의 하나인 유한 차분법을 도입하여 이차원으로 가정한 경사진 평판형 밀폐 공간에서의 자연 대류 현상의 지배 방정식을 유한 차분화시켜, $$2.74{\times}10^3\leq_-Gr\leq_-2.0{\times}10^6$$, Pr=0.73, $$15^{\circ}\leq_-a\leq_-150^{\circ}$$, 종횡비는 1, 2, 3, 5, 9에 대하여 정상 상태에서의 해를 구하면서 수치적으로 실험하였다. 본 연구에서 얻어진 결론을 요약하면 다음과 같다. (1) 해석적으로 구하기 어려운 경사진 밀폐 공간에서 자연대류현상의 지배 방정식을 유한 차분법으로 해결할 수 있으며, 대류항과 확산항을 따로 고려한 유한차분법이 효과적임을 확인하였다. (2) 저온과 고온 벽면에서의 온도를 각각 균일하게 놓고 단변으로 이루어진 벽면은 완전히 절연되어 있는 경우에 대하여 수치해를 구한결과, 이전의 해석적 및 실험적 결과와 일치하였으며, 시간의 경과에 따른 온도 및 유선의 변화를 현상학적으로 관찰할 수 있었다. (3) 평균 열전달 계수에 미치는 경사각의 효과를 살펴본 결과 종횡비가 1 인 경우 경사각이 $45^{\circ}$에서, 종횡비가 2, 3, 5, 9인 경우 경사각이 $60^{\circ}$에서 각각 평균 열전달 계수 최대치가 나타났다. (4) Ra수(Rayleigh number) 가 증가될수록, 경사각에 상관없이 평균 열전달 계수도 증가되었다. 한편 Ra수 및 경사각의 변화에 따라 종횡비가 증가될수록 평균 열전달 계수는 경사각이 $90^{\circ}$인 경우를 제외하고는 감소됨을 볼 수 있었다. 경사각이 $90^{\circ}$인 경우, 평균 열전달 계수는 종횡비가 2 인 곳에서 최대치를 얻을 수 있었으며, 종횡비가 계속 증가될수록 평균 열전달 계수는 점차 감소되어짐을 볼 수 있었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.31 no.11
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• pp.912-917
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• 2007

Regionally averaged heat transfer distributions and friction factors in square channels with twisted tape inserts and with twisted tape inserts plus interrupted ribs are experimentally investigated. The effects of surface heating condition on heat transfer enhancement are also investigated. Each wall of the square channel is composed of isolated aluminum plates. The interrupted square ribs are arranged along the axial flow direction on the bottom wall only. Experimental tests are performed for Reynolds numbers ranging from 8,900 to 29,000. The results are compared with those of previous investigations for circular tube with axial interrupted ribs and twisted tape inserts.

• Journal of Convergence for Information Technology
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• v.9 no.8
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• pp.155-163
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• 2019

Laminar mixed convection of a nanofluid consists of water and $Al_2O_3$ in a horizontal circular tube has been studied numerically. Two-phase mixture model has been used to investigate hydrodynamic and thermal behaviors of the nanofluid with variables physical properties. Three dimensional Navier-Stokes, energy and volume fraction equations have been discretized using the finite volume method. The Brownian motions of nanoparticles have been considered to determine the thermal conductivity and dynamic viscosity of $Al_2O_3$-Water nanofluid, which depend on temperature. The calculated results show good agreement with the previous numerical data. Results show that in a given Reynolds number (Re), increasing solid nanoparticles volume fraction and Richardson number (Ri) increases the convective heat transfer coefficient and wall shear stress.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 2008.03b
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• pp.117-120
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• 2008

Numerical simulations and experiment of a hydrodynamic and thermally developed turbulent flow through square ducts (3.0 ${\times}$ 3.0 cm) with twisted tape inserts and with twisted tape inserts plus interrupted ribs are conducted to investigate regionally averaged heat transfer and friction factors. Turbulent swirl flows having Reynolds numbers ranging from 8,900 to 29,000, a rib height-to-channel hydraulic diameter(e/D$_h$) of 0.067, and a length-to-hydraulic diameter(L/D$_h$) of 30, are considered. The square ribs are arranged to follow the trace of the twisted tape and along the flow direction defined as axial interrupted ribs. The twisted tape has 0.1 mm thick carbon steel sheet with diameter of 2.8 cm, length of 90 cm, and 2.5 turns. Each wall is composed of isolated aluminum sections, and two cases of surface heating are set. The results show that uneven surface heating enhances the heat transfer coefficient over uniform heating conditions, and square ducts with twisted tape inserts plus interrupted ribs produces the best overall transfer performance.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.37 no.8
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• pp.717-724
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• 2013

Urea-SCR technology is known as one of the powerful NOx reduction systems for vehicles as well as stationary applications. For its consistent and reliable operation in vehicle applications, however, the freezing and melting of the urea solution in cold environments have to be resolved. In this study, therefore, a numerical study of three-dimensional unsteady problems was analyzed to understand the urea freezing and heating phenomena and heat transfer characteristics in terms of urea liquid volume fraction, temperature profiles, and phase change behavior in urea solutions with time by using the commercial software Fluent 6.3. As a result, it was found that the freezing phenomenon proceeds with a phase change from the tank wall to the center, whereas the melting phenomenon occurs faster in the upper part of the storage tank by natural convection and in the adjacent part of the coolant pipe than in other parts. Furthermore, approximately 190 s were required to obtain 1L of urea solution using a 4-coiled coolant heater under conditions of $70^{\circ}C$ and 200 L/h.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1997.11a
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• pp.10-11
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• 1997

고체 추진제를 사용하는 추진 시스템을 개발하는데 가장 커다란 문제로 인식되고 있는 것은 추진제의 연소 특성을 이해하는 일이다. 그 중에서도 연소실의 압력 진동과 추진제 벽면으로 흡수되는 복사 열전달에 의한 연소율(burning rate)의 변화로 인하여 발생하는 연소 불안정에 대한 이해는 아직도 완전히 규명되지 않고 있다. 고체 추진제의 연소 불안정에 대한 이론적 해석은 준-정상 1차원 해석(Quasi-Steady Homogeneous One-Dimension) 방법에 의하여 단순화된 지배방정식을 해석하는 것이 일반적으로 잘 알려져 있는 방법이다. 이 가정은 고체 추진제가 연수되는 영역을 두께가 매우 얇은 영역의 표면반응영역(surface reaction layer)과 화학반응이 없는 응축상태영역(condensed phase zone) 그리고 기체상태의 연료와 화염이 존재하는 기체상태영역(gas phase zone) 등의 3영역으로 구분하며, 기체상태영역에서 발생하는 교란에 대한 응축상태영역의 반응시간 크기(response time scale)가 매우 크기 때문에 응축상태영역의 반응은 준 정상적으로 일어난다고 가정하는 것이다.그러나, 연소실의 온도가 $3000^{\circ}K$ 정도의 높은 온도이어서 복사 열전달에 의한 고체 추진제의 가열이 중요한 열전달 방법으로 작용하게 되므로 이를 무시한 이론적 해석은 물리적인 중요성이 약하여질 수밖에 없다. 본 연구에서는 기체영역으로부터 전달되는 복사 열전달은 투명(transparent)한 표면반응영역을 통과하여 응축상태영역에서 모두 흡수되며 추진제 표면에서의 복사열방출(emission)을 고려하였다. 또한 연소불안정 현상을 해석하기 위하여 표면반응영역에서의 경계조건은 선형교란량으로 대치하는 Zn(Zeldovich-Novozhilov) 방법을 사용하였다. 이 방법은 기체상태영역에 대한 구체적인 해석없이도 연소불안정 현상을 해석할 수 있는 장점이 잇다. 즉 응축상태영역에서의 연소율과 표면온도는 각각 기체영역으로부터 전달되는 온도구배와 연소압력, 그리고 복사 열전달의 함수관계이므로 선형교란에 의한 추진제표면에서의 교란경계조건을 얻을 수 잇으며, 응축영역의 교란지배방정식과 함께 사용하여 압력교란과 복사 열전달의 교란에 대한 연소율의 교란 증감 여부를 판단하여 연소 불안정 현상을 해석할 수 있다.

• The Journal of Engineering Research
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• v.1 no.1
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• pp.23-30
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• 1997

Energy transfer by free convection arises in many engineering applications, such as a hot steam radiator for heating a room, refrigeration coils, electric transformers, heating elements and electronic equipments. Generally unsteady natural convection flow in a horizontal channel with arbitrary wall temperatures and the mathematical and physical basis of convection transport has been considered in general. A physically meaningful exact solution of the problem has been obtained in a closed form by the application of the standard finite sine transform technique. Influences of the governing parameters, the Prandtl number and the Rayleigh number, to bring the flow and heat transfer to final steady states have been discussed separately. For constant values of the arbitray wall temperatures and of the function, determining the average axial velocity, the final steady state is approached in different times respectively for the cases when the Prandtl number Pr>1 and Pr<1. It is also seen that the function, representing the axial temperature gradient, is influenced by none of the governing parameters : but the steady state flow is influenced only by the Rayleigh number. There are, of course, many applications. Free convection strongly influences heat transfer from pipes and transmission lines, as well as from various electronic devices. It is also relevant to the environmental sciences, where it is responsible for oceanic and atmospheric motions, as well as related heat transfer processes.