• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제38권6호
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• pp.615-624
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• 2014

핀-튜브 열교환기는 산업용 보일러, 라디에이터, 냉동기 등에 많이 사용되고 있어 열교환기의 성능향상을 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 Plain형 핀-튜브 열교환기에 대해 가로피치, 와류발생기위치, 튜브표면의 돌기형상 및 돌기개수 등의 변화에 따른 열전달 및 압력강하 특성을 이론적으로 해석하였다. CFD 해석시 경계조건으로는 SST 난류모델을 적용하였으며, 튜브표면의 온도는 333 K이고, 입구측 공기의 온도와 속도는 423~438 K, 1.5~2.1 m/s로 가정하였다. 해석결과로는 열전달계수는 가로피치에 대한 영향은 큰 차이가 없으며, 열전달특성은 와류발생기 설치가 튜브 전방부에 위치할수록 양호한 것으로 나타났다. 또한 튜브표면의 돌기형상은 열전달 및 압력강하 특성에서 원형이 톱니형과 삼각형보다 적절하였으며, 16개 원형 돌기형상이 가장 양호하였다.

• 청정기술
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• 제20권3호
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• pp.263-268
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• 2014

본 연구에서는 집진성능이 다른 6개의 서로 다른 형상의 사이클론 집진장치 내에서 이루어지는 압력강하에 대해 기존이론식과 CFD (computational fluid dynamics) 해석 결과를 비교하였다. 이론 계산에는 Shepherd와 Lapple (1939, 1940), First (1950), Alexander (1949), Stairmand (1949) 그리고 Barth (1956)의 식이 사용되었다. CFD 연구에서 난류 유동을 해석하기 위해 standard k-epsilon 모델을 사용하였고, 유체는 $25^{\circ}C$ 공기, 입구에서 유속은 10 m/s, 온도는 $25^{\circ}C$로 설정하였다. CFD 해석 결과 사이클론의 형상과 관계없이 압력분포는 일정한 형태를 나타내었다. 하지만 이론식에 의한 추정의 경우 형상에 따른 압력강하는 큰 차이를 보였으며, 오직 First (1950)의 식이 CFD 결과와 아주 유사한 결과를 나타내었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권1호
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• pp.41-52
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• 2021

발사체가 대기 중에서 상승 비행 시 공기역학적 현상에 기인한 음향하중을 받는데 천음속 영역에서 그 영향이 커진다. 본 연구에서는 천음속 조건에서 해머헤드 발사체 외부에 작용하는 음향하중을 ��-ω SST 난류모델 기반 IDDES 법으로 해석하여 시간 평균 압력계수, 표면 압력섭동, 압력섭동 파워 스펙트럼을 분석하고 가용한 풍동실험 데이터와 비교하였다. IDDES 결과의 격자 의존성을 검토하였으며, 난류 스케일 분해가 가능한 적절한 계산격자를 사용한 경우 천음속 헤머헤드 발사체의 특징적인 유동 현상인 페어링 어깨에서의 유동 박리와 박리 유동의 후방 동체 재 부착, 보트 테일 후방에서의 높은 압력섭동을 공학적으로 유의미한 정확도로 예측 가능함을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권3호
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• pp.181-189
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• 2016

수평 관군에 대하여 수직이고 상향으로 흐르는 2상 유동에 의한 감쇠비를 예측하기 위한 해석모델이 Sim에 의하여 개발되었다. 이 모델에서 평가된 2상 유동의 기공률, 압력손실 등의 유동변수는 기존의 실험식을 사용하여 계산하였다. 그러나 관군의 경우에 사용하기에는 약간의 개선이 요구된다. 따라서 관군 내에 흐르는 2상 유동의 유동 변수에 대한 더 많은 정보를 획득하기 위하여 실험적으로 연구할 필요가 있다. 실험은 공기 - 물의 2상 유동이 흐르는 정사각형 배열 관군에서의 압력계수와 2상 유동 마찰승수를 계산하기 위하여 수행되었다. 피치 직경 비는 1.35이었고, 실린더의 직경은 18 mm이다. 압력센서와 신호처리 장치를 이용하여 관군에서의 압력차를 측정하였다. 2상 유동 마찰승수와 오일러수를 계산하기 위하여 관군에 적용되는 비균질 유동의 기공률은 Feenstra 등의 실험식을 사용하여 계산하였다. 균질과 비균질 2상 유동의 마찰승수와 오일러의 수를 실험적으로 구하고 Sim의 어림적 모델에 근거한 이론적 해석 결과와 비교 분석하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.61-69
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• 2020

본 논문은 국내 고속형 화물열차에 적용되는 P4a 분배밸브를 갖는 화물열차의 장대 편성시 제동특성에 관한 것이다. 제동신호가 열차의 끝단까지 연결된 제동관을 통해 공기압력으로 전달되는 화차의 제동은 열차 길이와 사용된 밸브 등에 따라 영향을 받기 때문에 실험적 방법으로 확인한다. 장대화물 열차의 제동 특성은 평상시 운영의 약 2배인 50량으로 구성한 화물열차의 비상제동과 상용제동의 시험을 이용하였다. 1, 10, 20, 30, 50번째 차량에서 제동 실린더 압력이 측정되었다. 열차의 길이가 길어질수록 후방의 차량은 제동이 늦게 체결되는 제동지연 현상을 확인하였으며 특히 비상제동시 차량간 충격이 클 것을 예상할 수 있었다. 제한된 시험의 결과를 보완하고 향후 제동거리 계산을 위해 열차를 구성하는 모든 차량에서의 제동 압력을 예측할 필요가 있다. 제동시 각 차량에서의 압력은 계산시간의 단축과 신뢰성 있는 정보를 제공하는 것으로 알려진 선형보간, 단계형, 지수함수형의 경험적 모델들을 이용하여 예측하였다. 경험적 모델들의 예측결과는 실측한 결과들과 비교하였으며 지수함수형 모델이 비교적 정확하게 예측하고 있음을 확인하였다. 본 연구의 결과는 장대화물열차의 안전한 운용에 기여하고 화물열차의 제동거리 예측과 제동시 차량간 충격량 계산 등에 활용될 수 있을 것으로 예상된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권6호
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• pp.23-29
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• 2003

얇은 익형 주위에 다양한 응축 과정을 수반하는 상대 습도가 100%인 포화 습공기 천음속 이상 유동에 대하여 연구하였다. 본 연구는 Rusak 과 Lee[11, 12]가 발전시킨 그리고 응축에 의한 열 증가의 효과를 포함하는 확장된 천음속 미 교란 모델을 사용하였고, 응축 과정은 서로 다른 두 가지 형태의 응축 과정을 고려한다. 먼저, 비 평형 균질 과정(nonequilibrium and homogeneous process)에서의 응축 질량비는 고전적 핵형성 이론과 작은 물방울 성장이론에 따라 계산되고, 평형과정(equilibrium process)에서의 응축 질량비는 등엔트로피 가정으로부터 계산된다. 유동 방정식과 응축 방정식들은 반복수치 계산법을 사용하여 그 해를 구하였다. 상류 유동 조건을 같게 하여 얻은 수치계산 결과들은 유동구조, 응축장, 그리고 익형 표면에서의 압력분포 등을 묘사한다. 유동특성, 즉 충격파의 위치와 강도 그리고 익형의 압력분포 등은 서로 다른 두 응축과정에서 각각 다른 유동특성을 나타냈다. 하지만, 각각의 응축과정에서 응축 결과로 생긴 열 증가는 유동거동에 상당한 변화를 야기 시키고 익형의 공력 성능에도 상당한 영향을 미친다.

• 생물환경조절학회지
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• 제17권2호
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• pp.83-89
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• 2008

작물은 복잡한 형상 때문에 CFD모델에서 다공성 매체로 설계된다. 작물이 고려된 CFD 모델 해석을 위해서는 작물군락의 공기저항값을 입력하여야 하며, 이 값은 작물에 따라 달라진다. 본 연구에서는 풍동실험을 통해 국화군락의 공기저항 값을 구하였다. 풍상측에서는 풍속과 재식밀도가 증가할수록 정압이 증가하였다. 풍하측에서는 풍속이 증가할수록 정압이 낮아졌으나 재식밀도의 영향은 크게 받지 않는 것으로 나타났다. 풍속과 재식밀도가 증가할수록 풍상측과 풍하측의 압력차가 커지는 것으로 나타났다. 국화군락의 공기저항값인 항력계수 $C_d$값은 0.22였으며, Fluent 프로그램의 공기저항 계수로 이용한다. CFX 프로그램에서 필요로 하는 다공성 매체의 특성값 $K_Q$는 재식간격 $9{\times}9cm$일 때 2.22, $11{\times}11cm$일 때 1.81, $13{\times}13cm$일 때 1.07이었으며, 이 값을 CFX 프로그램의 quadratic resistance coefficient로 입력한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권4호
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• pp.367-375
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• 2013

본 연구는 타원형 핀-튜브 열교환기에 대해 AR, 피치, 와류발생기의 위치, 튜브 표면의 돌기형상에 따른 열전달계수 및 압력강하 특성을 수치해석으로 분석하였다. CFD해석시 경계조건으로는 튜브표면의 온도는 348 K이고, 입구공기속도는 1~5 m/s 범위로 가정하였고, 수치해석시 사용된 모델로는 민감도를 고려하여 RSM 7차 난류모델을 하였다. 해석결과로는 AR 및 세로피치가 작을수록 열전달률이 향상되는 것으로 나타났으며 가로피치에 대한 영향은 근소한 차이를 나타냈으며, 와류발생기의 설치는 튜브 전방에 위치할수록 열전달특성상 양호한 것으로 나타났다. 또한 튜브표면의 돌기형상은 톱니형보다 원형이 압력강하나 열전달특성이 유리한 것으로 나타났다.

• 한국추진공학회지
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• 제21권2호
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• pp.48-59
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• 2017

본 연구에서는 수치모사를 통해 탄의 사출관 내부의 열 유체역학적 분석과 탄의 운동성능 해석을 수행하였다. 동적 격자(dynamic grid)를 사용한 해석영역에서 계산이 진행되었고 증발이 완료된 물을 냉각제로 사용하였다. 고온의 공기와 냉각제간의 상호작용 및 유동장을 해석하기 위해, Realizable $k-{\varepsilon}$ 난류 모델과 VOF (Volume Of Fluid) 모델을 선정하고 냉각제 유량변이에 따른 수치 해석을 진행하였다. 해석결과, 사출관의 압력은 냉각제의 유무에 따라 큰 차이를 보였고, 냉각제량에 따라서도 각각의 차이를 보였다. 탄의 속도와 가속도의 변이는 압력에 종속하여 나타났다.

• 한국식품저장유통학회지
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• 제5권3호
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• pp.239-246
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• 1998

폴리이미드 고분자막을 사용한 질소부하 장치를 설계하고, 이를 CA 저장에 활용하기 위한 기술적 기본 데이터를 제시하였다. 순수 산소 및 질소의 투과특성은 dual-mode sorption 모델로서 설명될 수 있었으며, 공기 중의 산소의 투과율은 공기 중에 존재하는 질소의 영향으로 순수 산소의 투과율에 비해 크게 감소하나, 공기 중의 질소의 투과율은 산소의 영향으로 순수 질소의 투과율에 비해 증가하였다. 수행한 압력 및 온도 범위 내에서 이상분리인자는 5에서 6 사이의 값을 나타내었으며, 공기의 분리인자는 이상분리인자보다 작은 값을 나타내었다. 산소의 투과활성화에너지가 질소의 투과 활성화에너지보다 커서 이상분리인자는 온도가 증가함에 따라 증가하였다. 제품회수율이 증가함에 따라 농축부의 질소농도는 급격히 감소하였으며, 이로부터 제품회수율은 CA 저장고에서 요구되는 질소농도를 얻기 위한 주요 조업인자임을 알 수 있었다. Polyimide 막 시스템을 이용한 CA 저장 공정의 가상적인 모형을 설정하고, 시스템의 조업시간에 따른 저장고의 질소농도를 예측할 수 있는 관계식을 제시하였다.