• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제5회(2016년)
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• pp.604-609
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• 2016

슬롯판을 이용한 경사충격파와 경계층 간섭유동 제어에서, 슬롯판 아래에 있는 공동부의 형상을 바꾸어 가며 제어 성능을 비교하는 수치적 연구가 수행되었다. 공동형상 직사각형 5개, 사다리꼴 3개를 선정하여 shock 뒤에서 경계층 안정성, 전압손실을 기준으로 제어 성능을 평가하였다. 수치해석 결과 모든 형상에 대해 제어하지 않은 상태보다 좋은 성능을 얻었다. 그 중 경계층 안정성 측면에서는 형상 L과 R, 전압손실 감소 측면에서는 형상 M과 A가 효과적임을 확인하였고, 종합적으로 슬롯의 끝 면과 공동의 길이방향 끝 면이 일치하는 형상에서 상대적으로 좋은 결과를 얻음을 확인했다. 또한 슬롯과 공동 내부유동을 분석하면서 경계층 안정성과 전압손실 감소에 영향을 미치는 것은 separation 영역을 얼마 원활히 흡입하는지의 여부임을 알 수 있었고, 상류 슬롯에서 발생하는 shock에 대한 추후 해결 연구도 필요함을 알 수 있었다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제3회(2014년)
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• pp.603-609
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• 2014

차세대 제트 추진기관으로 주목받고 있는 스크램제트 엔진의 핵심은 연소기 내부에서의 성공적인 초음속 연소를 필요로 한다. 초음속 연소는 공기-연료 혼합(fuel-air mixing)의 정도에 따라 연소효율이 영향을 받게 된다. 공동형 화염 보염기(cavity flameholder)는 재순환 영역(recirculation zone)을 생성하여 연료 혼합의 효율을 높여 지속적인 초음속 연소가 진행될 수 있는 시간을 제공한다. 본 연구에서는 EDISON 전산유체역학 소프트웨어를 이용하여 공동형 화염 보염기를 지나는 초음속 유동의 재순환 영역과 전압력 변화에 대한 전산 해석을 수행하였다. 초기 형상을 생성하여 유동 해석을 수행한 후, 3개의 형상 변수에 대한 매개 변수 연구를 통하여 공동의 형상과 위치에 따른 재순환영역의 제어가 가능함을 확인하였다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제2회(2013년)
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• pp.387-392
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• 2013

본 연구에서는 천음속 전투기 무장창 내부의 압력 진동을 제어하기 위해 F-111의 무장창을 2차원 공동(Cavity)으로 모델링하고, EDISON_전산열유체 시스템을 활용하여 공동의 형상 변화에 따라 발생하는 유동 특성을 분석하였다. 최근의 전투기들은 항력 감소와 스텔스 기능을 위해 무기를 기체 안에 내장하는데, 덮개를 열 때 발생하는 공동 형상에 의해 강한 압력 진동이 유발된다. 이러한 진동은 무장창과 주변 기계 장치에 구조적 진동을 일으키고 고장 또는 파괴를 유발하므로, 근본적인 해결책이 필요한 중요한 문제이다. 본 연구에서는 진동의 원인이 되는 전단층(Shear layer) 불안정성을 해결하기 위해 기존에 연구된 형상(Leading edge extension 및 Ramp)과 본 연구에서 새로 제안한 Ramp extension을 적용해 보았다. 그 결과 압력 진동의 원인이 되는 유동 특성이 줄어들고 압력 진동 역시 감소했음을 관찰할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권1호
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• pp.79-88
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• 2015

본 연구에서는 유한차분법(FDM)을 적용한 혼성 격자볼츠만 방법(HLBM)을 이용하여 직사각 형태를 갖는 공동형상 내 혼합특성에 대하여 수치적으로 연구하였다. 유동장은 다중 완화시간을 적용한 격자볼츠만 방법(LB-MRT)을 사용하였으며, 농도장은 두 물질의 질량은 같고 두 물질 사이의 상호작용이 없다고 가정한 Passive Scalar 방법을 사용하였다. 먼저, 정사각형과 종횡비가 2인 직사각형의 공동형상 내 유동해석 결과를 기존의 신뢰성 있는 연구결과와 비교하여 HLBM의 신뢰성을 검토하였다. 이를 토대로 다양한 종횡비를 갖는 공동형상에서 Pe수를 변화시키며 공동형상 내부에서의 혼합특성과 물질전달 형태에 대하여 파악하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권5호
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• pp.415-423
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• 2015

본 연구에서는 2차원 비압축성 유체 유동을 해석하기 위하여 격자 세밀화 모델을 적용한 격자볼츠만 방법(LBM)을 수치적으로 연구하였다. 일반적으로 유동해석에서 충분한 정확도를 얻기 위해서는 관심 있는 영역에서 격자가 세밀하게 구성되어야 한다. 그래서 본 연구에서는 유동함수-와도 공식을 적용한 LBM에 격자 세밀화 모델을 적용하여 유동해석을 수행하였다. 공동형상 유동에서의 기존의 신뢰성 있는 유동장 결과와의 비교를 통해 본 연구의 격자 세밀화 모델을 적용한 격자볼츠만 방법의 신뢰성과 유용성을 검토하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제25권2호
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• pp.1-11
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• 2021

연소기 내부의 공동은 낮은 속도의 재순환영역과 유동의 진동을 일으켜 연료와 공기의 혼합 효율을 증대시키고, 화염을 유지함으로써 지속적인 연소를 가능하게 한다. 본 연구에서는 공동의 형상 인자에 따른 내부 유동의 특성을 실험과 2차원 전산해석을 통해 관찰하였다. 초음속 연소기 내 유동은 단순히 L/D 이외에도 다양한 공동 형상인자에 따라 크게 영향을 받는 것이 관찰되었다. 동일 L/D에서도 공동의 깊이에 따라 open과 closed 형태가 나타남을 확인하였고, 공동의 후방 경사각, 연소기 높이도 유동 특성이 달라지며, 이는 전압력 손실에 큰 영향을 미치는 것을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제13권5호
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• pp.41-47
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• 2009

2차원 초음속 공동유동에서 발생하는 압력진동을 제어하기 위한 목적으로, 본 연구에서는 수치해석적 연구를 수행하였다. 본 계산에서는 압력진동을 제어하기 위하여 보조공동의 형상을 변화시켰으며, 유동의 마하수를 1.50, 1.83 그리고 2.50로 변화시켰다. 그 결과, 보조공동은 압력진동을 상당히 감소시켰으며, 압력진동의 제어효과는 유동의 마하수와 보조공동의 상세형상에 크게 의존함을 알았다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.119-122
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• 2009

본 연구에서는 2차원 초음속 공동유동에서 발생하는 압력진동을 제어하기 위하여 수치해석적 연구를 수행하였다. 본 계산에서는 압력진동을 제어하기 위하여 보조공동의 형상을 변화시켰으며, 유동의 마하 수를 1.50, 1.83 그리고 2.50로 변화시켰다. 그 결과, 보조공동은 압력진동을 상당히 감소시켰으며, 압력진동의 제어효과는 유동의 마하수와 보조공동의 상세형상에 크게 의존함을 알았다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권11호
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• pp.913-918
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• 2016

자동차 엔진과 변속기 블록 등의 가공과정에서 잔류하는 기름때를 제거하기 위한 부품 세척장비는 정교한 제어장치 없이도 정확한 수류방향 절환이 원활히 이루지는 3 방향 절환밸브를 사용한다. 그러나, 밸브의 복잡한 유로 및 바텀플러그 형상으로 인해 유속변화가 심하게 발생하여 공동현상이 나타날 수 있다. 본 연구에서는 3 방향 절환밸브 내의 유동특성을 해석적으로 평가하였으며, 바텀플러그 하부에서 나타나는 공동현상을 공동화지표와 POC(Percent of cavitation)를 도입하여 정량화하였다. 공동현상의 저감을 위해 바텀플러그 형상을 매개변수화하고, 해석의 수렴성 개선과 해석시간을 단축시킬 수 있는 단순 유한요소모델을 이용하여 유동해석을 통한 형상최적설계를 실시하였다. 또한, 연구팀에서 보유하고 있는 유동시험설비와 ISA-RP75.23 규격에 맞게 제작된 시편을 이용하여 공동현상 가시화 실험을 실시하여 해석결과를 검증하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권7호
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• pp.683-693
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• 2013

본 연구에서는 혼성 격자볼츠만 방법(HLBM)을 이용하여 상판이 일정한 속도로 움직이는 공동 형상 내부에서의 혼합 특성에 대하여 수치적으로 연구하였다. 먼저, 공동 형상에서 기존의 신뢰성 있는 유동장 결과와의 비교를 통해 LB-SRT 모델과 LB-MRT 모델의 신뢰성을 검토하였다. 두 모델 모두 기존의 연구결과와 유사한 결과를 보였으나, LB-MRT 모델이 LB-SRT 모델보다 높은 Re수에서는 수치적 안정성이 높은 것을 확인하였다. 수치적 안정성이 좋은 LB-MRT 모델을 토대로 유한차분법을 적용한 HLBM을 이용하여 공동 형상 내부에서의 농도장을 수치 해석하였다. Re수와 Pe수를 변화하여 공동 형상 내부의 혼합 특성과 물질 전달 형태에 대하여 파악하였다.