• 대한기계학회논문집B
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• 제38권7호
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• pp.607-618
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• 2014

초임계 $CO_2$의 수직상향유동에서의 난류열전달에 관한 실험적연구가 내경 4.5 mm의 원형관에서 수행되었다. 실험범위는 유체평균온도 $29-115^{\circ}C$, 압력 74.6 - 102.6 bar, 국부 벽면 열유속 $38-234kW/m^2$ 그리고 질량유속 $208-874kg/m^2s$였다. 중간정도의 벽면 열유속 및 낮은 질량유속에서 벽면온도는 확연한 최대점을 나타냈다. 열전달에 대한 부력 및 유동가속의 영향을 살펴보기 위하여 실험 및 참조상관식(Kranoshchekov and Protopopov)에서 획득된 Nusselt 수의 비를 부력 및 유동가속을 나타내는 변수인 $Bo^*$ 및 $q^+$를 이용하여 분석하였다. 이 분석을 통해 유동가속 변수인 $q^+$는 실험에서의 열전달 현상을 적절히 표현할 수 있는 변수라는 것을 확인할 수 있었다. 마지막으로 초임계 유체의 수직상향 유동에서의 새로운 열전달 상관식이 개발되었으며, 이 상관식은 ${\pm}30%$의 오차범위에서 실험데이터를 잘 예측하였다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제18권2호
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• pp.187-196
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• 1997

The three-dimensional flow analysis using the finite volume method is presented to compare the steady flow characteristics of blood with those of blood substitutes such as water and aqueous polymer solution in an idealized double branching model. The model is used to simlllate the region of the abdominal aorta near the celiac and superior mesenteric branches. Apparent viscosities of blood and the aqueous Separan solution are represented as a function of shear rate by the Carreau model, Water and aqueoiu Separan AP-273 500wppm solution are frequently used as blood substitutes in vitro experiments. Water is a typical Newtonian fluid and blood and Separan solution are non-Newtonian fluids. Flow phenomena such as velocity distribution, pressure variation and wall shear stress distribution of water, blood and polymer solution are quite different due to differences of the rheological characteristics of fluids. Flow phenomena of polymer solution are qualitatively similar to those of blood but the phenomena of water are quite different from those of blood and polymer solution. It is recommended that a lion-Newtonian fluid which exhibits very similar rheological behavior to blood be used in vitro experiments. A non-Newtonian fluid whose rheological characteristics are very similar to those of blood should be used to obtain the meaninylll hemodynamic data for blood flow in vitro experiment and by numerical analysis

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제21권4호
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• pp.391-401
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• 2000

본 연구에서는 정맥 등과 같은 혈관의 상황을 모사하기 위하여 선형적으로 벽 두께가 변하는 축 대칭 관의 벽면과 유동의 상호작용을 유한요소 방법으로 해석하였다. 사용한 유한요소 상용 소프트웨어(ADINA)의 타당성을 검증하기 위해서 막힘이 있는 혈관에서의 벽과 혈류의 상호작용을 해석하고 이를 기존의 실험결과와 비교하였다. 또한 2차원 신축 벽을 가지는 평판 사이의 유체 유동에 대한 결과를 기존 연구결과와 비교하였다. 축대칭 문제의 경우, 입구의 압력은 일정하게 유지하면서 출구 압력을 감소시켜 나간다. 출구 압력의 감소에 따라, 유량은 증가하며, 관내 유로의 단면적은 감소한다. speed index(평균속도를 파의 속도로 나눈 값)가 1 근방에서 유량은 최대가 되며, 유로 단면적이 최소가 된다. 그리고 출구압력이 좀 더 감소하면 유량은 오히려 줄어든다. 이와 같은 현상을 유동제한(flow limitation) 혹은 초킹(choking)이라 하는데, 폐의 기도(airway) 및 모세혈관, 그리고 이외의 여러 정맥들에서 자주 발생하는 폭포효과의 원인이 된다. 상류벽 두께와 하류 벽두께의 비가 2 일 경우에는 하류쪽에서 목(area throat)이 형성되며 이 비가 3일 경우에는 상류 쪽으로 이동하는데 하류 벽면의 강성(stiffness)이 상류 쪽에 비해 강하게 되어서 상류 쪽에서 먼저 붕괴가 일어나기 때문이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제10권12호
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• pp.3525-3532
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• 2009

본 연구에서는 두 가지 종류의 미세관(외경 1/8inch, 3/16inch)을 사용하여 증류수 및 0.1vol.%, 0.3vol.%의 농도를 가지는 은 나노유체의 층류 유동 조건인 Re수 500~2,500의 범위에서 압력강하 및 나노유체의 열전달 계수를 실험적으로 구하였다. 압력강하의 경우 나노유체의 압력강하는 증류수에 비해 최대 21% 증가하였다. 대류열전달계수의 경우 나노유체 0.1vol%의 경우 증류수에 비해 1/8inch관에서는 약 3~42%, 3/16inch관에서는 약 3~69%의 향상이 있었다. 또한, 0.3vol%의 경우 1/8inch관에서는 약 35~65%, 3/16inch관에서는 약 62~125%의 향상이 있는 것을 알 수 있었다. 이상의 결과에서 은나노유체를 기계 및 전자 시스템의 냉각제로 사용할 경우 증류수에 비해 매우 우수한 냉각성능을 보일 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권2호
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• pp.187-196
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• 2013

화력발전용 관류보일러 화로벽관에서의 밀도파 불안정 예측을 목적으로 수치모델을 개발하였다. 시간 도메인에서 1 차원 유한체적법을 적용하여 관내 비정상상태의 유동장을 계산하였으며, 화로벽관의 평행관 연결을 모사하기 위해 헤더의 모델도 포함하였다. 평행관들 가운데 하나의 관에 열 섭동을 부가 후 관 입출구 유량의 변동을 관찰함으로써 밀도파 불안정을 찾았다. 개발된 모델은 문헌의 실험결과와 검증을 거쳐 700MW 보일러 화로벽관에 적용하였다. 그 결과 Takitani 의 실험결과에서는 평행으로 연결된 우회 유량이 줄어들수록 불안정 경계 열량이 상승하는 경향이 있었던 반면, 보일러 화로벽관의 경우에는 평행관 모델링에 크게 영향을 받지 않음을 확인하였다.

• 한국광학회지
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• 제17권1호
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• pp.60-67
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• 2006

본 논문에서는 I자형과 U자형의 변압기를 각각 사용한 펄스형 고전압 전원에 의해 대기압에서 동작되는 파장 337.1 nm인 질소레이 저의 방전간극과 레이저 관에 각각 광섬유를 설치하고, 이를 통해 나오는 빛을 핀 다이오드를 이용하여 선전리 현상을 직접 관측하고 출력특성을 조사하였다. 레이저 출력이 안정되고 높아질수록 선전리 현상을 뚜렷이 관측할 수 있었고, 레이저 출력은 I자형 변압기보다는 U자형의 변압기를 사용하였을 때 높은 출력과 안정성을 얻었으며, 또한 펄스 방전의 예비동작 시간도 U자형이 1/3 정도 짧았다. U자형의 변압기를 사용하고 출력창의 반사율 $40\%$, 반복율 10 Hz, 레이저 관내에서 질소기체의 유동률이 4 ${\iota}$/min, 방전간극 내에서 질소기체의 유동율이 1500 cc/min, 방전간극 전극 거리 3.0 mm, 레이저 관 내 전극거리 5.0 mm 일 때, 안정성이 $2.7\%$인 $36{\mu}J$의 출력을 얻었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권5호
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• pp.385-390
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• 2015

Micro shock tube에서 발생하는 비정상파 거동을 실험적으로 조사 하기위해 파막 실험을 수행하였다. 실험은 스테인리스 재질의 micro shock tube를 사용하였으며, 총 8개의 압력센서를 설치하여, 충격파관에서 발생하는 충격파 및 팽창파를 측정하였다. 초기 압력비는 6.3에서 30.5까지 변화시켰으며, 관의 직경은 3mm와 6mm로 하였다. 그리고 두 가지 재질의 격막을 사용하여 격막 조건을 다양하게 실험을 수행하였다. 그 결과로부터 초기 압력비 및 관 직경의 증가에 따라 관내에서 발생되는 충격파 강도는 커지며, 가장 얇은 재질의 격막 조건에서 가장 큰 충격파 강도가 발생했다. 그리고 충격파 감쇠는 관의 직경에 가장 큰 영향을 받았다.

• 융합정보논문지
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• 제9권8호
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• pp.155-163
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• 2019

수평원형관에서 나노입자인 산화알미늄과 기본유체인 물의 혼합인 나노유체에 대한 층류 혼합대류열전달현상을 유한체적법의 수치적 방법으로 규명하였다. 나노유체에 대하여 2상 혼합모델을 적용하였으며, 나노입자의 물성은 온도와 체적농도의 함수를 사용하였다. 수치해석에 적용한 모든 모델의 타당성 검증을 위하여 Kim등의 실험결과와 비교하였으며 좋은 결과를 얻었다. 벽면을 일정한 열유속으로 가열하므로 나노유체는 벽면부근에서 형성된 부력에 의하여 2차유동이 생성된다. Richardson수와 나노입자의 농도가 증가할수록 강한 2차유동이 형성되어 열전달을 향상시키게 된다. 또한 Richardson수와 나노입자의 농도가 증가하면 대류열전달계수와 전단응력도 증가한다. 이런 연구들은 열교환기의 성능향상을 위하여 나노유체를 적용하는데 기본자료로 활용이 가능하다. 이번 연구를 기반으로 향후 2중관형열교환기등 다양한 열교환기에 적용할 예정이다.

• 한국자기학회지
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• 제11권6호
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• pp.245-249
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• 2001

자성유체의 자연대류현상은 중력 및 부력과 함께 자기체적력이 존재하기 때문에 보통의 뉴턴유체와는 다른 양상을 보인다. 본 연구에서는 자장이 자성유체(W-40)의 자연대류에 미치는 영향으로, 이중원관에 있어서 인가자장의 방향과 세기에 따라 자연대류 현상의 변화 및 전열 유동 특성을 실험적으로 해석 연구하고자 한다. 해석모델의 고온 및 저온벽면의 온도는 $25^{\circ}C$와 2$0^{\circ}C$로 설정하였다. 그 결과 자성유체의 자연대류현상은 외부자장에 의해 제어될 수 있다.

• 대한기계학회논문집
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• 제17권9호
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• pp.2294-2303
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• 1993

This paper investigated the characteristics of the turbulent incompressible flow past the orifice ring in an axi-symmetric pipe. The flow field was the turbulent pulsatile flow for Reynolds number of $2{\times}10^{5}$ which was defined based on the maximum velocity and the pipe diameter at the inlet, with oscillating frequence $(f_{os})=1/4{\pi}$ which was considered as quasi-steady state frequence. In the present investigation, finite analytic method was used to solve the governing equations in Navier Stokes and turbulent transport formulations. Particularly at high Reynolds number and low oscillation frequency, the effects of orifice ring on the flow were numerically investigated. The separation zone behind the orifice ring during the acceleration phase was found to be decreased. However, during the deceleration phase, the separation behind the orifice ring for pulsatile flow continuously grow to a size even larger than that in steady flow. The pressure drop in steady flow was found to be constant and always positive while for pulsatile flow the pressure drop change with time. And large turbulent kinetic energy, dissipation rate were found to be located in the region where the flow passes through the orifics ring. The maximum turbulent kinetic energy, generally occurs along the shear layer where the velocity gradient is large.