• Applied Chemistry for Engineering
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• v.28 no.4
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• pp.448-453
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• 2017

We conducted the three-dimensional fluid flow analysis in a Taylor reactor using computational fluid dynamics (CFD). The Taylor flow can be categorized into five regions according to Reynolds number, i.e., circular Couette flow (CCF), Taylor vortex flow (TVF), wavy vortex flow (WVF), modulated wavy vortex flow (MWVF), and turbulent Taylor vortex flow (TTVF), and we investigated the flow characteristics at each region. For each region, the shape, number and length of vortices were different and they influenced on the bypass flow. As a result, the Taylor vortex was found at TVF, WVF, MWVF and TTVF regions. The highest number of Taylor vortex was observed at TVF region, while the lowest at TTVF region. The numerical model was validated by comparing with the experimental data and the simulation results were in good agreement with the experimental data.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.244-244
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• 2021

난류흐름 거동은 지형이나 수공구조물과 같은 고체 경계면의 변화에 민감하게 반응하며 특징 또한 다양하다. 보나 여수로 등과 같은 단차 구조물을 통과하는 흐름은 구조물의 모서리 같은 흐름 경계면이 급변하는 지점에서는 흐름분리(flow separation)가 발생하는 것이 특징이다. 이러한 흐름분리로 인해 전단층이 발생하며 흐름 재순환(recirculation)이 구조물 하류부에 형성된다. 이 연구에서는 낙차공 형식의 단차 구조물 하류부에서의 흐름 거동을 이해하기 위해 CFD모델링을 통하여 계산된 3차원 유동장을 분석한다. 난류 모의는 하이브리드 LES(large-eddy simulation)/RANS 계산 기법인 IDDES(improved delayed detached-eddy simulation)기법을 적용한다. IDDES의 기본 모형으로는 k-ω SST모형과 Spalart-Allmaras모형을 이용하여 두 모형의 성능을 평가한다. 자유수면의 변동은 VoF(volume of fluid)기법을 이용하여 계산하며, 각 지배방정식은 최소의 수치분산을 유지하면서 수치해의 안정성을 확보할 수 있는 2차 정확도의 유한체적법을 이용하여 이산화하였다. 수치해석 결과는 레이놀즈수 23,400과 후르드수 0.22의 조건에서 기존에 계측된 자료와 비교하여 수치모형의 정확도를 평가하고 하상 단차 하류부에서의 흐름 거동 특성을 분석한다. 계산 결과는 공학적으로 널리 사용되는 RANS 수치모의에서 볼 수 없는 전단층과 난류구조의 동적 거동 특성과 이에 따른 레이놀즈 응력분포의 특성을 설명해준다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.30 no.6
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• pp.61-68
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• 2002

Combustion characteristics of dual transverse injection of hydrogen in supersonic air flows were studied using computational methods. Three-dimensional Navier-Stokes with a non-equilibrium chemical reaction model and the k-$\omega$ SST turbulence model were used. A parametric study was conducted with the variation of the distance between two injectors. Combustion characteristics of dual injection are very different from those of single injection. The combustion characteristics of two injection flows are very different from each other, and the ignition and combustion characteristics of the rear injection flow are strongly influenced by those of the front injection flow. The increase of the distance between two injectors up to a specific distance results in the increase of burning rate. However, the increase of the distance over the specific distance gives no increase of burning rate but makes more losses of stagnation pressure. From the results it can be stated that there exists a distance between two injectors for optimum combustion characteristics.

• Resources Recycling
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• v.7 no.3
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• pp.42-51
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• 1998

Hydrogen in atmosphere can easily dissolve in melt of light metal alloys. Increasing demand for recycling of light metal a alloys has, therefore, focused attention on the removal of hydrogen gas, and alloy addition in melt has become an imporLant r refining process. For this purpose behaviors of mixing and hydrogen degassing in impeller agitated refming vessel with/without barnes were investigated. Flow patterns, mixing time behavior and kinetics of degassing in various agitating conditions were analysed in watet model experiments. And, numerical analysis on turbulent flow pattern in impeller agitated vessels was performed.

• 한국가시화정보학회:학술대회논문집
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• 2005.04a
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• pp.61-83
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• 2005

연소현상의 가시화를 위한 몇 가지 레이저 진단기법의 응용 예를 소개한다. 이에는 유동 가시화를 위한 반응성 Mie 산란, 주화학종의 계측을 위한 Rayleigh 및 Raman 산란, 미소화학종 계측을 위한 레이저유도 형광법, 온도계측을 위한coherent anti-Stokes Raman 산란법 및 매연계측을 위한 광 소멸/산란법 등이 포함된다. 이러한 기법들이 확산화염, 층류 및 난류 부상 화염, 비예혼합 와도 내의 화염전파, 매연생성 등의 연구에 적용되어 물리적 메커니즘을 이해하는데 유용하게 적용된 사례를 보고한다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2006.05a
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• pp.327-330
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• 2006

Numerical simulations were carried out to investigate the base drag characteristics of a base bleed projectile with a central propulsive jet by considering the base homing process. Overall fluid dynamic process is modeled by Wavier-Stokes equations for reacting flows with two-equation $k-\omega$ SST turbulence closure. The combustion process is modeled by finite-rate chemistry with a given partially burned exit condition of the BBU (base-bleed unit). Besides the demonstrating the capability of the present CFD solver for the base drag and the interaction of the base flow with a rocket plume, present study gives an insight into the fluid dynamics and the combustion process of the hybrid-propulsion projectile.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.9 no.4
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• pp.497-508
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• 1985

본 논문에서는 일양한 예혼합 기류중에 놓여진 원주 후류의 고온 순환류에 의 해 보지되는 난류 예혼합 화염을 대상으로 해서 유동의 가시화 및 온도와 이온전류의 변동의 측정에 의해서 화염의 구조를 조사한 결과, 원주 보염기 후류의 재순환 영역부 근에 형성된 전단층에 있어서는 코히렌트(Coherent)구조의 화염이 되고 하류부에서는 불규칙한 3차원 와(渦)에 지배되는 전파성 화염이 형성 되었다. 온도변동에 대한 쌍 봉성의 확율밀도분포와 이온전류변동에 대한 3개의 피이크의 확율밀도분포는 엷은 반 응면을 사이에 두고 미연혼합기괴와 기연가스괴가 서로 접하는 주름 상층류화염 또는 층류화염편의 구조에 대응하며, 코히렌트 와(渦)에 지배되는 화염에 있어서는 거시적 혼합은 코히렌트 와의 거동에 지배되나 그 구조는 주름상층류 화염과 일부 강한 전단 력을 받는 부분에는 분산 반응영역의 구조임이 밝혀졌다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1997.11a
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• pp.17-17
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• 1997

극초음속 여객기와 군사용 항공기에 대한 수요가 증가함에 따라서 새로운 개념의 다양한 추진기관이 연구가 진행되고 개발되어 왔다. 초음속 항공기의 속도 영역은 마하 10-20 정도가 되는데 이 속도 한계를 극복하기 위하여 초음속 연소 램제트 엔진(SCRamjet; Supersonic Combustion Ramjet)이 제안되었다. 스크램 제트를 개발하기 위해서는 연료와 산화제의 혼합 효율 문제, 화염의 안정화 문제, 벽면의 냉각에 관한 문제 등 몇 가지 기본적인 문제들을 해결해야 한다. Univ of Michigan에서 실험한 연소기를 모델로 본 연구에서는 연료와 공기의 혼합에 관한 수치 연구를 수행하였다. 다원 혼합기체에 관한 축대칭 Navier-Stokes 방정식을 지배 방정식을 이용하였고 비평형 화학반응식을 고려하였다. 공간 차분에는 유한 체적법을 이용하였다. 대류 플럭스 항은 Roe의 Upwind FDS 기법을 사용하여 차분하였고 점성항에는 중심 차분법을 이용하였다. 시간 적분법으로는 근사 자코비안과 LU분할 기법을 이용한 완전 내재적 방법이 쓰였다. 난류 모델로는 Mentor에 의해 제안된 2 방정식 k-$\varepsilon$/k-$\omega$ 혼합모델을 사용하였다. 유동장이 실험에서의 찍은 사진과 유사한 모습의 충격파 간섭을 수치 모사하였고 수소가 확산되는 모습과 함께 노즐 lip 주위의 재순환 영역에 대해서 살펴볼 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2010.05a
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• pp.460-466
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• 2010

단일 알루미늄의 연소 모델을 사용하여 알루미늄 분말의 점화 과정에 대한 전산유체 해석 기법을 개발하였다. 유동의 계산은 Reynolds averaged Navier-Stokes식을 사용하였으며, $k-{\epsilon}$ 난류모델을 적용하였다. 입자는 Eulerian-Lagrangian 방법을 사용하여 유동과 독립적으로 계산을 수행하였으며 상용 전산유체해석 프로그램인 Fluent 6.3을 사용하여 해석을 수행하였다. 단일 모델에서 사용한 대류 및 복사 열전달, 표면이상반응, 알루미늄의 용융열을 입자 가열원으로 고려하였다. 같은 조건을 사용하여 단일 입자 모델 계산과 전산유체해석을 수행하였으며, 두 결과는 5% 이내로 잘 일치 하였다. 이를 통해 전산유체해석에서 알루미늄의 점화를 모사할 수 있음을 확인하였다.

• Clean Technology
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• v.23 no.1
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• pp.42-53
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• 2017

Numerical analysis was done to evaluate the fluid distribution inside of the mixing quencher to increase the reaction efficiency of the aqueous hydrogen peroxide solution in the scrubbing column which is used for simultaneous desulfurization and denitrification. Effective injection of the aqueous hydrogen peroxide ($H_2O_2$) solution in the mixing quencher has major effects for improving the reaction efficiency in the scrubbing column by enhancing the mixing of the aqueous $H_2O_2$ solution with the exhaust gas. The current study is to optimize the array of nozzles and the spray angles of the aqueous $H_2O_2$ solution in the mixing quencher by using the computational method. Main concerns of the analysis are how to enhance the uniformity of the $H_2O_2$ concentration distribution in the internal flow. Numerical analysis was done to check the distribution of the internal flow in the mixing quencher in terms of RMS values of the $H_2O_2$ concentration at the end of quencher. The concentration distribution of $H_2O_2$ at the end of is evaluated with respect to the different array of the nozzle pipes and the nozzle tip angles, and we also analyzed the turbulence formation and fluid mixing in the zone. The effect of the spray angle was evaluated with respect to the mixing efficiency in different flow directions. The optimized mixing quencher had the nozzle array at location of 0.3 m from the inlet duct surface and the spray angle is $15^{\circ}$ with the co-current flow. The RMS value of the $H_2O_2$ concentration at the end of the mixing quencher was 12.4%.