• 대한기계학회논문집B
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• 제38권12호
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• pp.1065-1072
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• 2014

본 연구에서는 양흡입 원심블로어의 성능향상을 위하여 임펠러 스플리터의 형상 최적화 연구를 수행하였다. 두 개의 스플리터 형상 설계 변수(스플리터 코드 및 피치)를 선정하여 블로어 성능 및 내부 유동장 특성을 평가하였다. 수치해석에 의한 블로어 성능은 설계유량 조건에서 실험결과와 최대 4 % 이내로 잘 일치하였다. 스플리터 형상 최적화를 통하여 설계조건에서의 블로어 효율 및 압력은 기준 블로어 보다 3.65 % 및 1.14 % 각각 향상되었다. 스플리터 최적설계로 임펠러 날개 부압면의 유동박리를 억제시켜 익간 저속 유동에 의한 압력손실을 줄임으로써 블로어 전체의 성능이 향상되었다. 익간 내부유동 균일화는 임펠러 출구속도 분포에도 영향을 주어 볼류트케이싱 출구압력도 향상되었다.

• 에너지공학
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• 제6권1호
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• pp.58-67
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• 1997

본 연구에서는 실린더형의 가스화기로 주입되는 아역청 미분탄을 가스화시켰을 때 가스화기내의 반응성 유동장을 해석하였다. 입자크기에 대한 영향을 고려하기 위해 미분탄 입자를 40$\mu\textrm{m}$, 60$\mu\textrm{m}$, 80$\mu\textrm{m}$ 및 100$\mu\textrm{m}$의 크기로 각각 나눈 경우와 이들 4종류의 입자를 균일하게 혼합한 경우에 대하여 전산모사하였다. 모사결과, 석탄 입자크기가 커질수록 재순환 영역이 커짐을 알 수 있었으며, 4종류의 입자가 균일하게 혼합된 석탄입자를 가스화시킨 경우 한 종류의 크기를 각각 사용했을 때와는 다른 형태의 재순환영역이 주입벽과 측면벽에 각각 양분되어 형성됨을 알 수 있었다. 입자 수밀도가 높은 자은 석탄입자가 가스화될 경우 다량의 산소와 산화반응이 일어나기 때문에 수밀도가 작은 커다란 석탄입자가 가스화될 경우보다 주입구 부분에서 더 높은 온도분포를 보였지만 가스화기의 하단부에서는 복사에 의한 열손실과 더불어 산소가 고갈되어 산소의 농도가 급격히 낮아짐으로 인해 석탄입자들과의 반응이 미비하게 일어나 상대적으로 큰 입자가 가스화된 경우보다 가스온도가 더 낮았다. 출구에서의 온도분포는 석탄입자의 크기가 40$\mu\textrm{m}$일 때 1,400-1,58$0^{\circ}C$, 60$\mu\textrm{m}$일 때 1.450-1,$700^{\circ}C$, 80$\mu\textrm{m}$일 때 1,000-1,74$0^{\circ}C$, 100$\mu\textrm{m}$일 때 1,630-1,79$0^{\circ}C$ 그리고 4종류가 균일하게 섞였을 때 1,500-1,68$0^{\circ}C$로 각각 예측되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제27권1호
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• pp.95-104
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• 2003

The objective of this work is to investigate the turbulent reacting flow in a three dimensional combustor with emphasis on thermal NO emission through a numerical simulation. Flow field is analyzed using the SIMPLE method which is known as stable as well as accurate in the combustion modeling, and the finite volume method is adopted in solving the radiative transfer equation. In this work, the thermal characteristics and NO emission in a three dimensional combustor by changing parameters such as equivalence ratio and inlet swirl angle have investigated. As the equivalence ratio increases, which means that more fuel is supplied due to a larger inlet fuel velocity, the flame temperature increases and the location of maximum temperature and thermal NO has moved towards downstream. In the mean while, the existence of inlet swirl velocity makes the fuel and combustion air more completely mixed and burnt in short distance. Therefore, the locations of the maximum reaction rate, temperature and thermal NO were shifted to forward direction compared with the case of no swirl.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2001년도 춘계 학술대회논문집
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• pp.189-194
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• 2001

In this paper, non-reacting and reacting flowfields were computed using a preconditioned Navier-Stokes solver. The preconditioning technique of Merkle et al. and TVD scheme or Chakravarthy and Osher was employed and the results obtained using developed code have a good agreement with the previous results and experimental data. The preconditioned Wavier-Stokes equation set with low Reynolds number $\kappa-\epsilon$ equation and species continuity equations, are discretized with strongly implicit manner and time integrated with LU-SSOR scheme. For the purpose of treating unsteady problem the duel-time stepping scheme was employed. For the validation of the code in incompressible flow regime, steady driven square cavity flow was considered and calculation result shows reasonably good agreement with the result of incompressible code. Shock wave/boundary layer interaction problem was considered to show the shock capturing performance of preconditioned-TVD scheme. To validate unsteady flow, acoustic oscillation problem was calculated, and supersonic premix flame of $H_2$-air reaction problem which is calculated with turbulence model, 9-species/18-reaction step reaction model, shows reasonable agreement with the previous results. As a result, the preconditioning method has an advantage to calculate incompressible and compressible flow through one code and preconditioned solver easily developed from standard compressible code with minor efforts. But additional computational time and computer memory is required due to preconditioning matrix.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권5호
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• pp.414-420
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• 2010

본 연구에서는 천음속 날개/동체 모텔에 대한 축소모델 (Reduced Order Model; ROM)의 정확성을 검증하고, Proper Orthogonal Decomposition(POD)을 이용한 최적설계를 통해 그 효율성을 검토하였다. full order 공력해석을 통한 Snapshot을 추출하기 위해 삼차원 오일러 방정식을 이용하였으며, 이들 Snapshot들을 통해 날개/동체 모델 주위 유동장의 거동을 모사하는 POD의 기저벡터를 계산 하였다. 이러한 과정을 거쳐 구축된 축소모텔은 6개의 Case들로 검증하였으며, 그 결과 ROM을 이용해 관심영역에 대한 유동장의 예측을 할 수 있다는 것을 확인하였다. 그리고 ROM을 통한 날개/동체 모델의 최적설계를 수행 하였으며, 그 결과는 반응면모델 (Response Surface Model; RSM)을 이용한 최적설계 결과와 비교 하였다. 이를 통해 ROM을 바탕으로한 최적설계가 RSM을 이용한 것보다 효율적임을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권8호
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• pp.589-595
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• 2020

본 연구에서는 부분예혼합 가스터빈 연소기에 대한 대와류모사(LES)가 이루어졌다. 연료 조성에 따른 연소기 내의 유동특성 연구를 위하여 서로 다른 4개의 수소 조성이 고려되었다. 시뮬레이션 결과의 적절성을 확인하기 위해서 화염 구조 및 속도장에 대한 실험결과와의 비교가 선행되었다. 해석 결과에 따르면 연소기 내의 부분예혼합 화염구조가 수소 조성에 크게 영향을 받음이 나타났다. 연료 내 수소 조성이 증가함에 따라 화염구조는 짧고 굵게 형성이 되었으며, 이에 따라 벽면에 미치는 영향이 감소하였다. 수소 조성에 따른 연소기 벽면의 재순환 영역의 변화가 이어서 조사되었으며 연료 조성의 영향이 논의되었다. 종합해 보았을 때, LES 기법과 연소모델을 사용한 수치해석이 연료 조성에 따른 반응성 유동장을 정확하게 예측할 수 있음이 확인되었다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2012년도 춘계학술논문집 1부
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• pp.356-359
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• 2012

SNCR 기술은 SCR에 비해 탈질 효율은 떨어지지만 촉매없이 고온 배출가스에 NH3 또는 요소수를 직접 분사하여 질소와 물로 환원시키는 방법이므로 초기 투자비 및 운영비가 적어 최근 국내 대다수의 소각장, 산업용 보일러 등에 널리 적용되고 있다. 단, SNCR 기술은 급격한 온도 강하나 접근의 불용이성, 불균일한 혼합, 액적의 증발시간 지연, 불균일한 운전 조건 등의 영향을 크게 받으며, 특히 반응 온도가 가장 중요한 변수로서 최적 반응 온도 영역대가 약 800~$1,000^{\circ}C$라는 점에서 이상적인 반응 온도 조건을 찾아서 환원제를 분무하는 것이 매우 중요하다. 이에 본 연구에서는 열유동 전산해석을 통해 스토커식 소각로의 폐기물 성상별 화염 온도 분포를 예측하고 적정 반응 온도 영역을 확인하여 요소수 주입 고도를 선정, 폐기물 성상별 분무 조건을 확립하고자 수치 해석적 연구를 수행하였다. 폐기물 성상(고질/중질/저질 폐기물)별로 화염 온도를 예측한 결과, 최적 반응 온도 영역대가 약 800~$1,000^{\circ}C$, 폐기물 성상의 심한 변화 때문에 소각로의 효율적인 연소 조건 제어에 어려움 등을 고려하여 약 700~$1,000^{\circ}C$ 온도 영역대를 환원제 분무 온도로 선정하였다. 폐기물별로 발열량에 따른 화염 온도가 모두 다르기 때문에 환원제 분무 위치를 3지점으로 선정하여 각 지점별로 분무 운전 조건을 확립하였다.

• 한국음향학회지
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• 제18권7호
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• pp.56-66
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• 1999

일반 내연기관이나 산업용로, 로켓 엔진 등의 기본적인 형상이라고 할 수 있는 관형 연소기에서 발생하는 연소 소음은 열-음향 되먹임 현상에 의해 야기되는 형태가 지배적이며. 심할 경우 시스템의 파괴를 야기할 수도 있는 중요한 문제이다. 본 연구에서는 열-음향 진동중에서도 열-기인 음향 진동으로 분류될 수 있는 현상에 초점을 맞추어 유동장, 음향장 및 연소 반응을 수치적으로 해석하여 여러 주어진 조건에 따른 정상적인 해석뿐만 아니라 음압 수준이나 기본 주파수 예측과 같은 정량적인 결과 도출을 효과적으로 수행할 수 있는 수치적 기법의 개발을 목적으로 하였다. 다양한 당량비를 가진 혼합기에 대해 수치 해석을 수행한 결과 실험 측정치의 경향과 잘 일치할 뿐만 아니라 정량적인 면에서도 상당히 정확한 예측을 할 수 있음을 확인하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 춘계학술대회
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• pp.1475-1480
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• 2004

Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) process uses unique property of plasma to modify surfaces and to achieve the high deposition rates. In this study, a vertical thermal RF-PECVD (Radio Frequency-PECVD) reactor is modeled to investigate thermal flow and the deposition rates with various shapes of the showerhead. The showerhead in the CVD reactor has the shape of a ring and gases are injected in parallel with the susceptor, which is a rotating disk. In order to achieve the high deposition rates, we have simulated the thermal flow fields in the reactor with several showerhead models. Especially the effects of the number of injection holes and the rotating speed of the susceptor are studied. Using a commercial code, CFDACE, which uses FVM (Finite Volume Method) and SIMPLE algorithm, governing equations have been solved for the pressure, mass-flow rates and temperature distributions in the CVD reactor. With the help of the Nusselt number and Sherwood number, the heat and mass transfers on the susceptor are investigated. In order to characteristics of measure the flatness of the layer, furthermore, the relative growth rate (RGR) is considered.

• 한국추진공학회지
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• 제17권4호
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• pp.73-80
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• 2013

장거리 극초음속 비행체에 적용 가능한 유일한 냉각방안으로 알려져 있는 흡열연료 적용기술을 개발하기 위하여 흡열반응에 의해 분해된 연료의 분사 및 연소특성에 대한 연구사례를 살펴보았다. 흡열반응을 거친 연료가 연소실에 분사될 때 처해지는 초임계 상태의 분사 특성, 초임계 연료가 초음속 유동장에 분사될 때의 공기혼합 특성 등에 관한 연구사례를 살펴보았고, 연소특성으로서 점화지연시간 및 화염전파 속도에 미치는 영향, 초음속 연소실에서 연소될 때의 연소효율 상승 연구사례 등을 살펴보았다. 국내에서 수행된 흡열연료 관련 연구동향을 살펴보았다.