• Journal of computational fluids engineering
• /
• v.7 no.3
• /
• pp.17-26
• /
• 2002

Computational fluid dynamic(CFD) analysis has been frequently applied to the waste incinerators to understand the flow performance for various design and operating parameters. Since the computational modeling inevitably requires many simplifications and complicated sub-models, validity of the results should be carefully evaluated. In this study, major computational modeling and procedure of usual simulation methods for the grate-type waste incinerators were assessed. Usual simulation method does not explicitly incorporate the waste combustion, simply by assuming the combustion gas properties from the waste bed which is treated as an inlet plane. However, effect of this arbitrary assumption on the overall flow pattern is not significant, since the flow pattern is dominated by strong pattern of jet flows of the secondary air. Thus, this method is valid in understanding the effect of flow-related parameters. In analyzing the results, deriving conclusive information directly from temperature and chemical species concentration should be avoided, since the model prediction for the gaseous reaction and the radiation reveals significant discrepancies against the actual phenomena. Use of quantitative measures such as residence time is very efficient in evaluating the flow performance.

• Journal of computational fluids engineering
• /
• v.15 no.1
• /
• pp.1-8
• /
• 2010

RCCS is a passive safety-related system that removes the decay heat of VHTR when normal decay heat removal systems are in failure. Understanding thermo-hydraulics of RCCS is important to design a safer VHTR. RCCS consists of 292 cooling panels, which are placed in the reactor cavity. The layout of RCCS gives an idea that, for CFD simulations, cooling panels can be assumed to be one annulus tube. This assumption can reduce significantly the computational time, especially for the unsteady simulation. To simulate RCCS in an axisymmetric manner, three models were suggested and compared. Each model has (1) the same outer radius, (2) the same cross-sectional area (3) the same pressure drop, respectively, as the RCCS cooling panels. The steady-state simulation was conducted with these three models and the DO radiation model. It is found that over 90% of the heat from the outer wall of the reactor pressure vessel is transported to the RCCS by radiative heat transfer. The simulation with the third model, which has the same pressure drop as the design, estimates the closest wall temperature profiles to a thermo-hydraulic code, GAMMA+, result.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
• /
• 2011.05a
• /
• pp.124-128
• /
• 2011

The heat transfer rate in an oven is very important for the quality of cooking food. For a robust performance design in an electric oven, forced convection has been used rather than natural convection, in bake and convection mode. Forced convection heat trans for in a vented electric oven has been numerically evaluated using the commercial software FLUENT. CFD modeling of the electric oven involves three-dimensional, steady state, MRF fan model and DO radiation model. In this study, the electric oven cavity and fan modules are not simplified. Other research shows that the boundary condition can often lead to non-physical solutions, such as reverse flaw at the top vent. To remove this non-physical solution, control volume has been expanded at the nearby vent. This numerical analysis has been performed with dedicated experimental support. The results show that there is less than a 2.2% difference between the simulation and experimental data for the temperature profile of food. From this research we can use this oven simulation technique to make a better convection system in an electric oven.

• Journal of computational fluids engineering
• /
• v.19 no.1
• /
• pp.1-6
• /
• 2014

Since experiments on the actual operational status are said to be very impractical because of their economic and repeatability problems, it is difficult to understand the thermal profiles of aerospace or military equipments. Thus, the CFD codes with considering the radiation heat transfer are used to compensate the defect. In case, analyzing the radiation exchanges between the object surfaces are very important. Because the temperature and the IR signal distributions of the object surface are significantly affected by the radiative heat transfer. To achieve accurate thermal radiation exchange between surfaces, it is important to calculate the radiation view factor precisely. Finer subdivision of meshes can be used to increase the accuracy of radiation view factor, but if the mesh is subdivided infinitely, the time required for calculation increases significantly and thus decreasing the efficiency. If the subdivision is not sufficient, assurance of accuracy is not guaranteed. In this paper, optimal mesh subdivision method using the solid angle has been successfully tested and found to be useful in increasing the efficiency of calculating the shape factors.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
• /
• v.41 no.8
• /
• pp.553-561
• /
• 2017

The main motivation for this study was to establish a CFD-based procedure for the analysis of heating characteristics, particularly in industrial furnaces. As certain open-source software packages have gained popularity in dealing with complex industrial problems, the OpenFOAM framework was selected for further development of advanced physical models to meet industrial requirements. In this study, the newly developed comprehensive model was applied to simulate physical processes in the full-scale horizontal furnace of a continuous galvanizing line (CGL). The numerical results obtained indicate that the current approach predicts heating characteristics reasonably well. It was also found that radiative heat transfer plays a dominant role in heating the moving strip. To improve the predictability of our method, further work is required to model the turbulence-chemistry interaction realistically, as well as to impose a physically correct thermal wall boundary condition.

• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
• /
• v.45 no.1
• /
• pp.63.3-64
• /
• 2020

수소 라이먼 알파선은 관측이 어려운 외부은하의 성간 물질이나 성운 주위의 물질의 운동학적, 기하학적 상태를 알려주는 지표이다. 특히 라이먼 알파 방출 스펙트럼의 두 최고점에서 측정한 선속도 차이는 물질의 수축, 팽창 여부에 영향을 받기 때문에 은하의 역학적 특성을 연구하는 데에 있어 새로운 도구로서 각광받고 있다. 관측에서 얻어지는 은하들의 선속도 차이는 100km/s에서 800km/s까지 넓은 영역에서 존재한다. 선행 분자구름 규모의 연구에서 얻어진 선속도 차이는 상대적으로 작은 선속도 차이(148.54km/s)를 가진다. 그래서 이 연구에서는 더 큰 규모인 은하에서 라이먼 알파 선속도 차이를 확인하고 은하내 물리량의 영향을 알아보았다. 이 연구에서는 복사유체역학 시뮬레이션 코드 RAMSES-RT를 활용한, 각각 다른 물리량을 가진 은하 시뮬레이션 결과를 활용하였다. 은하 내 가스의 비율, 금속함량비를 다르게 하였으며, 각 시뮬레이션들은 몬테- 카를로 공진선 복사전달 코드 RASCAS를 이용하여 라이먼 알파선의 복사 과정을 계산하였다. 첫 번째로 기준 은하 시뮬레이션과 분자구름 시뮬레이션(Kimm+19)의 결과를 비교한 결과 148.54km/s에서 221.76km/s로 선속도 차이의 평균 값이 상승한 것을 확인하였다. 이는 성간 물질의 존재 유무의 차이로 인한 것이다. 은하 내 가스의 금속함량비를 증가시킨 경우, 은하 내 먼지량과 젊은 별들이 별 생성 구름에 머무는 시간이 증가하기 때문에 기준 은하와 비교하여 선속도 차이가 작아졌다.(206.9km/s) 반면 은하의 가스량을 증가시켯을 때는 산란 횟수 증가로 인한 상대적으로 큰 선속도 차이(298.51km/s)를 확인할 수 있었다. 또한 기준은하에 대해, 난류의 효과를 포함하여 선속도 차이를 비교한 결과, 선속도 차이는 (308.8km/s)상승하였다. 이를 통해 성간 물질의 물리량 차이만으로는 400km/s 이상의 큰 선속도 차이를 만드는 것은 어렵다. 관측에서 보이는 400km/s 이상의 몇몇 큰 선속도 차이의 은하를 위해서는 이 시뮬레이션에 포함되지 않은 성운 주위의 물질과 같은 부분이나, 은하 합병과 같은 극한의 상황이 필요할 것이다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
• /
• v.34 no.5
• /
• pp.553-561
• /
• 2010

A medium-scale helium loop that can simulate a VHTR (very-high-temperature reactor) is now under construction at the Korea Atomic Energy Research Institute. The heaters of the test helium loop electrically heat helium fluid up to $950^{\circ}C$ at pressures of 1 to 9 MPa. To optimize the design specifications of the experimental helium loop, the conjugate heat transfer in the high-temperature helium heater was analyzed by performing a CFD simulation. The analysis results indicate that the maximum temperature does not exceed the allowable limit. It is confirmed that the thermal characteristics of the loop with the given geometry satisfy the design requirements.

• Proceedings of the KIEE Conference
• /
• 2002.07b
• /
• pp.747-749
• /
• 2002

초전도 마그네트 시스템의 냉각방법 중, 액체 헬륨등의 극저온 유체를 이용한 액체냉각방식이 극저온 냉동기를 이용한 직접 전도냉각 방식에 비해 신뢰도가 높은 열적 안정성으로 인하여 현재도 많은 초전도 마그네트 시스템이 액체냉각방식을 이용하고 있다. 그러나, 고가의 극저온 액체의 재충전으로 인하여 경제성이 낮고 취급이 불편한 단점이 있다 이러한 액체냉각방식의 단점을 보완하고자 극저온 유체를 시스템 안에서 직접 응축하여 재충전을 하지 않는 재응축형 시스템을 개발하여 실험하였다. 실험에 사용한 초전도 마그네트 시스템은 상온보아 1270 mm. 최대자장 0.3 T로 설계되었고, 금속 전류도입선과 HTS 전류도입선을 복합적으로 사용하였으며, 복사차폐막 냉각용 극저온 냉동기와 헬륨 재응축용 극저온 냉동기를 사용하였다. 초전도 마그네트는 200 A에서 1600 gauss의 자장으로 운전하였고 극저온 용기에서는 0.05 bar의 압력으로 액체 헬륨이 증발하지 않고 유지되었다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
• /
• 2008.03b
• /
• pp.109-112
• /
• 2008

In this work, a mathematical heat transfer model of a walking-beam type reheating furnace that can predict the formation and growth of the scale layer, which is produced due to oxidative reaction between the furnace oxidizing atmosphere and the steel surface in the reheating furnace, has been developed. The model can also predict the heat flux distribution within the furnace and the temperature distribution in the slab and scale throughout the reheating furnace process by considering the heat exchange between the slab and its surroundings in the furnace, including radiant heat transfer among the slabs, the skids, the hot gases and the furnace wall as well as the gas convection heat transfer in the furnace. Using the model developed in this work, the effects of the scale layer on the heat transfer characteristics and temperature behavior of the slab is investigated. A comparison is also made between the predictions of the present model and the data from an in situ measurement in the furnace, and a reasonable agreement is founded.

• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
• /
• 2017.04a
• /
• pp.170-170
• /
• 2017

기후변화 따른 스마트팜 돈사 외부 환경의 변화에 대응하고, 사육 환경을 능동적으로 개선하기 위한 연구가 수행 중이다. 돈사 내 열전달 요소 간 상호 역학성 분석을 위해서 고려해야할 사항은 입기구, 보온 등, 열풍기, 단열제, 위치, 방향, 돈사의 연평균 온도, 습도, 연중 일사량, 가축의 열복사 등 상호 복잡하게 연관되어 있는 물리량이다. 돈사 전체 열손실, 자연발생 에너지량, 강제발생 에너지량, 난방용량 등을 고려한 순간 열부하 산정을 위한 여러 방법 중 우선적으로 CFD(Computational Fluid Dynamics)를 이용하였다. 순간 열부하 산정을 위한 해석 도구 선정에 있어서 다양한 유체 및 기체 전산 유체역학 Solver(Fluent, Open-FOAM, Blender)를 고려하였다. 공간 Mech를 수행하기 위한 도구로는 공개 소프트웨어 인 FreeFem++ 3.51-4 (http://www.freefem.org)를 이용하였다. 이 과정에서 일부 기체 (암모니아)의 농도를 난수로 변화시키는 기법을 적용하여 가상적으로 돈사의 환경을 Pseudo 시뮬레이션 하였다. 결과적으로 Fluent에 비하여 OpenFOAM을 이용하여 얻은 열유동의 방향(속도)과 크기 백터가 상대적으로 크게 나타났다. Fluent가 시계열 상에서 혼합 기체 물리량 변화를 무시할 수 있는 안정되고 균일한 환경에 적합하기 때문인 것으로 판단되었다. Blender의 경우 Lattice Boltzmann methods 과 Smoothed-particle hydrodynamics 방법을 이용한 유체/입자 동력학 모델링을 제공함에 있어 시각적 효과를 강조하는 기능에 중점을 두었다. Fluent와 Blender에서 제공하는 해석 연산 모듈의 정확성 검증을 위해선 공간 분해능을 높인 정밀 계측 시스템을 이용하여 검증할 필요가 있다. Open-FOAM를 이용한 열부하 분석 수행이 상대적으로 높은 절대값을 보이는 특성은 열부하 제어 시스템의 Overshoot를 유발할 가능성이 있으므로 이에 대한 해석 모델의 보정이 추가적으로 필요할 것이다. CFD의 한계인 시간 복잡도를 낮추고 상대적으로 높은 시계열 분해능을 확보할 경우 돈사 내 환기시스템에 맞는 소요 환기량 실시간 산정이 가능해지고 외부기상 및 돈사내부 복사열을 활용함과 동시에 돈군 순환에 상응하는 실시간 열부하 관리 시스템 도출이 가능할 것이다.