• 한국자동차공학회논문집
• /
• 제14권5호
• /
• pp.9-16
• /
• 2006

The present study is to simulate coolant flow in IC engine cooling passages under subcooled nucleate boiling conditions and investigate thermal stress analysis of the solid part. To consider nucleate boiling heat transfer effect, Chen's empirical formula is used through user subroutine programing in CFD code and then nucleate boiling model is compared with Robinson's experimental results, which shows reasonable agreement. This Chen's nucleate boiling model is applied to single cylinder IC engine model and we do cylinder liner thermal stress analysis using commercial FEM code.

• 대한기계학회논문집
• /
• 제9권4호
• /
• pp.518-527
• /
• 1985

대류-대류의 복합 열전달 문제를 유한차분법을 사용하여 수치적으로 연구하였다. 아래로부터 가열되는 직사각형 공동 내에서의 자연 대류와 공동 위쪽의 외부 난류 경계층 유동이 복합된 경우의 열전당 현상을 고려하였다. 두개의 서로 다른 모우드의 대류가 온도 분포가 미리 알려져 있지 않은 얇은 수평평판에 의해 분리되어져 있다는 점이 본 논문의 특이점이다. 수치적 해석은 Reynolds 수와 Grashof 수 및 공동의 기하학적 종횡비의 매개 변수적 효과가 발견되도록 행하여 졌다. 외부 난류 경계층 유동의 강도에 따라 공동 내에서의 유동 형태가 변할 수 있음을 알았다. 즉 내부 부력 세포의 회전 방향은 외부 유동의 존재에 의해 특성적으로 정해지며 공동 내의 유동 세포의 수는 Grashof 수가 증가 할수록 많아진다.

• 한국유체기계학회 논문집
• /
• 제18권3호
• /
• pp.38-45
• /
• 2015

In this study, two computational methodologies were compared to consider an effective conjugate heat transfer analysis technique for the cooled vane with thermal barrier coating. The first one is the physical modeling method of the TBC layer on the vane surface, which means solid volume of the TBC on the vane surface. The second one is the numerical modeling method of the TBC layer by putting the heat resistance interface condition on the surface between the fluid and solid domains, which means no physical layer on the vane surface. For those two methodologies, conjugate heat transfer analyses were conducted for the cooled vane with TBC layer having various thickness from 0.1 mm to 0.3 mm. Static pressure distributions for two cases show quite similar patterns in the overall region while the physical modeling shows quite a little difference around the throat area. Thermal analyses indicated that the metal temperature distributions are quite similar for both methods. The results show that the numerical modeling method can reduce the computational resources significantly and is quite suitable method to evaluate the overall performance of TBC even though it does not reflect the exact geometry and flow field characteristics on the vane surface.

• 한국유체기계학회 논문집
• /
• 제18권2호
• /
• pp.60-66
• /
• 2015

Conjugate heat transfer analysis was performed to investigate the flow and cooling performance of the high pressure turbine nozzle of gas turbine engine. The CHT code was verified by comparison between CFD results and experimental results of C3X vane. The combination of k-${\omega}$ based SST turbulence model and transition model was used to solve the flow and thermal field of the fluid zone and the material property of CMSX-4 was applied to the solid zone. The turbine nozzle has two internal cooling channels and each channel has a complex cooling configurations, such as the film cooling, jet impingement, pedestal and rib turbulator. The parabolic temperature profile was given to the inlet condition of the nozzle to simulate the combustor exit condition. The flow characteristics were analyzed by comparing with uncooled nozzle vane. The Mach number around the vane increased due to the increase of coolant mass flow flowed in the main flow passage. The maximum cooling effectiveness (91 %) at the vane surface is located in the middle of pressure side which is effected by the film cooling and the rib turbulrator. The region of the minimum cooling effectiveness (44.8 %) was positioned at the leading edge. And the results show that the TBC layer increases the average cooling effectiveness up to 18 %.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제41권11호
• /
• pp.874-882
• /
• 2013

한국형발사체(KSLV-II) 각 단 엔진의 연료로 사용되는 케로신(Jet A-1)은 추력실 재생냉각 및 연료 막냉각 과정에서 냉각유체로도 기능하게 된다. 본 연구에서는 Jet A-1의 열물리적 특성을 재현하기 위한 대체 혼합물 모델을 선정하고, SUPERTRAPP(NIST SRD4)을 이용하여 초임계압 영역을 포함하는 고압 영역에서 모델 연료의 열역학적 전달 상태량을 예측하였다. 측정값과의 비교 결과 액체로켓 엔진 추력실의 복합 열전달 해석 수행 시 Jet A-1 상태량을 추출하기 위한 데이터베이스로 활용 가능한 것으로 판단되며, 향후 연소 시험 결과와의 비교를 통하여 케로신 대체 모델의 상태량 정보를 이용한 재생냉각 추력실의 연소 냉각 성능 통합 해석 결과를 지속적으로 검증해 나갈 계획이다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제29권5호
• /
• pp.509-518
• /
• 2005

Liquid film thickness in laminar film condensation for flow over a flat plate generally is so thin that both fluid acceleration and thermal convection within the liquid film can be neglected. An integral solution method is proposed to solve the conjugate problems of laminar film condensation and heat conduction in a solid wall. It is found that approximate solutions of the governing equations involve four physical parameters to describe the conjugate heat transfer problem for laminar film condensation. It is shown that the effects of interfacial shear. mass transfer and local heat transfer are strongly dependent on the thermo-physical properties of the working fluids and the Jacob number.

• 대한기계학회논문집
• /
• 제15권5호
• /
• pp.1706-1716
• /
• 1991

본 연구에서는 혼합대류하는 연직원통휜 열전달에 미치는 복사효과에 Rossel- and 근사해법을 도입한 층류 경계층방정식과 휜 전도방정식을 동시에 해석하여 복사 -전도매개변수(radiation-conduction parameter) M, 대류-전도 매개변수(convectionc- onduction parameter) N$_{c}$, 부력매개변수(buoyancy force parameter) R$_{i}$ 그 리고 횡곡률 매개변수(transverse curvature parameter) .lambda.를 계산 파라미터로 하여 휜 최적설계의 기본이 되는 총열전단률, 무차원 국소등가열전달계수, 무차원 국소열플 럭스 및 휜온도분포를 계산할 수 있는 일반성있는 algorithm을 개발하고 휜 성능에 관 한 결과들을 제공함으로써, 좀 더 완전한 복사 열플럭스를 도입한, 다음 연구를 위한 범용의 기초자료를 얻는데 본 연구의 목적이 있다.

• 설비공학논문집
• /
• 제27권10호
• /
• pp.515-519
• /
• 2015

Conjugate heat transfer analysis for an ethylene furnace was carried out based on numerical simulation. Detailed distributions of velocity vectors, chemical species, and temperature inside the furnace are presented and discussed. Von Mises stress and heat flux at the tube surface were also evaluated to elucidate mechanisms regarding failure of the tube. Maximum stress was found at the upstream elbow of the tube, which did not coincide with the location of maximum heat flux. This implies that thermal stress at a steady state would not be a dominant component of the stress. Degradation of the material, as well as the system arrangement, should be considered in order to accurately predict the lifetime of the tube material in the furnace.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제48권2호
• /
• pp.127-134
• /
• 2020

고초음속 항공기는 초음속 비행 중 공력 가열에 의하여 높은 온도 환경에 노출되기 때문에 동체 및 날개 구조물은 더블 패널 형태의 열 차폐 구조로 설계하여 기체 내부로 높은 온도의 열이 전달되는 것을 막는다. 얇은 두께의 더블 패널 외피는 초음속 항공기의 고출력 엔진 소음과 제트 유동에 의한 음향 하중에 노출되어 음향 피로 손상이 발생할 수 있다. 따라서 열음향 복합 하중을 받는 초음속 항공기 외피 구조의 거동 확인과 피로수명 예측이 필요하다. 본 논문에서는 열음향 복합 하중을 모사할 수 있는 열음향 시험 장치를 설계/제작하여 열음향 하중이 적용되는 티타늄 시편의 열음향 시험을 수행하였다. 열음향 복합 하중에 의한 구조물의 동적 거동을 확인하였으며, 시편 단위 열음향 시험 결과와 유한요소해석 결과를 비교하여 해석 모델을 검증하였다.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제34권8호
• /
• pp.1051-1057
• /
• 2010

본 논문에서 유한차분법(FDM)과 유한요소법(FEM)을 연계하여 주조공정 해석을 수행하는 이종해석기법을 제안하였다. 수치해석기법으로는 FDM, FEM, BEM 등 다양한 기법이 있으며, 대부분의 공학문제는 각각의 현상에 적합한 수치해석기법을 사용하여 해석을 수행하고 있다. 일반적으로, FDM 또는 FVM 은 유동 및 열전달 해석에, FEM 은 열응력 해석에 많이 적용되고 있지만 복합적인 공학 문제를 해결하기 위해서 각각 수치해석기법을 연동한 해석의 필요성이 점점 증가하고 있다. 따라서, 본 논문에서는 3 차원 공간에서 FDM 을 사용하여 응고 및 열 전달 해석을 수행하고, 계산된 온도 데이터를 FEM 해석장에 적합하게 변환하여 열응력 해석을 수행하는 FDM/FEM연계해석 방법을 제시하였다. 그리고 제시한 해석방법을 주조 공정 해석에 적용한 결과, 요소생성 등의 해석작업과 해석속도 면에서 효율적으로 해석을 수행할 수 있었다.