• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.17 no.3
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• pp.21-29
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• 2013

Turbulent flow and thermal fields of gaseous hydrogen/liquid oxygen flames at supercritical pressure are investigated by turbulence models. The modified Soave-Redlich-Kwong (SRK) EOS is implemented into the flamelet model to realize real-fluid combustions. For supercritical fluid flows, the modified pressure-velocity-density coupling are introduced. Based on the algorithm, the relative performance of six convection schemes and the predictions of four turbulence models are compared. The selected turbulence models are needed to be modified to consider various characteristics of real-fluid combustions.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2010.05a
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• pp.150-155
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• 2010

Liquid rocket injectors play crucial roles on propulsive performance, combustion stability, and heat transfer characteristics. Nevertheless, their developments have mainly relied on empirical methods and expensive hot-firing tests due to lack of fundamental understanding of high pressure combustion phenomena in the near-injector regions. The present study was motivated by recent efforts to develop reliable modeling of liquid rocket combustion. The turbulent combustion model based on the flamelet concept has been extended to take into account real-fluid behaviors occurred at supercritical pressures, and validated against measurements for a cryogenic nitrogen injection, a non-premixed turbulent jet flame at atmospheric pressure, and a LOx/$GH_2$ coaxial shear injector at a supercritical pressure.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2010.11a
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• pp.85-88
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• 2010

This study has been mainly motivated to numerically model the supercritical mixing and combustion processes encountered in the liquid propellant rocket engines. In the present approach, turbulence is represented by the extended $k-{\varepsilon}$ turbulence model. To account for the real fluid effects, the propellant mixture properties are calculated by using SRK (Souve-Redlich-Kwong) equation of state. In order to realistically represent the turbulence-chemistry interaction in the turbulent nonpremixed flames, the flamelet approach based on the real fluid flamelet library has been adopted. Based on numerical results, the detailed discussions are made for the real fluid effects and the precise structure of gaseous methane/liquid oxygen coaxial jet flame.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.27-27
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• 2021

세굴은 유체와 유사의 상호작용으로 발생하는 중요한 자연 현상 중 하나로, 구조 및 지반 붕괴, 홍수, 생태계 파괴 등의 문제를 야기할 수 있다. 이러한 세굴 현상을 예측하기 위해 많은 수치적 연구가 진행되어왔지만, 대부분의 연구가 기존 격자기반방법인 유한체적법 (FVM)과 개별요소법 (DEM)이 연성된 모델을 이용하였고, 이는 격자 의존도로 인한 정확도와 효율성의 문제점을 보였다. 해결책으로 입자기반 유체해석 방법인 약압축성 SPH (WCSPH)와 개별요소법의 결합모델을 이용한 모의가 연구되어 왔지만, 단순 밀도차를 활용한 유체해석방법이 압력의 불안정성을 야기하여 유사의 운동에도 영향을 주는 결과를 보였다. 또한, 개별요소법의 특성상 모의 입자의 크기를 실제 실험 입자의 크기와 동일하게 설정하면서 입자수가 지나치게 증가해 계산의 효율성이 현저히 낮아지게 되었고, 이로 인해 실제 자연 지형에 적용하는데 어려움을 보여주었다. 본 연구에서는 향상된 세굴 수치모의해석을 위해 반복법을 통해 안정적인 유체 압력을 계산하는 비압축성 SPH (ISPH)와 개별요소법을 연성한 ISPH-DEM 모델을 사용하였다. 또한, 계산속도 향상을 위해 하나의 입자가 다수의 작은 입자의 움직임을 대표하는 Coarse-grained 방법을 적용하여 기존 모델을 개선하였다. 개선된 모델을 NFLOW ISPH PURPLE 소프트웨어를 이용하여 세굴 현상을 수치 모의하였고 실험 결과와 검증을 진행한 결과, 세굴의 깊이, 너비, 형상 등을 비교하였을 때 약 10% 이내의 오차를 보였고, Coarse-grained 방법을 통한 입자 수 감소로 최소 13배 증가된 해석 속도를 보였다. 이를 통해 본 연구에서 제시된 모델이 실제 자연 지형에서의 적용가능성을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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• 2002.03a
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• pp.443-450
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• 2002

본 논문에서는 미국토목학회(ASCE)의 사장교에 대한 첫번째 벤치마크 문제를 이용하여 제어-구조물 상호작용을 고려한 새로운 반능동 제어 기법을 제안하였다. 이 벤치마크 문제에서는 2003년 완공 예정으로 미국 Missouri 주에 건설 중인 Cape Girardeau 교를 대상 구조물로 고려하였다. Cape Girardeau 교는 New Madrid 지진구역에 위치하고, Mississippi 강을 횡단하는 주요 교량이라는 점 때문에 설계단계에서부터 내진 문제에 대하여 자세하게 고려되었다. 상세 설계 도면을 기반으로 하여 교량의 전체적인 거동 특성을 정확하게 나타낼 수 있는 3차원 모델이 만들어졌고, 사장교의 제어 성능에 관련된 평가 기준이 수립되었다. 본 연구에서는 제어 가능한 유체 감쇠기에 속하는 MR 유체 감쇠기를 제어 장치로 제안하였고, 기존 연구에서 MR 유체 감쇠기를 포함한 구조물의 제어에 효율적이라고 검증된 clipped-optimal 알고리듬을 제어 알고리듬으로 사용하였다. 또한, 실제 규모의 MR 유체 감쇠기 실험 결과를 이용하여 수치해석에 이용할 수 있는 동적 모델을 개발하였다. MR 유체 감쇠기는 제어 가능한 에너지 소산장치이며 구조물에 에너지를 가하지 않기 때문에 제안된 제어 기법은 한정입출력 안정성이 보장된다. 수치해석을 통해, MR 유체 감쇠기를 이용한 반능동 제어 기법이 사장교의 응답 감소에 효과적인 방법임을 증명하였다.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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• v.38 no.1
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• pp.45-52
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• 2001

The proximal isovelocity surface area (PISA) method is an effective way of measuring the regurgitant blood flow rate in the mitral valve. This method defines the modelling required to describe the geometry of the isotach of the PISA. In the normal PISA flow model, the flow rate is calculated assuming that the surface of the isotach is either hemispherical or non-hemispherical numerically. However, this paper evaluated the estimate flow rate using a direct surface subdivision flow model based on the height field after isotach extraction using a region-based scheme. To validate the proposed method, the various PISA flow models were compared using pusatile color Doppler images with flow rates ranging from $30\;cm^3/sec\;to\;60\;cm^3/sec$ flow rate. Whereas the hemispherical flow model had a mean value of $29\;cm^3/sec$ and underestimated the measured flow rate by 35%, the proposed model and non-hemispherical model produced a c;ame mean value of $45\;cm^3/sec$, moreover, both flow models produced a similar pulsatile flow rate.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.12 no.6
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• pp.1438-1449
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• 1988

An analysis of radiative heat transfer has been conducted on axisymmetric finite cylindrical media. It is assumed that the temperature in the media is uniformly distributed and the boundaries are diffusely emitting and reflecting at a constant temperature. The scattering phase function is represented by the delta-Eddington approximation to account for highly forward scattering by particulates just as in the combustion system. Exact numerical solutions are obtained by Gaussian quadrature method and compared with P-1 and P-3 approximation solutions to verify their engineering application limit. The effects of optical thickness, scattering albedo, wall emissivity and aspect ratio are investigated. The results show that P-3 approximation is found to be in good agreement with the exact solution.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2011.04a
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• pp.89-92
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• 2011

The modeling of thermodynamic non-idealities and transport anomalies is a crucial prerequisite to realistically simulate the mixing and combustion processes of liquid propellants injected above critical pressures. This study has developed a specific set of subroutines to calculate the thermodynamic and transport properties based on the generalized cubic equation of state (EoS) in a coupled manner with the standard chemical kinetics packages (Chemkin). The existing flamelet analysis code is extended with the real-fluid package and applied to numerical investigation of local flame structures of kerosene and liquid oxygen at high pressure conditions relevant to the actual rocket engines.

• Journal of the KSME
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• v.29 no.4
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• pp.360-375
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• 1989

이 논평에서는 수치해석에 관련된 국내의 난류모델의 연구현황을 살펴보았다. 국내에서 연구가 많이 되었던 혼합거리모델, R, .epsilon. 2차방정식모델, 대수응력모델의 연구현황을 주로 살펴 보았다. 국내에서는 아직 연구인력이 적기 때문에 꼭 필요한 부분이지만 연구가 되지 않은 부 분이 많았으며 현재 연구가 되고 있는 부분도 그 연구량이 적은 형편이다. 앞으로 전산유체역 학에 의해 열유체기계내의 복잡한 난류유동을 해석하여 기계설계와 운전을 개선하는데 활용하기 위해서는 더욱 많은 연구가 요구된다. 그 중에서 특히 더 관심을 갖고 연구될 분야를 열거 해 보면 (1) 벽면부근의 저 레이놀즈 R, .epsilon. 방정식모델과 대수응력모델에 관한 연구 (2) 복잡한 3차원유동을 정확히 해석할 난류모델 개발에 관한 연구 (3) 복잡한 난류유동에서 열전 달모델에 관한 연구 (4) 레이놀즈응력모델에 관한 연구 (5) Large Eddy Simulation에 관한 연구를 들 수 있다. 이들 연구에서는 난류모델의 물리적 의미에 관한 이론적 연구와 이 모델들 을 여러 경우의 실제유동에 적용하여 검증하는 연구가 병행되어야 할 것이다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2010.11a
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• pp.729-732
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• 2010

The present study has been motivated by the development of a reliable numerical methodology for simulation of kerosene/LOx coaxial swirl injectors. To deal with thermodynamic non-ideality and anomalies of transport properties pronounced at supercritical pressures, a set of subroutine libraries has been constructed based on the cubic equations of state, and applied to an existing flamelet analysis code. For computational efficiency, two-dimensional axisymmetric RANS formulation with swirl was adopted and validated successfully against an isothermal coaxial swirling jet. For the actual problem with high pressure combustion, however, numerical results show that the RANS models yield excessive production of turbulence probably due to high density gradient magnitude in the vicinity of mixing layer of swirling film flow, and imply strongly further improvement of the turbulence models.