고온고압에서 운전되는 IGCC용 분류층 석탄가스화기는 석탄에 포함된 회 성분을 대부분 용융 슬래그 형태로 가스화기 벽을 타고 흘러내리게 하여 가스화기 하부로 배출시킨다. 이러한 용융 슬래그를 원활하게 배출시키는 것은 가스화기의 안정적인 운전에 있어서 매우 중요하다. 본 연구에서는 슬래그 층 내의 물질수지, 운동량 및 에너지 보존을 고려하여 석탄가스화기내의 슬래그 거동을 해석할 수 있는 모델 식을 유도하였다. 유도된 슬래그 거동 모델 식들을 적용하고 가스화기의 형상을 고려하여 가스화기 내부에서의 슬래그 거동을 해석하였다. 또한 슬래그 물성치들인 슬래그 점도, 슬래그 비열, 슬래그 밀도, 슬래그 열전달 계수 등을 슬래그의 조성 변화에 따라 별도로 산정하여 슬래그 해석의 입력 데이터로 사용하였다. 슬래그에 첨가되는 석회석의 비율을 해석의 주요 변수로 사용하여 가스화기 하부에서 용융 슬래그 및 고체 슬래그 두께, 용융 슬래그 층 내부에서의 슬래그 점도분포 및 슬래그 속도분포 등 슬래그 거동의 주요 특성들을 예측하였다. 해석결과로 석탄에 석회석의 첨가량을 증가시키면 슬래그의 임계점도온도(temperature of critical viscosity)와 점도가 낮아지므로 가스화기 벽면에서의 용융 슬래그의 유동속도는 빨라지며, 고체 슬래그와 용융 슬래그의 두께가 감소하는 것을 정량적으로 확인할 수 있었다.
중력류 또는 밀도류는 주변 유체에 비해 상대적으로 밀도가 큰 유체가 밀도차에 의한 추진력으로 흐르는 것이다. 중력류의 수치모델링에는 두 가지 어려움이 있다. 즉, 적합한 지배방정식을 구성하여 적용하는 것 그리고 난류의 영향을 합리적으로 반영하는 것이다. 기존 중력류 해석을 위한 지배방정식들은 유체의 연속방정식과 운동량 방정식 그리고 밀도 또는 농도의 이송방정식을 조합하여 구성된다. 이들 지배방정식을 이용한 연구들은 대부분 두 유체 사이의 밀도차가 충분히 작아서 밀도 변동(variations)의 영향은 오로지 부력항에서만 유지된다는 Boussinesq 근사에 근거를 둔다. 그리고 이송방정식에서 밀도 또는 농도의 확산계수을 점성계수의 함수로 표현하기 위해서 Schmidt 수를 이용한다. 수치모델링에서 Schimdt 수는 상수값을 적용하지만, 이 값은 밀도의 연직방향 경사에 근거한 부력빈도(buoyancy frequency)와 난류량의 따라 큰 차이를 보이는 것으로 알려져있다. 한편, 표준 통계학적 난류모델과 벽함수를 적용한 수치모델링은 초기 중력에 의해서 무너지는(slumping) 단계를 넘어 관성력으로 추진되는 단계와 점성 효과가 지배적인 단계에서는 정확도에 현저히 낮아지기 때문에 대부분 큰와모의(large-eddy simulation, LES) 또는 DNS(direct numerical simulation)수준의 고해상도(high-resolution) 해석기법을 적용하여 공학적인 문제에 적용하는 데는 한계가 있다. 이 연구에서는 Boussinesq 근사와 Schmidt 수를 사용하지 않으며, LES 보다 적용이 용이한 DES (detached-eddy simulation)기법을 조합한 다상흐름 수치모델을 적용하여 중력류를 해석을 시도하였다. 수치해석결과를 실험값과 함께 기존 수치모델링 기법으로 구한 수치해와 비교분석하여 이 연구에서 개발 및 적용된 수치모델링 기법의 적용성을 평가한다.
본 연구는 갈근과 지황 복합물과 유산소 운동이 난소절제로 갱년기를 유도한 흰 쥐에서 나타나는 지질 및 당대사 이상에 미치는 영향을 확인하였다. 난소절제 후 8주간 AIN-76A 식이를 급여한 결과 체중증가량, 식이섭취량, 체 지방, 혈장 LDL-C, 공복혈당 증가를 통해 갱년기 동물 모델이 유도되었음을 확인할 수 있었다. 갈근과 지황 복합물과 유산소 운동은 서로 다른 기전으로 에스트로겐 분비 저하로 나타나는 비만 및 대사이상을 정상화하는 유익한 결과를 나타냈다. 지방 조직에서 확인된 관련 기전으로는 갈근과 지황 복합물로 인한 아디포넥틴 유전자 발현 증가 및 렙틴저항 억제, 유산소 운동으로 인한 아디포넥틴 및 인슐린 수용체 유전자 발현 증가, 갈근과 지황 복합물 및 유산소 운동의 병행으로 인한 아디포넥틴 유전자 발현 증가 상승효과가 관찰되었다. 이상의 결과로 갈근과 지황 복합물과 유산소 운동의 병행은 폐경기 에스트로겐 결핍으로 인한 대사이상을 개선하는 효과가 있을 것으로 기대한다. 향후에는 폐경기 유도 동물모델의 개선과 함께 단백질 및 신호전달분자 수준에서 추가적인 기전연구가 필요할 것으로 사료된다.
Developed in this study is a nonlinear Ekman pumping model to be used in simulating the rotating flows with quasi-three-dimensional Navier-Stokes equations. In this model, the Ekman pumping velocity is given from the solution of the Ekman boundary-layer equations for the region adjacent to the bottom wall of the flow domain; the boundary-layer equations are solved in the momentum-integral form. The developed model is then applied to rotating flows in a rectangular container receiving a time-periodic forcing. By comparing our results with the DNS and experimental data we have validated the developed model. We also compared our results with those given from the classical Ekman pumping model. It was found that our model can predict tile rotating flows more precisely than the classical linear model.
The complicated helical flow formed in the regenerative turbomachines is usually decomposed into a peripheral component and a circulatory component. On the basis of the momentum exchange theory, the circulatory flow plays a critical role of imparting angular momentum to the peripheral flow. Therefore, the accuracy of performance prediction is dominated by the circulatory flow modeling. Until now the circulatory flow has been accounted of a standstill flow normal to the peripheral flow. However, the circulatory path from the impeller exit to the re-entrance inlet is exposed to the adverse pressure gradient, so it would be more realistic to describe that the circulatory flow is formed on the skewed plane not perpendicular to the peripheral flow. Present study suggests new circulatory flow loss model including the effect of adverse pressure gradient and modifies the effective circulatory flow rate and circulatory pivot which were previously published.
Developed in this study is a nonlinear Ekman pumping model to be used in simulating the rotating flows with quasi-three-dimensional Navier-Stokes equations. In this model, the Ekman pumping velocity is given from the solution of the Ekman boundary-layer equations for the region adjacent to the bottom wall of the flow domain; the boundary-layer equations are solved in the momentum-integral form. The developed model is then applied to rotating flows in a rectangular container receiving a time-periodic forcing. By comparing our results with the DNS and experimental data we have validated the developed model. We also compared our results with those given from the classical Ekman pumping model. It was found that our model can predict the rotating flows more precisely than the classical linear model.
본 연구에서는 고체 추진기관의 침식연소 해석을 위한 비정상 일차원 내탄도 해석 모델을 개발하였다. 연소실 축방향 유동과 압력변화를 해석하기 위해 연속방정식과 운동량 보존식을 연립하여 수치해석 하였다. 기존에 검증된 고체 추진기관 무차원 내탄도 해석 프로그램과 해석 결과를 비교하여 개발한 해석 모델을 검증하였다. 그레인 직경 대 길이비가 큰 모터의 축방향 연소속도, 압력, 속도 변화를 고찰하였다.
다양한 연소불안정 모델링 기법이 로켓 및 가스터빈 등 연소시스템에 적용되어 개발, 검증되고 있다. 이 중 본 연구에서는 시스템의 각 요소를 음향 네트워크로 구성하여 질량, 운동량, 에너지 보존 방정식을 푼 다음, 각 요소들의 경계 조건을 대입하여 전체 시스템의 불안정 특성을 해석하는 1D 네트워크 모델의 기초 이론부터 최신 연구 동향을 소개하고자 한다. 특히 화염전달함수(flame transfer function)와 음향전달함수(acoustic transfer function)을 각각 정의하고, 서로의 상호 관계에 대하여 규명하였다.
본 연구의 목적은 중 고교 양궁 지도자와 선수간의 상호작용이 선수의 운동만족, 신뢰 및 운동지속에 미치는 영향을 분석하고, 이들 변수간의 인과관계와 모델의 적합도를 검증하는 데 있다. 이를 위하여 2007년도에 개최된 문화관광부장 관기와 화랑기 전국 양궁선수권대회에 참여한 중 고교 양궁선수를 모집단으로 유의표집법을 이용하여 최종 220명을 추출하였다. 이 연구에서는 설문지의 타당도 및 신뢰도를 검증하기 위하여 신뢰도분석의 알파값과 공변량구조분석의 최대우도법을 이용하였다. 신뢰도분석과 상관분석을 위해 SPSSWIN 15.0프로그램을 활용하였으며, 확인적 요인분석과 공변량구조분석을 위하여 AMOS 5.0프로그램을 적용하였다. 도출된 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 양궁 지도자와 선수간의 상호작용은 선수의 운동만족에 영향을 미친다. 즉, 양궁 지도자가 선수와 상호작용이 많을수록 선수의 운동만족은 높아진다. 둘째, 양궁 지도자와 선수간의 상호작용은 지도자에 대한 선수의 신뢰에 영향을 미친다. 즉, 양궁 지도자와 선수간의 상호작용이 많을수록 지도자에 대한 선수의 신뢰는 높다. 셋째, 양궁 지도자와 선수간의 상호작용은 선수의 운동지속에 영향을 미치지 않는다. 넷째, 양궁 선수의 운동만족은 지도자에 대한 신뢰에 영향을 미친다. 즉, 양궁선수의 운동만족이 높을수록 지도자에 대한 신뢰는 높다. 다섯째, 양궁 선수의 운동만족은 운동지속에 영향을 미치지 않는다. 여섯째, 양궁 지도자에 대한 선수의 신뢰는 운동지속에 영향을 미친다. 즉, 양궁 지도자에 대한 선수의 신뢰가 높을수록 운동은 지속된다. 결국 중 고교 양궁 지도자와 선수간의 상호작용은 운동만족과 신뢰에 직접적인 영향을 미칠뿐만 아니라, 운동만족과 신뢰를 통하여 운동지속에 간접적인 영향을 미치며, 운동만족과 신뢰가 상호작용과 운동지속의 관계를 강화시켜 주는 중요한 매개변수로 작용한다.
수직축 다리우스 풍력 터어빈의 공기역학적 특성을 해석코자 날개요소이론과 운동량 이론에 근거하는 이중다류관모델을 정립하여 모델풍동실험과 병행하여 비교분석하였다. 이중 다류관 모델은 아직 수정 보완의 여지는 있으나 터어빈을 통과하는 유동의 변화가 심하지 않은 날개끝속도비나 회전면적비가 작은 경우에는 비교적 정확히 터어빈의 공기역학적 특성을 예측함을 알 수 있었고, 모형풍동실험을 통해 정확한 터어빈 회전수제어로서 각 특성변수들에 대한 영향을 살피었다. 본 연구의 결과로서는 다리우스 터어빈의 설계 및 운전특성 예측에의 응용이 기대될 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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