• Title/Summary/Keyword: 입구조건

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Effects of Prandtl Numbers on Heat Transfer of Backward-Facing Step Laminar Flow with a Pulsating Inlet (입구유동 가진이 있는 층류 후향계단 유동에서 열전달에 대한 프란틀수 효과해석)

  • Kim, Won-Hyun;Park, Tae-Seon
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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    • v.36 no.9
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    • pp.923-930
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    • 2012
  • The wall heat transfer of backward-facing step laminar flows with different Prandtl numbers and a pulsating inlet is investigated by unsteady simulations. The inlet is perturbed by the variation of frequency and amplitude. Temperature-dependent transport properties are adopted. Various characteristics of the wall heat transfer are explained by the variation of the thermal boundary layer. For Pr < 1, the wall heat transfer of temperature-dependent properties is decreased compared to that of constant properties, whereas it increases for Pr < 1. In addition, the wall heat transfer increases depending on the pulsating amplitude. However, the results of frequency variation for St < 0.2 show that the heat transfer is strongly enhanced at a specific frequency. In particular, the increase in the wall heat transfer is strongly related to the root mean square of the fluctuations of the reattachment length.

A Numerical Analysis of Flow Characteristics in a Heat Recovery Steam Generator with the Change of Inlet Flow Conditions (배열회수보일러(HRSG)의 입구유동 경계조건에 따른 유동특성 변화에 관한 연구)

  • Kim, Tae-Kwon;Lee, Boo-Yoon;Ha, Ji-Soo
    • Journal of the Korean Institute of Gas
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    • v.15 no.3
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    • pp.53-57
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    • 2011
  • The present study has been carried out to analyze the flow characteristics of a heat recovery steam generator with the change of inlet flow conditions by using numerical flow analysis. The inlet of HRSG corresponds the outlet of gas turbine exit and the flow after gas turbine has strong swirl flow and turbulence. The inlet flow condition of HRSG should be included the exit flow characteristics of gas turbine. The present numerical analysis adopted the flow analysis result of gas turbine exit flow as a inlet flow condition of HRSG analysis. The computational flow analysis result of gas turbine exit shows that the maximum axial velocity appears near circular duct wall and the maximum turbulent kinetic energy and dissipation rate exist relatively higher gradient region of axial velocity. The comparison of flow analysis will be executed with change of inlet turbulent flow condition. The first case is using the inlet turbulent properties from the result of computational analysis of gas turbine exit flow, and the second case is using the assumed turbulent intensity with the magnitude proportional to the velocity magnitude and length scale. The computational results of flow characteristics for two cases show great difference especially in the velocity field and turbulent properties. The main conclusion of the present study is that the flow inlet condition of HRSG should be included the turbulent properties for the accurate computational result of flow analysis.

Optimal Condition of Specific Impulse for a Liquid Rocket Engine with Film Cooling (막냉각이 적용된 액체로켓엔진의 비추력 최적조건)

  • Cho, Won-Kook;Park, Soon-Young;Seol, Woo-Seok
    • Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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    • 2007.04a
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    • pp.135-140
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    • 2007
  • An analysis has been conducted of the optimal condition to maximize the specific impulse for a liquid rocket engine with film cooling. The present engine performance has been compared with the published conceptual design to be verified satisfactorily accurate. The optimal combination of film coolant flow rate and the regenerative cooling capacity has been found for maximum specific impulse. The optimal fuel pump pressure increases and the optimal film coolant flow decreases for a larger thrust engine. Higher turbine inlet temperature increases both the fuel pump pressure and the film coolant flow rate as the optimal condition. The coking temperature has the same qualitative effect as the turbine inlet temperature.

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A Numerical Study on Transient Performance Behavior of a Turbofan Engine with Variable Inlet Guide Vane and Bleed Air Schedules (가변 입구 안내익과 블리드 공기 스케줄에 따른 터보팬 엔진에서의 천이 성능특성에 관한 수치연구)

  • Kim, Sangjo;Son, Changmin;Kim, Kuisoon;Kim, Myungho;Min, Seongki
    • Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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    • v.19 no.5
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    • pp.52-61
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    • 2015
  • This paper performed a numerical study to analyse the transient performance behavior of a turbofan engine with variable inlet guide vane (IGV) and bleed air schedules. The low bypass ratio mixed flow turbofan engine was considered in this study. For modeling the compressor performance with IGV, the performance maps were generated by using a one-dimensional meanline analysis and feed to the engine simulation program. The IGV and bleed air according to the rotating speed were scheduled to satisfy 10% of surge margin at steady-state condition. The transient engine performance analysis was conducted with the schedules. The engine with IGV schedule showed a higher surge margin and lower turbine inlet temperature than the engine with bleed air schedule during the transient period.

Characteristics of the Shaped Hole Film Cooling in Gas Turbine (가스터빈에서 변형홀을 사용한 막냉각 특성 해석)

  • 이동호;김병기;조형희
    • Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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    • 1998.04a
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    • pp.7-7
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    • 1998
  • 가스터빈 엔진의 효율 및 성능은 터빈입구온도에 크게 좌우되므로, 높은 열효율을 얻기 위하여 최근 가스터빈 엔진은 높은 입구온도(대략 1400-150$0^{\circ}C$)에서 작동되도록 설계되고 있다. 이는 요소재질의 열한계점을 훨씬 상회하며, 이와 같은 입구온도의 고온화 경향은 터빈요소에 대한 열부하를 증가시키고 있다. 따라서 극한의 작동조건하에서의 허용수명 및 안정성의 유지를 위해서 내부대류냉각, 충돌세트냉각과 더불어 막냉각기법이 많이 응용되고 있다. 막냉각기법은 연소기 벽면 혹은 터빈블레이드 표면의 작은 구멍들을 통해서 압축기의 공기를 분사하여 표면에 고온의 유체와 일종의 단열벽을 형성하여 표면을 보호하는 냉각방법이다. 지금까지는 주로 단면적이 일정한 막냉각홀에 대한 연구가 주가 되어왔으나, 이러한 막냉각홀을 이용하는 경우 많은 문제점이 발생한다.

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Effects of Inlet Water Temperature and Heat Load on Fan Power of Counter-Flow Wet Cooling Tower (입구 물온도와 열부하가 냉각탑의 팬동력에 미치는 영향 분석)

  • Nguyen, Minh Phu;Lee, Geun Sik
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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    • v.37 no.3
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    • pp.267-273
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    • 2013
  • In order to provide effective operating conditions for the fan in a wet cooling tower with film fill, a new program to search for the minimum fan power was developed using a model of the optimal total annual cost of the tower based on Merkel's model. In addition, a type of design map for a cooling tower was also developed. The inlet water temperature and heat load were considered as key parameters. The present program was first validated using several typical examples. The results showed that for a given heat load, a three-dimensional graph of the fan power (z-axis), mass flux of air (x-axis, minimum fan power), and inlet water temperature (y-axis, maximum of minimum fan power) showed a saddle configuration. The minimum fan power increased as the heat load increased. The conventionally known fact that the most effective cooling tower operation coincides with a high inlet water temperature and low air flow rate can be replaced by the statement that there exists an optimum mass flux of air corresponding to a minimum fan power for a given inlet water temperature, regardless of the heat load.

기체 흐름 기술을 이용한 원거리 대기압 질량분석 이미징 기술

  • Kim, Jae-Yeong;Seo, Eun-Seok;Lee, Seon-Yeong;Sin, Mi-Hyang;Jeong, Gang-Won;Mun, Dae-Won
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2016.02a
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    • pp.381.1-381.1
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    • 2016
  • 분석 방법의 간편함과 용이함의 장점은 물론, 시료 전처리 과정이 적어 시료물질의 임의 파괴나 훼손을 방지한다는 이유에서 최근 10년 간 많은 연구가 이루어지고 있는 대기압 질량분석 기술은 기압차이가 없는 대기압 분위기에서 질량분석이 이루어지기 때문에 시료를 질량분석기 입구 바로 앞에 스테이지를 설치하고서 시료를 이온화하는 경우가 대부분이다. 이 때문에 균질하지 않은 시료의 관심 영역을 모니터링하면서 질량분석을 하기에는 어려움이 있으며, 공간 정보를 추가한 질량분석 이미징에 한계가 있었다. 이에 본 연구팀은 질량분석기 입구에 챔버와 보조 펌프를 장착하여 강제로 기체 흐름 일으켜 시료로부터 발생한 이온을 질량분석기 입구로 유도하여, 원거리에서 시료를 이온화해도 질량분석기 입구까지 이온을 성공적으로 전달시키는 방법을 제안한다. 이를 이용하면 분석하고자 하는 시료를 현미경 스테이지 위에 위치시켜 분석하고자하는 부분을 현미경으로 확인하면서 질량분석을 할 수 있으며, 나아가 대기압 질량 분석 이미징 기술을 구현할 수 있다. 대기압 탈착/이온화원은시료에 열적 손상이 없는 조건으로 시편의 이온화 및 탈착 과정이 이루어지게 하기 위해 저온 대기압 헬륨 플라즈마 젯과 펨토초 레이저를 결합하여 대기압 이온화원을 제작하였다. 이온 전달관은 1/4" (6.35 mm) 외경의 60 cm 길이의 스테인리스 스틸관을 사용하여 질량분석기에서 약 60 cm 떨어진 현미경 위의 시료의 질량분석이 가능하게 했다. 보조 펌프의 계기압과 저온 대기압 헬륨 플라즈마 젯의 헬륨 기체의 유속을 변화시키면서 시료인 PDMS (polydimethylsiloxane) 의 질량 스펙트럼 (m/z 270.314) 세기를 관찰하여 최적의 이온 전달 조건을 찾았다. 추가로 현미경 스테이지에 정밀 2-D 자동 스캐닝 스테이지를 장착하여 질량분석 정보에 공간 정보를 더할 수 있는 질량분석 이미징 기술 방법을 개발하여 생체 시편의 질량분석 이미징을 얻었다.

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An experimental study on the thermal entrance lengths for viscoelastic polymer solutions in turbulent tube flow (점탄성 특성을 가진 폴리머용액의 난류유동 열적입구길이에 관한 실험적 연구)

  • 유상신;황태성;엄정섭
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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    • v.12 no.5
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    • pp.1189-1196
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    • 1988
  • Thermal entrance lengths of turbulent tube flow for viscoelastic polymer solutions are investigated experimentally in the recirculating flow system with tubes of inside diameters 8.5mm(L/D=710) and 10.3mm(L/D=1158), respectively. In the present system, the hydrodynamic and thermal boundary layers develop simultaneously from the beginning of the test section. To provide the boundary condition of constant heat flux at the wall, the test tubes are heated directly by electricity. The polymer solution used in the current study is 1000 wppm aqueous solution of polyacrylamide(Separan AP-273). The apparent viscosity of the polymer solutions circulating in the flow system are measured by the capillary tube viscometer at regular time intervals. Thermal entrance lengths vary due to the rate of degradation. The entrance lengths of degraded polymer solutions are about 500~600 times the diameter. However, the entrance lengths of fresh polymer solutions are greater than the lengths of the test tubes used in this study suggesting that thermal entrance lengths for viscoelastic polymer solutions are greater than 1100 tube times the diameters. Friction factor is almost insensitive to the degradation, but the heat transfer $j_{H}$-factor is affected seriously by degradation. Based on the present experimental data of fresh solutions a correlation for the heat transfer $j_{H}$-factor is presented.ted.

Effect of Inlet Humidity Condition at Cathode Side on Performance of a Polymer Exchange Membrane Fuel Cell (캐소드극 입구 가습 조건이 고분자 전해질 연료전지의 성능에 미치는 영향)

  • Moon, Cheor-Eon;Lee, Seo-Hee;Ko, Dong-Soo;Yang, Jang-Sik;Choi, Gyung-Min;Kim, Duck-Jool
    • Proceedings of the KSME Conference
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    • 2007.05b
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    • pp.3423-3428
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    • 2007
  • This paper shows that inlet humidity condition at cathode side is one of dominant parameters affecting the performance of PEMFC. To investigate effects of inlet humidity condition, the performance measurements were conducted for a single PEMFC with two operating variables : cathode relative humidity and dry condition in anode dry. The fuel cell employed for the experiments is a unit PEMFC with a 25$Cm^2$, Nafion$^(R)$112 membrane. As a result of this study, the cell performance is getting higher by increasing inlet humidity condition at cathode side. The cell performance is different from each operating temperature an it has maximum30% higher than dry condition at 60$^{\circ}C$ operating temperature with 80% relative humidity.

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V형 유입구에 안내깃을 포함한 액체 램제트 엔진 연소실의 3차원 비반응 및 반응 유동 해석

  • 임상규;손창현;문수연;이충원
    • Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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    • 2000.04a
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    • pp.9-9
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    • 2000
  • 액체 램제트 엔진의 V형 유입구에 3개의 안내깃이 있은 경우에 대하여 유동 해석을 수행하였다. 수치해석에 앞서 본 연구에서는 ONERA에서 발표한 고체 램제트 연소기에 대한 실험 결과를 유동 해석 결과와 비교하여 해석의 정확성을 검증하였다. 안내깃에 의하여 연소실로 유입되는 공기는 유입구 곡관에서 효율적인 흐름을 유지할 수 있고 분사되는 연료의 분포도 제어될 수 있다. 안내깃의 두께가 큰 경우 자칫 유입되는 공기의 흐름을 방해하는 장애물의 역할을 할 수 있으므로 두께의 변화에 대한 영향도 계산하였으나 선정된 안내깃에 의한 연소실에서의 유동특성 변화는 적은 것으로 나타났다. 입구조건을 균일 유동으로 주고 해석한 결과, 연소실에서의 유동은 안내깃의 유무에 따라 큰 영향을 받지 않았다. 그러나 흡입구로 유입되는 공기의 속도 분포는 다양한 비행조건에서 균일하지 않기 때문에 주 유동을 방해하지 않는 안내깃의 설치는 연소실에서의 좀 더 안정된 화염의 생성을 위해 필요하다.

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