• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.41 no.10
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• pp.659-665
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• 2017

When an electrically conducting fluid flows through a staggered tube bank, the heat transfer and fluid flow features are changed by the externally introduced magnetic field. This study provides a numerical investigation of this phenomenon. Heat and fluid flows are investigated for unsteady laminar flows at Reynolds numbers of 50 and 100 with the Hartmann number gradually increasing from zero to 100. As the Hartmann number increases, and owing to the effects of the introduced magnetic field, the velocity boundary layer near the tube wall is thinned, the flow separation is delayed downstream, and the shrinkage of a recirculation zone formed near the rear side is observed. Based on these thermo-fluid deformations, the resulting changes in the local and average Nusselt number are investigated.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.26 no.11
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• pp.1613-1621
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• 2002

An electromagnetic flowmeter(EMF) essentially averages the velocity distribution over the pipe cross- sectional area, and the measured value is dependent on the velocity profiles. In this study, installation effects of 90$^{\circ}$long elbow(KS B 1522, ISO 3419) on the EMF characteristics was investigated. A commercial EMF was adopted and the distribution of magnetic field in the electrodes cross section was measured. In the experiment, the national flow standard system, of which measurement uncertainty was evaluated in accordance with ISO 17025 recommendation, was used fur characterization of EMF. The leading line has 150D long straight pipe to established a fully developed flow before entering into the elbow and the elbow was installed downstream of it. then the flowmeter was tested within 50 D from the elbow. The installation effects of the flowmeter were investigated by varying the mean velocity(Reynolds No.)in pipe section, the locations and the direction of electrodes plane.($\phi$) From the experimental results, we find the optimal conditions to get most accurate measurements. Generally, the deviations from the calibration value were less than 0.5 % in farther than 10D distance from the elbow and the direction of electrode plane. $\phi$ = 90$^{\circ}$yielded the smallest measurement deviation. These characteristics were shown consistently in turbulent region regardless of the mean Reynolds number.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.26 no.2
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• pp.72-78
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• 2022

A vacuum brazed cooling passage for an aircraft engine controller was designed. In order to predict the total pressure loss, which is the main design factor of the cooling passage, theoretical and numerical methods for the major loss and the minor loss considering the overall shape of the cooling passage are presented. This design and evaluation method can predict the pressure loss of the complex cooling passage shape for various flow conditions at the initial design step.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.21 no.6
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• pp.1-7
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• 2017

The performance of a MEMS solid propellant thruster was predicted and analyzed through internal ballistics model and CFD analysis. The nozzle throat was $416{\mu}m$, and the area ratio of the nozzle was 1.85. As a result of the internal ballistics model, chamber pressure increased up to 197 bar and the maximum thrust was 3,836 mN. In CFD analysis, the chamber pressure of the internal ballistics model was applied as the operating pressure, and the CFD model was divided into an adiabatic and a heat loss model. As a result, the maximum thrust of the adiabatic model was 14.92% lower than that of the internal ballistics model, and the effect of heat loss was insignificant.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.34 no.6
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• pp.792-797
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• 2010

Microwave oven and household cooker are devices of high voltage producer and high voltage storage batteries respectively for formation of necessary high frequencies at drive. These devices emit much heat energy because they are run at high voltages. Therefore, emitted heat energy becomes a factor that raises temperature of microwave ovens' main frame. In this research, the analysis shows the temperature distribution in microwave oven with the cooling fan drive conditions and the heat energy occurrence conditions. According to the analysis, as the speed of air outpoured in cooling fan increases, and the internal temperature decreases quantitatively. Also the inside temperature distribution was investigated by controlling heat energy emission.

• Journal of the KSME
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• v.44 no.2
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• pp.23-25
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• 2004

이 글에서는 CFD의 효율적인 적용 및 사용을 통하여 제품의 설계와 생산 공정의 최적화가 어떻게 구현될 수 있으며 CFD를 이용한 최적화 과정 에서 걸림돌이 되는 것들로는 어떤 요소들이 있는 지 관하여 다루고자 한다. CFD와 같은 CAE tool 을 이용한 설계 과정의 최적화는 최신의 기술을 장착하고 있는 상업용 CFD 소프트웨어들에 의하여 가능하며 이들 코드들에 관한 특성들도 이 글 에셔 취급하고자 한다. 잘 알려진 바와 같이 제품 의 초기 개념 설계 단계에서부터 계획 및 상세설계에 이르기까지 각 단계에서 최적의 조건을 구하 기 위해서는 주어진 구속조건에서 변수들에 관한 반복적인 시뮬레이션이 수행되어야 한다. 이러한 과정에서 각각의 조건에 관한 시뮬레이션 과정이 시간이 비교적 많이 소요되는 수동적인 방법으로 이루어질 경우 최적화는 불가능하다. 즉 각 설계 변수의 최적화 조건을 구하기 위하여 CAE과정에 서 자동화(automation)은 필수적일 것이다. 전산 유체 역학(computational fluid dynamics)은 지난 30여 년 동안 다양한 유체유통 및 열전달 분야에서 사용되어져 오고 있는 시뮬레이션 기술이 다. 산업분야에서 CFD에 대한 요구가 증대됨에 따라 20여 년 전부터 상업용 CFD 코드가 등장하기 시작하였으며 근래 들어서는 약 80여 종류의 상업용 CFD 코드가 자동차, 전자, 화공, 건설, 조 선, 제강과 같은 여러가지 종류의 산업분야에서 이용되어 오고 있다 하지만 상업용 CFD 코드가 고가인 이유 때문에 비교적 풍부한 예산이 확보된 대기업 및 국책 연구소 중심으로 이에 관한 사용 자 층은 매우 제한적이었다. 아울러 사용상의 난 점 때문에 CFD를 전공한 전문가 집단 위주로 사 용되어 오고 있다. 이런 측면에서 볼 때 설계 분야 에 종사하는 엔지니어들이 CFD를 이용하여 설계를 하는 데는 상당한 괴리감이 존재하게 된다. 전 통적으로 CFD와 같은 해석은 설계에 대한 타당서 검증의 목적으로 설계 사이클에서 맨 마지막에 수행되어져 왔기 때문에 CFD가 설계에 직접적인 도움을 주지 못하고 보조의 역할밖에 하지 못하는 수몽척인 도구로 여겨져 왔다. 이려한 설계 경향 은 CFD가 설계 과정에서 요구하는 시간 내에 시뮬레이션이 불가능하기 때문에 나타난 현상이다 상기에서 언급된 문제점인 시abf레이션의 시간 단 축은 설계 부서 에서 사용되는 CAD 도구와 CFD와 같은 CAE tool을 적절하게 접목함으로써 (integration) 가능할 것이다. 이후에서는 CFD의 시뮬레이션 과정을 자동화하기 위하여 고려되어 야 할 요소들에는 어떤 것들이 있는지에 관하여 알아보고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1774-1778
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• 2008

유량 환산에 이용되는 수위-유량 관계곡선식은 하천의 흐름을 정상 등류상태로 가정하고 유속계를 하천에 투입하여 년간 정해진 횟수의 유량측정을 실시하여 이로부터 갱신하여 작성하고 있다. 평수기에는 이렇게 기기를 이용하여 유량측정이 가능하지만 홍수기나 갈수기에는 접촉식 유속계를 이용한 하천유량 측정이 불가능한 실정이다. 홍수기에는 기기 손상과 관측자의 안전이 위협받는 실정이고, 갈수기에는 유속이 너무 느려서 (0.1 m/s 이하) 프로펠러 유속계의 경우 유속의 정확한 관측이 힘들다. 또한 전지구적 빈번한 이상기후의 현실정에서 가장 중요한 기초 수문자료인 홍수량의 정확한 측정 자료는 많지 않다. 홍수유량을 측정하기 위해서 현재에도 기존의 봉부자를 이용하거나 유비쿼터스 센서를 장착한 봉부자를 이용하는 유량측정 기법이 향해지고 계속적으로 소개되고 있는 실정이지만 봉부자의 특성상 정확한 유량을 계산하기에는 어려움이 많다. 현재 선진국에서는 흐름과 비접촉식 방법을 이용한 하천유량측정 방법이 지난 10 여년간 꾸준이 연구되어 왔다. 그중 대표전인 것이 전자파를 이용한 방법과 영상해석에 의한 방법이다. 전자의 경우 국내에서는 수자원공사에서 10년 이상 연구 개발하여 상품화 시킨바 현업에서 이를 이용하여 홍수유량측정을 실시하고 있다. 후자의 방법은 유체역학 분야에서 흐름해석에 주로 이용되어지던 PIV(particle image velocimetry) 기법을 하천과 같이 대규모의 흐름영역에 적용가능하도록 개발된 기술로 LSPIV (large-casle particle image velocimetry)라 불리우는 기술이다. 본 연구에서는 미국 Iowa 대학에서 개발한 LSPIV를 이용하여 홍수파의 진행시 수위와 유량의 두 변수 사이에 나타나는 Loop rating curve의 이론적인 관계를 하천현장에서 일정시간 간격으로 실측을 통하여 파악하고자 하였다. 현장실험을 위한 대상지점으로 미국 Iowa주 Coralville 시내 Clear Creek의 USGS (US Geologival Survey) 수위관측소 지점을 선택하여 본 연구에서 실시한 유량측정 결과의 비교가 가능토록 하였다. LSPIV는 그 특성상 야간에는 적용하는데 어려움이 있어 아침시간부터 해가 지기 직전까지의 자연채광 조건의 영상취득이 가능한 시간대에서 표면유속을 측정하였고 이에 수심평균유속환산계수를 적용하여 유량을 계산하였다. 강우의 발생으로 인한 홍수파의 진행시 총 43회의 유량을 측정하였는바 이를 이용하여 이 지점의 수위-유량 관계식과 비교한 결과 거의 일치하는 결과를 나타냈다. 특히 홍수파의 진행시 고수위 영역에서의 측정한 결과는 수위의 상승기에는 최고로 7.5% 까지 측정유량이 수위-유량관계식에서 계산한 유량보다 컸으며, 수위의 하강기에는 반대로 최고 5.4% 정도까지 측정유량이 수위-유량관계식에서 계산한 유량보다 작게 나타났다. 또한 최대유량의 발생시기는 최고수위 발생직전의 수위라는 것이 파악되었다. 이러한 경향은 수위-유량 관계곡선의 이론과 잘 일치하는 것이다.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.42 no.6
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• pp.519-528
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• 2023

The aim of this study was to enhance the flow rate and noise performance of a centrifugal pump in dishwashers by designing an optimized impeller shape through numerical and experimental investigations. To evaluate the performance of the target centrifugal pump, experiment was conducted using a pump performance tester and noise experiment was carried out in a semi-anechoic chamber with microphones and a reflecting wall behind the dishwasher. Through the use of advanced computational fluid dynamics techniques, numerical simulations were performed to analyze the flow and aeroacoustics performance of our target centrifugal pump impeller. To achieve this, numerical simulations were carried out using the Reynolds-Average Navier-Stokes equations and Ffowcs-Willliams and Hawkings equations as governing equations. In order to ensure the validity of numerical methods, a thorough comparison of numerical results with experimental results. After having confirmed the reliability of the current numerical method of this study, the optimization of the target centrifugal pump impeller was conducted. An improvement in flow rate was confirmed numerically, and a manufactured proto-type of the optimized model was used for experimental investigation. Furthermore, it was observed that by applying the fan law, we could effectively reduce noise levels without reducing the flow rate.

• Journal of the Korean Society for Geothermal and Hydrothermal Energy
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• v.10 no.4
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• pp.15-24
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• 2014

This study conducted a computational fluid dynamics(CFD) analysis to find an appropriate diameter or sectional area of air ducts and fluid pipes which have an electromagnetic pulse(EMP) shied to protect indoor electronic devices in special buildings like military fortifications. The result shows that the optimized outdoor air intake size can be defined with either the ratio of the maximum air velocity in the supply duct to the air intake size, or the shape ratio of indoor supply diffuser to the outdoor air intake. In the case of water channel, the fluid velocity at EMP shield with the identical size of the pipe, decreases by 25% in average due to the resistance of the shield. The enlargement of diameter at the shield, 2 step, improves the fluid flow. It illustrated that the diameter of downstream pipe size is 1step larger than the upstream for providing the design flow rate. The shield increases friction and resistance, in the case of oil pipe, so the average flow velocity at the middle of the shield increase by 50% in average. In consideration of the fluid viscosity, the oil pipe should be enlarged 4 or 5 step from the typical design configuration. Therefore, the fluid channel size for air, water, and oil, should be reconsidered by the engineering approach when EMP shield is placed in the middle of channel.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.18 no.1
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• pp.45-49
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• 2008

The development of manufacturing process of silicon (Si) ingots is one of the important issues to the growth of the photovoltaic industry. Polycrystalline Si wafers shares more than 60% of the photovoltaic market due to its cost advantage compared to mono crystalline silicon wafers. Several solidification processes have been developed by industry including casting, heat exchange method (HEM) and electromagnetic casting. In this paper, the advanced directional solidification (ADS) method is used to growth of large sized polycrystalline Si ingot. This method has the advantages of the small heat loss, short cycle time and efficient directional solidification. The numerical simulation of the process is applied using a fluid dynamics model to simulate the temperature distribution. The results of simulations are confirmed efficient directional solidification to the growth of large sized polycrystalline Si ingot above 240 kg.