• 한국가시화정보학회지
• /
• 제9권3호
• /
• pp.44-50
• /
• 2011

In this study, we propose a method for characterizing fluid-mechanical properties of a fluid surface, such as surface dilatational and shear viscosity, by matching the flow visualization and the numerical simulation for a Stokes flow in a three-dimensional cavity. The surface flow is driven by shear stress exerted on the free surface by an external gas flow. The external gas flow is simulated by using a commercial code, while the Stokes flow is calculated by an in-house code. We have found that the surface flow is very sensitive to the surface tension and other properties. The qualitative feature of the surface flow can be reproduced by the parameter tuning.

• 설비공학논문집
• /
• 제10권3호
• /
• pp.260-270
• /
• 1998

The viscous plane stagnation-flow solidification problem is theoretically investigated. An analytic solution at the beginning of solidification is obtained by expanding the temperature and thickness of solidified layer in powers of time. An exact expression for the steady-state thickness of solidified layer is also obtained. The .fluid flow toward the cold substrate inhibits the solidification process. As Stefan number becomes larger, or Prandtl number becomes smaller, the solidification is more strongly inhibited by the fluid flow. The transient heat flux at the liquid side of solid-liquid interface is increased, as Stefan number or Prandtl number is increased.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제45권3호
• /
• pp.337-343
• /
• 2008

There are various hull types on the mid-size superyachts around $30\;{\sim}\;45m$. In any case, it is important to design the proper hull shape in viewpoint of the reduction of wave resistance, because small vessels such as superyachts are running at relatively higher Froude Number than other merchant ships. FLUENT with a VOF option was employed to investigate the flow fields around the superyachts having three-typical hull types: U-, V-types and catamaran. Overall performances including free surface flow were compared to figure out hydrodynamic characteristics of superyachy by numerical simulation.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제35권5호
• /
• pp.481-486
• /
• 2011

회전하는 실린더 주변의 액막 거동을 예측하는 것은 제철 산업에서 판재의 부식을 방지하기 위한 박막 코팅 과정에 매우 중요하게 적용될 수 있다. 판재 코팅에 사용할 박막을 만들기 위하여 실린더를 회전하는 경우, 실린더 주변 액막의 거동은 실린더 지름 및 회전 속도, 중력, 유체의 물성에 따라 영향을 받는다. 이러한 변수의 영향으로 실린더를 따라 상승하는 액막의 거동 특성 및 실린더 주변 액막 두께가 결정된다. 본 연구에서는 회전하는 실린더 주변 액막 거동에 대한 경계면을 갖는 이상유동에 대해 VOF 방법을 사용하여 수치해석하였다. 다양한 회전 속도, 실린더 지름, 유체 점성, 표면장력에 따른 액막 거동의 이상유동에 대한 수치해석을 통해 액막 두께를 예측할 수 있었다. 이를 통해, 회전 속도, 실린더 지름 및 유체 점성이 증가함에 따라 더 많은 액막을 상승시켜 두꺼운 액막을 형성하였으며, 이러한 액막 두께에 대한 수치해석 결과는 기존 실험 및 이론적 상관식과 일치하는 결과를 보였다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제35권4호
• /
• pp.425-429
• /
• 2011

원자로의 노심 손상에 따른 노심 용융물의 노외 유출시 코어캐처라고 불리는 설비를 통해 용융물을 억제하고 냉각시키게 된다. 이 때 노외 노심용융물의 거동은 희생물질과의 반응을 포함한 복잡한 물리적, 화학적 현상에 의해 결정된다. 이 연구는 기존의 용융물 거동 실험결과에 대해 용융물의 유동과 열전달의 세부적인 특성을 상용코드를 이용해 해석하여 검증함으로써 코어캐처의 설계에 활용할 수 있도록 하기 위한 것이다. 단순화된 채널에서 시간에 따른 용융물과 공기의 이상유동과 복사열전달을 VOF 모델과 구분종좌법을 적용하여 비정상상태에서 해석한 결과, 열전달에 따른 용융물 내부의 온도 변화 및 이에 따른 점성 변화 등을 예측할 수 있음을 확인하였다. 이러한 접근방식을 기초로 향후 용융물의 조성, 유량 및 용도 등의 조건에 따른 용융물의 거동에 대한 자세한 평가가 필요하다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제12권1호
• /
• pp.57-63
• /
• 2008

공기흡입식 추진 기관인 스크램제트 엔진은 연소기 내부 유동이 초음속으로 유동장의 연소기 내부 체류 시간이 수 ms로 매우 짧다. 이 짧은 시간동안 연소과정이 모두 이루어져야 하므로 초음속 연소기술에 대한 연구는 매우 중요하다. 본 논문은 초음속 연소 기술 중 연료-공기의 혼합을 증대시키는 방법에 관심을 두고 Cavity를 이용한 방법을 선택하여 높이를 10mm로 고정시키고 길이를 변화시켰으며, Cavity 후류에서 지름 1mm의 분사구를 통해 음속 let을 분사시키는 유동장을 형성하여 3차원 Navier-Stokes 방정식을 통해 점성 유동장을 해석하였다. 해석 결과 Cavity 길이/높이비(L/H)가 클수록 Vorticity가 값이 증가하였고 Vorticity의 증가 영역이 유동장의 위, 옆 방향으로 확장되는 것을 볼 수 있었다. 하지만 Vorticity가 증가하는 만큼 추력특성을 떨어뜨리는 정체압력 손실이 증가하므로 연소기 설계 시 최대의 혼합과 최소의 정체압력 손실을 고려한 최적 형상 설계가 필요하다는 것을 확인하였다.

• 자원환경지질
• /
• 제52권4호
• /
• pp.291-297
• /
• 2019

단열을 통한 유체의 유동은 선형유동이 우세하다는 가정아래 Navier-Stokes 방정식에서 유도된 Stokes 방정식, Reynolds 식(또는 local cubic law), cubic law 와 같은 방정식을 이용하여 해석되고 있다. 하지만 이러한 방정식은 선형 흐름에 국한되며, 비선형 유동영역에 적용하게 되면 오류가 발생한다. 본 연구에서는 레이저 계측기를 이용하여 정밀하게 측정한 3차원 단열 자료와 Navier-Stokes 방정식과 Stokes 방정식을 지배방정식으로 한 수치모델링을 수행함으로써 비선형 유동이 일어나는 현상과 임계 레이놀즈수를 제시하였다. 레이놀즈수가 10이상이 되면 유속의 제곱에 비례하는 관성력이 점성력을 충분히 압도할 정도로 커지면서 지하수 유동이 선형영역에서 비선형 유동영역으로 전환되는 것으로 분석되었다. 이는 평균 간극과 거친 정도가 다른 두 단열에서 모두 동일하게 나타났다. 비선형 유동의 발생기작은 소용돌이 구조의 발생과 성장에 의한 것으로 알려져 있지만, 본 연구결과 단순히 소용돌이 구조가 비선형 유동을 일으키는 아니라 유속이 증가하면서 관성력의 영향이 훨씬 큰 영향을 끼치게 되어 비선형 유동이 발생하는 것으로 나타났다.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제37권2호
• /
• pp.77-87
• /
• 2000

항공기나 헬기에서 투하되어 수면으로 입수하는 경어뢰에 작용하는 충격력은 경어뢰 구성부의 손상을 유발시킬 수 있으므로 투하 속도 및 투하 고도를 제한하는 조건이 된다. 따라서, 투하 조건에 따라 입수 충격을 신뢰성 있게 추정할 필요가 있다. 본 연구에서는 선수부 형상에 대한 함수로 입수 충격을 근사적으로 추정할 수 있는 방법을 제시하고, 그 결과를 수치 해석 결과와 비교하여 타당성을 검증하였다. 본 연구에서 제시된 근사화 방법으로 추정한 입수 충격의 크기나 작용시간은 포텐셜 유동이나 점성 유동 해석에 의한 결과들과 비교적 잘 일치하므로 본 연구 결과는 초기 설계 단계에서 안전 발사 영역을 선정하기 위한 기법으로 유용하게 사용될 수 있다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제23권11호
• /
• pp.1371-1378
• /
• 1999

Flow through turbomachinery has a very complex structure and Is Intrinsically unsteady. In addition, trend to highly loaded turbomachinery makes the flow extremely complex due to the interaction between rotor and stator. In this study, flows through UTRC LSRR turbine are numerically analyzed using 2 dimensional Navier-Stokes equations. The convective terms of the governing equations are discretized using the Van-Leer's FVS(Flux vector splitting) with an upwind TVD scheme. The conventional central differencing is used to discretize the diffusion terms on the finite volume. The accurate unsteady motion is achieved by using a 2nd order accurate, 3-point Euler implicit scheme. The quasi-conservative zonal scheme is used for calculating the flow variables on the zonal interface between the rotor and stator. The axial gap between stator and rotor has been configured in two variations, 15% and 65% of average chord length. The analysis program is validated using experimental results and the effect of axial gap is examined. The numerical analysis results are presented by time averaged pressure coefficient and pressure magnitude coefficient and compared with experimental results.

• 청정기술
• /
• 제25권4호
• /
• pp.324-330
• /
• 2019

선택적 촉매환원법은 산업 설비에서 분사되는 배기가스의 탈질 과정에 유용한 방법이다. 촉매 층 입구에서의 암모니아-질소산화물의 혼합비 분포는 탈질 과정에서 중요하다. 본 연구에서는 전산해석 기법을 이용하여 탈질설비의 입구 배기가스 내 질소산화물의 유동 분포에 따른 암모니아 분사 노즐의 유량을 조절하여 NH₃/NO 몰 비의 균일도를 개선하였다. 출구 X/H = 3 지점에서의 몰 비에 의한 평균제곱근오차 값을 최적화 변수로 선정하였고 실험계획법을 기반 한 최적화 알고리즘을 도입하였다. 균일, 포물선, 상향 솔림, 임의 등 4가지 입구 유동 형태에 대해 8개의 분사 노즐의 암모니아 분사 유량을 도출하였다. 정상상태의 비압축성 점성 이차원 유동장 해석을 위해 상용 소프트웨어인 ANSYS-FLUENT에 k-𝜖 난류모델을 적용하였다. 본 해석의 결과, 입구 배기가스의 유동 형태 별로 9.58%에서 80.0% 의 몰 비 개선 효과를 나타내었다.