• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.280-280
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• 2011

유도결합 플라즈마를 이용한 식각 장치에서 플라즈마 균일도 향상에 대한 수많은 연구가 이뤄지고 있다. 안테나의 디자인, 인가 전력과 주파수, 안테나와 기판간의 거리, 기판과 챔버 외벽간의 거리 등 다양한 변수들이 변화되어 왔다. 또한, 최근에는 식각 균일도뿐만 아니라 식각 속도 향상에도 많은 관심이 모아지면서 유동에 영향을 주는 GDP 구조가 다시 중요해지고 있다. 본 연구에서는 300 mm 식각장치를 형상화하고, GDP의 구조와 유량비에 따라 플라즈마의 균일도에 어떻게 영향을 끼지는지 사용 유체역학 전산모사 프로그램인 CFD-ACE+를 이용하여 예측해 보았다. 안테나는 2중 직렬방식으로 안쪽과 바깥쪽의 안테나에 각기 다른 전력을 인가 할 수 있는 구조를 사용했으며, 압력은 10에서 60 mTorr까지 변화시켰다. GDP의 구조는 안쪽 입구와 바깥쪽 입구가 있으며 역시 따로 유량을 조절할 수 있도록 설계하였다. 안쪽 입구는 수직방향을 향하고 있으며, 바깥쪽 입구는 90도 이내의 각을 갖도록 꺾여 있는 것과 수평방향으로 주입할 수 있는 구조, 두 가지를 사용하였다. 유량 비율은 안쪽 입구와 바깥쪽 입구를 2:8, 5:5, 8:2로 고정하였다. 우선 GDP의 구조가 90이내의 각을 갖도록 주입되는 구조에서는 어떤 유량비율에서도 약간의 vortex가 발생했다. 수직방향의 유량이 감소될수록 기판에서 멀리서 발생했으며 강도 또한 감소했다. 기판 표면에서의 압력분포 균일도도 8:2에서 2.8%, 2:8에서 0.6%로 향상되었다. 2:8의 유량 비율에서 압력을 10에서 60 mTorr까지 향상시키면 vortex 효과는 감소되나 기판에서의 압력 균일도가 0.8%까지 약간 나빠졌다. 여기서 발생되는 vortex는 GDP 구조를 수평방향으로 주입되기 함으로서 해결할 수 있었으며, 압력 균일도도 0.2%까지 향상시킬 수 있었다. 또한, 강한 수직방향의 유량은 중심에 발생하는 플라즈마의 중앙을 밀어내는 효과를 확인했으며, 실험적 증명이 추후 연구단계로 진행될 예정이다. 식각 균일도나 식각 속도를 예측하려면 CF계열의 복잡한 가스를 사용해야하기 때문에 유량이 플라즈마에 미치는 영향을 보기 위해서 본 연구에서는 단일종인 Ar 가스만을 사용하였다. 첫 단계로 이와 같이 최적화시킨 유동조건에서 복잡한 식각가스를 이용한 플라즈마 계산은 다음 단계로 준비 중에 있다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권2호
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• pp.156-162
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• 2013

본 연구는 정방형주의 후류측 중심에 분리된 분할판(Detached splitter plate)을 설치한 경우 정방형주의 주위의 유동장을 최신와법으로 파악한 것이다. 레이놀즈 수 $Re=1.0{\times}10^4$ 및 분할판의 폭을 정방형주 한변의 길이(B)로 고정시키고, 특히 항력감소율이 최대인 간격비에 촛점을 맞추어 분할판 유, 무에 따른 정방형주에 주위의 순간 및 평균 속도장 및 압력장을 시뮬레이션하였고, 양, 항력계수의 시간변화도 계산하였다. 계산결과는 측정된 항력계수 및 압력분포와 잘 일치하였다. 분할판 설치에 의해 분할판의 상하부에 서로 반대방향의 볼텍스가 발생했고, 이 볼텍스가 정방형주 뒷면의 압력을 상승시켜 항력을 감소시켰음을 명확하게 나타냈다.

• 에너지공학
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• 제11권4호
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• pp.283-290
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• 2002

동심환형 곡관의 내벽면에서 일정한 열전달이 있는 경우에 대하여 혼합대류의 유동장 및 열전달계수를 수치적으로 구하였다. 유동장은 주흐름방향으로의 압력과 온도구배가 일정한 완전발달흐름으로 가정하였다. 유동장의 특성을 나타내는 물리적 변수인 반경비는 0.2, 0.5, Grashof수는 8000, 80000 그리고 Dean수는 0-900범위에서 계산을 실시하였다. 반경비, Grashof수, Dean수를 변화시키며 2차유동, 열유속, 마찰비, 열전달계수에 대한 수치해를 구하였다. 마찰비와 Nusselt수는 Dear수의 제곱근에 비례하게 증가됨을 볼 수 있다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제30권12호
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• pp.1218-1227
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• 2006

In this paper a parametric study using an immersed boundary method has been carried out to investigate the effects of stable density stratification on the wakes past two identical three-dimensional hills aligned in tandem. The Reynolds number based on the uniform inlet velocity and twice the hill height was fixed at Re=300 while the Froude number based on the inlet velocity and the hill height was retained at Fr=0.2. Neutral flow without density stratification was also computed for comparison. Under a strong stratification, vertical motion of fluid particles over the three-dimensional hills is suppressed and the wake structures behind the hills become planar. Depending on the distance between the two hills, the flow pattern of each wake is significantly affected by the stratification. There is a critical hill distance at which flow characteristics drastically change. Qualitative and quantitative features of the wake interaction are reported.

• 전기화학회지
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• 제15권2호
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• pp.74-82
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• 2012

고분자전해질 연료전지의 성능은 매우 복잡한 물리 현상들에 의해 변화하게 된다. 반응면적이 25 $cm^2$인 5-pass, 4-turn 사행성 유동유로의 립 부분에 보조유동유로를 가지는 형상에 대하여 물관리 측면에서의 연료전지 성능을 수치해석을 통해 비교하였다. 보조유동유로를 추가함에 따라 촉매층 공급 대류의 유동 방향이 변경되어 유로 내부의 물 배출 특성을 향상시키는 결과를 나타내었다. 또한 입구에서의 공급기체를 보조유동유로로 분산시킴에 따라 입구에서의 전류 밀도는 낮아지며 보조유동유로로 이동하는 공급기체들은 주 유동유로의 내에서의 체류시간보다 길어져서 전체적인 전류밀도 분포가 균일해지는 것을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제9권2호
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• pp.97-104
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• 2005

많은 장점에도 불구하고 유동함수를 이용한 수치해석용 격자생성 좌표변환기법의 단점은 저속영역에서의 격자간격이 고속영역에 비해 상대적으로 큼에 따라 수치적 처리에 많은 오차를 내포하고 있다는 점이다. 본 연구에서는 이러한 저속영역에서의 단점을 보완하기 위하여 격자간격을 속도크기 및 영역에 따라 적절히 조절할 수 있도록 수학적으로 변형된 압축성 유동함수를 이용한 좌표변환기법을 제안하고 가스터빈엔진에 주로 적용되는 유동모델로서 동심원상 두개 이상의 난류제트혼합유동에 대해 적용하였으며 해당 실험치, 즉 축 방향 평균속도분포, 난류운동에너지, 그리고 난류전단응력분포와 비교하여 난류운동에너지가 약간 과소평가 된 대칭축을 제외한 혼합경계층 내에서 $3.5\%$ 이내의 신뢰성을 확보하였다. 본 기법은 특히 터보팬엔진에 대한 내부흐름들의 혼합유동을 규명하거나 또는 난류전단응력에 의한 제트소음발생 및 저감방법을 도모하는데 유용하게 활용될 것으로 기대된다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년도 제31회 추계학술대회논문집
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• pp.449-452
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• 2008

환형 스월 난류 연소기 내에서 반응, 비반응시 발생하는 유동의 차이를 flamelet 난류연소와 난류유동 모델을 모두 고려한 3차원 LES 기법으로 연구하였다. 계산 모델은 GEAE의 LM6000 환형연소기를 이용하였으며, 조건은 실험에서 얻어진 값을 이용하였다. 연소시 열방출에 의해 연소가스의 체적이 팽창하고 이로 인해 유입되는 스월의 주흐름은 하류방향으로 더욱 뻗어나간다. 비반응에서 나타났던 수직 단면에서의 타원형의 속도 분포는 원형에 가깝게 변하며, 비반응 유동장에서는 와류의 분포가 광범위하게 나타나지만, 반응유동에서는 약한 와류들은 소멸되는 것으로 나타났다. 즉 반응과 비반응에서 와류 분포와 강도, 그리고 동일 세기의 와류의 크기가 확연히 다르게 나타나는데, 이는 연소에 의한 밀도 팽창에 의한 영향으로 판단된다.

• 한국철도학회논문집
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• 제19권1호
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• pp.11-19
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• 2016

고속열차의 주위의 유통특성은 열차의 항력 및 소음 등 전반적인 특성에 영향을 주는 인자이다. 특히 고속열차의 유동 경계층은 유동 특성에 큰 영향을 미치는데, 기존의 연구는 주로 열차 주행 시 발생하는 측면 열차풍이나 열차의 하부 열차풍에 대한 연구가 주로 이루어져왔다. 열차 상부 경계층의 측정 및 분석도 매우 중요한데, 이는 열차 상부에 위치한 팬터그래프의 유동입력 조건에 상부 경계층이 가장 큰 영향을 미치기 때문이다. 본 연구에서는 차세대 고속열차의 1/20 축소모델을 이용하여 열차의 상부경계층 조건을 확인하였고, 그 결과를 풀 스케일 전산유체해석결과와 비교하여 그 타당성을 검증하였다. 이를 통하여 팬터그래프로 유입되는 유동속도는 열차 주행속도의 약 85% 수준임을 확인하였으며, 또한 열차 길이방향에 따른 유동 경계층의 성장특성을 분석하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권1호
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• pp.94-100
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• 2012

본 연구는 벽면 근처에 놓인 정방형주의 모서리에 수직 분할판을 부착하여 유체력 제어 효과를 양항력 측정실험 및 PIV에 의한 가시화 실험으로 조사한 것이다. 분할판의 폭은 정방형주 폭의 10% 로 했다. 실험변수로서는 수직 분할판의 부착 위치 및 벽면과 사각주 사이의 간격으로 하였다. 정방형주 중심에서 후류방향으로 3.0B(B: 정방형주 한 변 길이) 떨어진 곳에서 와도의 변화가 가장 명확했다. 수직 분할판의 위치 및 유무와 관계없이 간격비 0.4~0.6에서 평균양력계수 및 Strouhal 수의 변곡점이 나타났다. 정방형주 윗면의 뒷 모서리에 수직 분할판을 설치한 경우 항력이 감소하였으며 각 간격비 평균 5.0%의 항력 저감 효과를 얻었다. 정방형주 윗면 박리영역의 크기는 앞쪽 모서리에 수직 분할판을 설치한 경우가 가장 컸고, 원형의 정방형주, 뒷쪽 모서리에 수직 분할판을 설치한 순서로 작았으며, 평균항력계수는 이 박리영역의 크기에 비례했다.

• 에너지공학
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• 제20권4호
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• pp.338-345
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• 2011

희박예혼합 가스터빈 연소기에 적용되는 스월 유동은 연소효율증가와 배기가스저감을 목적으로 적용된 것로 연소기 내 유동장의 전단층생성에 의한 재순환영역이 생성되게 한다. 이러한 재순환영역은 연소가스 재순환에 의한 화염온도와 화염길이를 낮추는 효과를 가지고 있다. 또한 희박연소에서 연소불안정성 억제효과도 있다. 본 연구에서는 모형가스터빈연소기에서 스월러를 이용하여 스월유동을 유도하고, 연소기 노즐에서 평균속도가 일정 할 때의 스월수 증가에 따른 유동장의 속도분포 특성을 분석하였으며 이때 PIV 계측 실험과 난류통계기법을 이용하여 난류인자들을 도출하였다. 스월수의 증가는 연소기 내부 유동장의 형태가 바뀌게 되고, 재순환영역의 위치가 연소기 노즐방향으로 이동하게 되어 화염길이를 줄여 주며, 난류강도와 난류길이 스케일이 감소하게 되어 에디의 크기가 작아짐을 확인하였다.