• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.35 no.6
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• pp.779-785
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• 2011

Prediction of the transient pressure variations and performance parameters has been carried out for an SI engine using one of commercial software, GT-POWER. Various models were applied for the calculation of properties of the plenum chamber, exhaust manifold and catalytic convertor which are very important components included in the intake and exhaust systems.

• Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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• v.21 no.4
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• pp.23-32
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• 2013

This paper presents the simulation of the multi-cylinder 4-stroke cycle spark-ignition engine using a commercial simulation tool, AVL BOOST. Various models were examined to select the appropriate models that would best serve to analyze the main components of the intake and exhaust systems-the plenum chamber, the muffler and the exhaust manifold branch junction. For the plenum chamber and the muffler, the tank model and the pipe model were tested. In order to analyze the exhaust manifold branch junction, a complicated model which reflects the actual shape and involves pressure drops was compared to a simplified one. The results show that both the tank model and the pipe model are applicable with satisfying accuracies for the plenum chamber and the muffler. However, the tank model is more desirable in regards to convenience in modeling and efficiency in calculation. Though both the complicated model and the simplified model show satisfying accuracies for the exhaust manifold branch junction, the simplified model is recommended in regards to convenience in modeling and efficiency in calculation.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.36-36
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• 2000

KSTAR 토카막은 보조가열 장치로 2005년까지 1대(최종적으로는 2대)의 중성입자빔 입사장치(NBI)를 설치하여 장치의 기본 설계값에 도달할 예정이다. KSTAR NBI는 3개의 이온원을 가지고 있으며 총 수소 유입량은 70 Torr.L/s인 반면 고속 중성 입자빔량은 모두 11 Torr.L/s로 기체 배기량은 59 Torr.L/s에 달하고 압력은 장소에 따라 10-5~10-6 Torr로 유지되며 총배기속도가 1~2$\times$106 L인 펌프가 필요하다. 이때 크라이오 펌프(cryopump) 방식이 거의 유일한 해결책이라고 할 수 있다. 크라이오 펌프는 고속 입자빔 수송로의 양편에 각각 설치되는데 총면적 30m2 내외의 극저온 냉각판(cryo-pnael)들과 이를 상온 열복사로부터 보호하기 위한 열차폐(thermal shield) 및 흡기구 배플(baffle), 그리고 적절한 냉각장치로 구성된다. 시운전 단계에서는 15K GM 냉동기와 활성탄이 부착된 냉각판을 사용하는 방식과 4K GM 냉동기로 냉각하는 방식이, 최종 운전단계에서는 3.7K 액체 헬륨을 사용하는 방식이 고려되고 있다. 크라이오 펌프의 구조설계에 앞서 우선 배기속도, 흡？량, 작동압력, 냉각판 온도, 열손실량 등 설계사양을 확정하고 정리하는 일이 진행되고 있다. 또 냉각방식과 상관없이 동일한 개념으로 만들어지는 배플과 열차폐의 최적설계를 위한 몬테카를로 계산과 열전도 계산을 병행하고 있다. 이 곳에서는 KSTAR NBI 장치의 주배기계로서 사용될 크라이오 펌프의 설계방향과 전반적인 구조 및 예상성능 등에 대해 발표하려고 한다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.13 no.3
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• pp.64-71
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• 1989

In this paper, a computer program for simulation of 4 cycle diesel engines including intake and exhaust manifold system is developed. The wave action theory is applied for optimization of the intake and exhaust manifold system. The calculation results of this computer program is finely accurate and agreed well with experimental results. Accordingly, it is recognized that the developed computer program can be utillized very usefully for the design of intake and manifold system. And then, influential factors of the engine performance in the design of intake manifold is numerically investigated by the calculation only. As the results it is concluded that the inertia one of the dynamic effects on the intake and exhaust maninfold affects mainly the engine performance and the pulsation one is a side effect.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 1996.10a
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• pp.65-70
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• 1996

엔진소음을 소음특성에 따라 분류하면 공력소음(Aerodynamic Noise), 연소소음(Combustion Noise), 기계적인 소음(Mechanical Noise)으로 나눌 수 있으며 소음원의 종류에 따라 분류하면 배기계소음(Exhaust System Noise)으로 나눌 수 있으며 소음원의 종류에 따라 분류하면 배기계소음(Exhaust System Noise), 흡기계소음(Intake System Noise), 냉각계소음(Cooling System Noise), 엔진표면소음(Engine System Noise)등으로 분류할 수 있다. 이러한 여러소음중 엔진 내부의 유동에 의한 흡배기계통으로의 소음방출은 자동차 실 내외 소음의 중요한 문제로 대두되는데, 이를 줄이기 위해 그 동안 소음기 등의 서브시스템의 형태와 그 위치조정에 관한 연구가 수행되어 왔다. 그러나 이것이 비용 또는 성능에 영향을 미치므로 본질적인 소음원을 규명해 내는 것이 필요하게 되었다. 흡배기계의 소음은 엔진의 흡입, 배기행 정시 피스톤의 운동에 의해 팽창 및 압축파 형태의 압력파(pressure wave)로 발생하게 되고, 밸브근방에서는 유동의 박리(separation)에 의해 발생하게 된다. 소음기 등의 서브시스템에서도 유동의 박리에 의해 발생하게 되며 특히 배기행정시 발생하는 압력파는 비선형영역에 있게된다. 흡기소음은 배기에 비해 그 크기가 작아서 그동안 등한시 되어왔으나 이것이 소비자의 불평요인으로 작용하므로써 이에 대한 연구도 활발히 수행되어야 한다. Bender, Bramer[1]는 흡배기계 소음의 외부 방사에 관하여 전반적으로 기술하였고 Sierens등[2]은 흡기계에서 1차원 MOC(Method of Characteristics)방법으로 비정상 유동해석을 하고 실험결과와 비교하였다. J.S.Lamancusa 등[3]은 흡기 소음원을 실험을 통해 예측하였고, 흡기소음도 비선형 거동을 보인다고 밝혔다. Yositaka Nishio 등[4]은 새로운 흡기실험장치를 고안하여 공명기(resonator)의 위치 변화에 의한 저소음 흡기계를 설계 초기단계에서부터 적용하려 하였다. 일반적으로 흡배기계의 복잡한 형상 때문에 대부분 실험을 통해 문제를 해결하려 하였고, 수치해석은 피스톤의 운동을 배제한 단순화한 흡배기계의 정상상태 유동해석이 주를 이루어왔다. Taghaui and Dupont 등[5]은 KIVA코드를 사용하여 흡기포트와 연소실 그리고 밸브의 움직임을 동시에 고려한 수치해석을 도입하였다. 하지만 이들이 밸브의 운동을 고려하기 위해 사용한 이동격자는 격자점은 시간에 따라 변화하지만 그 격자의 수가 일정하게 유지되어 있어서 밸브의 완전개폐를 해석할 수가 없다. 강희정[6]은 단일 실린더와 단일 배기밸브를 갖는 문제로 단순화하여 피스톤과 밸브의 움직임을 고려하므로써 배기행정 후 소음이 어떻게 전파해 나가는가를 연구하였다. 본 연구에서도 최소밸브간격과 최대밸브간격 사이에서만 계산이 가능하나 흡기의 경우는 밸브가 닫힐 때 생기는 압력파가 중요하므로 실린더와 밸브사이에 벽면조건을 주어 밸브의 개폐를 모사하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.40 no.9
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• pp.733-742
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• 2016

In recent years, gas engines fueled with LNG or synthetic gas have been attracting considerable attention for marine use owing to their potential to facilitate better fuel economy and to reduce emissions. It has been confirmed that gas engines using the Otto cycle, which involves premixed combustion, can satisfy Tier III regulations without the EGR or SCR system. The objective of this study is to acquire simulation technologies for predicting gas engine performances in industrial fields. Using the commercial software BOOST, the simulation is conducted on a gasoline engine rather than a marine engine due to the gasoline engine's easier accessibility. This study consists of two stages. In the first stage published previously, the optimal modeling techniques for representing the behavior of the gas in the intake and exhaust systems were determined. In the current study, we formulated a method to evaluate the combustion and heat transfer processes in the cylinder and to ultimately determine the major performance parameters, given that the analytical model derived from the previous stage has been applied. Through this study, we were able to determine a combustion and heat transfer model and a valve discharge coefficient that are less reliant on empirical data: we were also able to formulate a methodology through which relevant constants are decided. We confirmed that the values of transient cylinder pressure variation, indicated mean effective pressure, and air supply can be successfully predicted using our modeling techniques.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.10 no.1
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• pp.64-71
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• 2006

For SUAV is required to have the capacity of VTOL and fast forward flight, the SUAV development program has decided to adopt the tiltrotor mechanism which includes helicopter and turboprop mechanisms. From the engine point of view, the key engine parameters such as engine operating mechanism, engine control scheme, the dynamics characteristic of power train, engine intake/exhaust concept, and engine installation requirements should fulfill the requirements of the two different mechanisms, helicopter and turboprop. And for the maximum efficiency of the rotor, rotational speed for the two modes are 20% different, the power train shall find a way to make it so. Meeting these specific requirements for the tiltrotor mechanism, this research begins with a conventional OTS(off-the-shelf) turboshaft engine survey and minimizes engine modification to develop an economical propulsion system. The engine technical review has been performed on the basis of those requirements and capabilities.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.39 no.4
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• pp.368-373
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• 2015

As a preliminary study for the development of the gas fueled marine engine, prediction of indicated performances was carried out for a spark-ignition engine using commercial software, GT-POWER. The optimized models through a previous study were applied for the simulation of the intake and exhaust systems in a SI engine. The Spark-Ignition Wiebe model was used to calculate the burn rate in the cylinders and the modified Woschni model was used to calculate the heat transfer to the walls. The predicted performances, such as air delivery, cylinder pressures and indicated mean effective pressures under a range of operating conditions showed good agreement with the experiments.