• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.139.1-139.1
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• 2015

열플라즈마 토치 및 자유연소아크 시스템 개발이 증가함에 따라 실험을 통해 얻기 어려운 물리적 특성들을 파악하기 위해 전산유체역학을 이용한 해석방법이 널리 이용되어 왔다. 대부분의 경우에 해석의 용이성을 위하여 2차원 축대칭으로 가정하여 계산을 수행하지만, 2차원 해석만으로는 실제 물리적인 현상을 정확하게 반영하기 힘들다. 따라서 보다 실질적인 결과를 얻기 위해서는 기존의 2차원 해석방법을 3차원 해석방법으로 변환할 필요성이 있다. 본 논문에서는 3차원 열플라즈마 해석을 위한 첫 단계로써 상용 CFD 프로그램인 ANSYS CFX를 사용하여 동일한 해석모델에 관하여 2차원 해석과 3차원 해석을 수행하였다. 해석방법 및 결과의 타당성을 평가하기 위하여 Schnick-Fuessel 모델 (SF 모델)과 Haddad-Farmer 모델 (HF 모델)을 선정하여 각각의 모델에 대한 해석결과를 문헌에서 발췌한 실험결과 등과 비교하였다. 이러한 결과 비교를 통해서 본 연구에서 적용한 열플라즈마 해석에 관한 수치해석 방법이 충분히 3차원 해석으로 확장 가능함을 확인할 수 있었다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.8 no.1
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• pp.67-75
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• 1999

여러 종류의 내화재로 구성된 석탄가스화기에서의 온도분포 및 열손실량을 구하기 위한 전산해석을 수행하였다. 석탄가스화기 내화재 설계를 위한 적절한 방법론을 제안하기 위하여 1차원 이론적 해석, 2차원 전도열전달 해석 및 3차원 대류-전도 복합열전달 해석 등 세가지 방법론으로 해석을 각각 수행하였다. 해석 결과들은 석탄가스화기 실험 결과와 정상적 정량적으로 잘 일치하는 것으로 나타났다. 결과의 정확성, 수치해석 상의 수렴성 및 계산시간 등을 종합적으로 고려해 볼 때, 전산해석에 핵심 경계조건인 가스화기 내벽의 온도를 적절히 설정할 수 있는 경우에는 2차원 전도열전달 해석이 공학적 설계에 적용하기 알맞은 방법론으로 판단되었다. 전산해석 결과에 의하면, 현재 실험이 진행중인 하루 3톤 처리 용량급의 석탄가스화기에서의 총 열손실량은 설계치 운전 기준으로 약 1% 정도인 것으로 판별되었다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.10 no.2
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• pp.53-61
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• 2006

Axisymmetric numerical thermal analysis for a 3-dimensional regenerative cooling system in a rocket engine is carried out. To predict the accurate heat transfer with the stiff temperature distribution, several tests have been conducted for the grid size, the properties variation of the coolant and the combustion gas depending on temperature. The axisymmetric heat flux model is defined using fin efficiencies and is designed to be equivalent to the heat flux of the 3-dimensional coolant channel. For comparison purpose, the 1-dimensional analysis using Bartz equation is also conducted. The performance of the present model in predicting the cooling characteristics of a 3-dimensional regenerative cooling system is compared with the 3-dimensional results of RTE(Rocket Thermal Evaluation). It is found that the present method predicts much closer results to those of RTE code than 1-dimensional analysis.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.231.1-231.1
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• 2014

열 플라즈마(thermal plasma) 는 저온 플라즈마(cold plasma)와 달리 이온과 전자와 중성입자들이 충분한 에너지 교환으로 인해 열평형 상태를 가진다. 열 플라즈마를 생성 시킬 때 전극 사이에서 아크방전을 시켜 제트 형태로 플라즈마를 발생시키는 것을 플라즈마 토치(plasma torch)라고 한다. 이러한 플라즈마 토치는 화학 원소 분해, 강판 절단, 유해 기체 분해 등으로 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 플라즈마 토치를 수치적으로 해석하여 플라즈마의 특성을 알아보았다. 수치해석적 접근방법으로 열 플라즈마는 LTE (local thermodynamic equilibrium)을 가정하였으며 one-fluid 이론을 적용하였다. 이때 사용된 코드는 DCPTUN으로서 $C^{+}^{+}$로 작성된 열플라즈마 유동의 특성해석 코드인 동시에 SIMPLE 알고리즘을 이용한 유체 코드이다. 시뮬레이션은 2차원 축대칭이며 정렬격자계 및 비정렬격자계 모두에서 사용이 가능하도록 되어있다. 또한 맥스웰 방정식을 통해 electromagnetic field를 풀도록 하여 RF 시뮬레이션이 가능하도록 하였다. 이와 같은 열 플라즈마 시뮬레이션을 통해서 플라즈마 토치의 특성을 알아보았다.

• Journal of Industrial Technology
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• v.13
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• pp.81-87
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• 1993

Two dimensional analysis on the triangular fin for both the insulated fin tip and non-insulated fin tip and one dimensional analysis on that when the temperature of the fin tip is finite are made. The effect of the fin tip is shown by comparing the heat loss from the fin and the temperature along the fin length varing the non-dimensional fin length and Biot number for each three cases. The results are following. When the non-dimensional fin length is very short, the relative error of the heat loss from the fin with insulated fin tip to that from the fin with non-insulated fin tip is very high. The value of the temperature variation along the non-dimensional fin length is minimum for the finite fin tip temperature using one dimensional analysis and is maximum for the insulated fin tip using two dimensional anaysis.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.47 no.2
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• pp.122-129
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• 2019

Predicting heat transfer from the inner wall of the combustion chamber of the liquid rocket is a very difficult task. Several complex processes, such as convection, radiation and conduction must be taken into consideration. Usually commercial programs are used for the analysis of this processes. However, commercial programs are not a perfect solution, because of the long calculation times and a burdening data-input work. In this study, we developed and implemented one - dimensional thermal analysis. This technique can be easily used on the initial stage. The design of the combustion chamber's cooling channel of the steam generator designed using developed technique. In order to compare experimental and theoretical data, the combustion test was performed. Obtained experimental data for the coolant temperature differ from the theoretical prediction by only 8.5%.

• Journal of Welding and Joining
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• v.17 no.1
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• pp.104-115
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• 1999

There have been many studies on the two dimensional thermo-elasto-plastic analysis in welding process, mostly from viewpoint of residual stresses. In this study, the temperature distribution, transient thermal stress, and angular distortion during bead-on-plate gas metal arc welding of rectangular plates were analyzed by using the finite element method. A nonlinear heat transfer analysis was first performed by taking account of the temperature-dependent material properties and convection heat losses on the surface. This was followed by a thermo-elasto-plastic stresses and distortion analysis that incorporates the constrained boundary condition of the two dimensional solution domain to get the three dimensional size effect of the plate. The constrained boundary conditions adopted in this study were the constant displacement condition over the whole two dimensional section for axial movement in the welding direction, and the force boundary condition for rotational movementof the domain around the axis of the welding direction. It could be revealed that the theoretical predictions of the angular distortion have an improved agreement with the experimentally obtained data presented in the previous study.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.13 no.4
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• pp.680-688
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• 1989

A numerical method for analyzing non-isothermal plastic deformation of sheet metals has been developed and sheet tensile tests have been analyzed using a two-dimensional finite element formulation. A modified Bishop`s method is used to solve the thermoplasticity problem in decoupled form at each time step. The accuracy of the analysis is confirmed by comparison with experimental data. The uniform elongation is found is drop by 0.1 to 2.7% at moderate strain rates, while total elongation decreases upto 6.0% during tensile testing in air compared to the isothermal case. The effect of deformation heating, becomes more pronounced as necking develops and at higher testing speed.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.14 no.1
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• pp.11-19
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• 2001

기능경사재(FGM)는 구성 물질의 체적분율(volume fraction)이 복합재 전체에 걸쳐 연속적 그리고 기능적으로 분포되어 있어, 기존의 이종물질 접합식(bi-material-type) 복합재보다 현저히 우수한 열기계적 특성을 가진다. 하지만, 기능경사 내열복합재의 열-탄소성 거동은 체적분율의 분포형태와 경사층이 차지하는 상대두께비에 따라 절대적으로 좌우된다. 본 연구는 기능경사 내열복합재의 열-탄소성 특성의 이들 두 설계인자에 대한 파라메트릭 FEM해석을 다룬 것이다. 열-탄소성 이론과 유한요소 근사화에 따라 연구용 2차원 FEM 프로그램을 개발하고, 대표적인 3층 구조의 2차원 기능경사 내열복합재의 열-탄소성 특성을 설계변수의 다양한 조합에 따라 분석하였다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.6 no.4
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• pp.1-6
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• 2002

A numerical heat transfer analysis and the structural analysis were performed for the design of sub-scale combustion chamber's coolant passage. The heat flux through the combustion chamber wall was estimated by 2-D heat transfer analysis of compressible hot gas and the result was applied as a thermal boundary condition of 3-D analysis. The heat flux estimated by the present method agreed well with the experimental correlation and proved to be insensitive to cooling condition. So the same thermal boundary condition was applied for various operating conditions. The maximum temperature of combustion chamber wall was predicted by 3-D analysis for single coolant passage and the result will be used for the development of a regeneratively cooled combustion chamber. Also estimated were the stress distribution and structural safety of coolant passage through the static structural analysis.