• 한국가시화정보학회지
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• 제21권3호
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• pp.49-56
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• 2023

The Polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) operates at ambient temperature as a low-temperature fuel cell. During its operation, voltage losses arise due to factors such as operating conditions and material properties, effecting its performance. Computational simulations of fuel cells can be categorized into 1D simulation and CFD, chosen based on their specific application purposes. In this study, we carried out an analysis validation using 1D geometry and compared its performance with the results from 2D geometry analysis. CFD allows for the representation of pressure, velocity distribution, and fuel mass fraction according to the geometry, enabling the analysis of current density. However, the 1D simulation, simplifying governing equations to reduce time cost, failed to accurately account for fuel distribution and changes in fuel concentration due to fuel cell operations. As a result, it showed unrealistic results in the cell voltage region dominated by concentration loss compared to CFD.

• 한국가스학회지
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• 제16권4호
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• pp.23-31
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• 2012

밀폐 공간 내의 천연가스 공급 시스템에서 가스 누설에 따른 재난을 방지하고 보다 안전한 설계를 하기 위해서는 누출된 천연가스의 확산거동을 이해하고 예측할 수 있는 기술이 필요하다. 본 연구에서는 CFD를 사용한 해석법을 제시하고, 기 수행된 British Gas Technology Co.의 실험결과와 비교하여 타당성을 제시하였다. 노즐에서의 분출유량 2D 해석 결과는 실험결과와 2.6% 이내로 잘 일치함을 보였다. 또한, 다양한 강제 환기 조건에 따른 가스 확산 특성을 비정상상태 3차원 CFD 해석을 수행한 결과 실험결과와 정성적인 경향이 잘 일치됨을 보였다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제16권3호
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• pp.26-31
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• 2013

In present 3D CFD study, the method for determining leakage and rotordynamic coefficients of a plain-gas seal is suggested by using the relative coordinate system for steady-state simulation. In order to find the effect of pre-swirl speed at seal inlet, pre-swirl velocity is included as a parameter. Present analysis is verified by comparison with results acquired from Bulk-flow analysis code and published experimental results. The results of 3D CFD rotordynamic coefficients of direct stiffness(K) and cross-coupled stiffness(k) show improvements in prediction. As pre-swirl speed at seal inlet increases, k also increases to destabilize system. However, pre-swirl speed at seal inlet does not show sensitivity to the leakage and rotordynamic coefficients of K and damping(C).

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2003년도 추계 학술대회논문집
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• pp.200-205
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• 2003

The Canard rotor/wing (CRW) aircraft concepts offer great potential for application by allowing the use of a common propulsion system for high-speed cruise and low-speed powered lift. Using the rotor for lift in both flight modes increases its utility. In the hovering mode, the exhausted gas from an gas turbine engine is accelerated through the duct system and it provides the tipjet power for rotor system enough to lift the aircraft. In the cruise mode, the rotor is fixed and the exhausted gas is extracted through the main nozzle, such that the aircraft is able to flight with high speed. The duct system was designed using 1-D fanno line flow theory and empirical data. However, the empirical data of the pressure loss coefficient for various bending and dividing ducts were not enough to design our duct system adaptively. Therefore, using 3-D CFD analysis we obtained the pressure loss coefficient for our duct models and chose the appropriate bending or diving duct type. In this paper, we used the CFD-ACE+ software package for the CFD analysis and the modeling of duct system. Through the 3-D CFD analysis, we investigated also the pressure loss and the velocity distributions of the designed whole duct system as well as the blade duct. Comparing the 3-D CFD result with 1-D analysis result, we lessened the uncertainty of the designed duct system and speculated the problem that was not concerned in design state.

• Wind and Structures
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• 제13권2호
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• pp.169-189
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• 2010

This paper describes the use of coupled Computational Fluid Dynamics (CFD) and Rigid Body Dynamics (RBD) in modelling the aerodynamic behaviour of wind-borne plate type objects. Unsteady 2D and 3D Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) CFD models are used to simulate the unsteady and non-uniform flow field surrounding static, forced rotating, auto-rotating and free-flying plates. The auto-rotation phenomenon itself is strongly influenced by vortex shedding, and the realisable k-epsilon turbulence modelling approach is used, with a second order implicit time advancement scheme and equal or higher order advection schemes for the flow variables. Sequentially coupling the CFD code with a RBD solver allows a more detailed modelling of the Fluid-Structure Interaction (FSI) behaviour of the plate and how this influences plate motion. The results are compared against wind tunnel experiments on auto-rotating plates and an existing 3D analytical model.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.466-473
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• 2011

온배수의 수중 방류 시 강한 방류 모멘텀 플럭스와 부력 플럭스에 의해 수중제트 인근에는 부력제트가 지배적인 근역이 형성되며, 이러한 근역을 해석하는 도구로써 비정수압 RANS 방정식을 적용한 전산유체역학(CFD) 모델을 이용하여 근역에 대한 적용성을 검토해 보았다. 과거 연구된 바 있는 원형 부력제트 수리실험과 유사한 조건으로 모델을 구성하고 정류시의 수평 부력 제트 경우와 가로흐름시 수직 부력 제트 경우에 대해 수치 실험을 수행하였다. CFD 수치실험의 결과는 수리실험 및 해석해 모델(CorJET)의 결과와 무차원화한 중심 궤적 및 희석율에 대해 비교 검증하였는데, 실제 수리실험의 결과와 잘 일치하는 것으로 나타났다. CFD 모델은 현재 근역 해석해 모델과 광역 준3차원 해수유동 모델이 가지고 있는 한계를 모두 보완할 수 있어 수중방류 온배수 영향해석에 적합한 모델이며, 본 연구를 통해 근역해석의 적합성을 확인하였으므로 향후 계산효율이 확보된다면 수중방류 온배수의 이동 및 확산 해석 도구로써 널리 활용될 것으로 기대된다.

• 동력기계공학회지
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• 제12권1호
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• pp.28-34
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• 2008

가스-액체 이젝터에 관한 수치해석은 3차원 CFD 모델로 수행하였다. 본 논문에서는 이젝터의 유동특성과 질량전달특성에 대한 작동조건과 이젝터의 기하학적 모형의 영향에 관한 연구를 수행하고자 한다. CFD 결과 실험 데이터에 의하여 검증되었으며, 유동 분석과 이젝터 성능의 예측 또한 실행되었다. 작동상태의 변화는 0.2 $\sim$ 1.2 범위에서 가스-액체 유량비를 변화시킴으로서 주어진다. 혼합관의 $L_M/D_M$이 4 $\sim$ 10의 범위에서 변화를 주었다. CFD 연구는 길이와 직경비가 5.5일 때 체적 유량전달계수는 가스 유량이 증가함에 따라 증가한다는 것을 나타낸다. 동시에 $L_M/D_M$가 4일 때 체적유량전달계수는 기체-액체 유량비가 0.6에서 최대치에 도달한다. 또한, 체적 유량전달계수는 혼합 튜브길이가 증가함에 따라 감소한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권5호
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• pp.375-386
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• 2004

갈수량은 수자원의 개발 및 관리에 매우 중요한 인자중의 하나이다. 신뢰성 높은 갈수량을 측정하기 위해 한국수자원공사는 2000년도에 용담댐 시험유역에 5피트 규격의 파샬플륨을 설치하였다. 파샬플륨은 유량측정을 하기 위해 독특한 모양을 가지고 있으며, 부정확한 유량관측을 유발하는 퇴사문제를 거의 해결한 시설물이다. 본 연구에서는 3차원 CFD (Computational Fluid Dynamics) 모형으로 5가지 수위에 대해서 완전월류(free flow)시 파샬플륨의 유동을 해석하였다. CFD모형에 의해 산정된 결과와 ISO에 제시된 유량공식, USBR에 제시된 유량공식 및 수위-유량관계식으로 산정한 유량을 비교하였다. 그 결과 ISO와 USBR의 공식에 의해 산정된 유량은 거의 동일했으나, 3차원 CFD모형에 의한 유량은 경험공식에 의한 유량보다 9%정도 크게 나타났고 수위-유량관계식에 의한 유량은 경험공식에 의한 유량보다 16%정도 작게 나타났다.

• Tribology and Lubricants
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• 제26권1호
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• pp.37-43
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• 2010

Precise prediction of rotordynamic coefficients for annular type seal of turbomachinery is necessary for enhancing their vibrational stability and various prediction methods have been developed. As the seal passage is designed complicatedly, the analysis based on Bulk-flow concept which has been mainly used in predicting seal dynamics is limited. In order to improve the seal rotordynamic prediction, full Navier-Stokes Equations with turbulent model derived in the seal flow passage have to be solved. In this study, 3D CFD(Computational Fluid Dynamics) analysis has been performed for predicting rotordynamic coefficients of non-contact type annular plain seal using FLUENT. Comparing with the results of Bulk-flow model analysis, the result of 3D CFD analysis shows good agreement.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권5호
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• pp.1911-1923
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• 2023

The nuclear safety assessment involving large transient simulations is forcing the community to develop methods for coupling thermal-hydraulics and neutronic codes and three-dimensional (3D) Computational Fluid Dynamics (CFD) codes. In this paper a set of dynamic boundary conditions are implemented in OpenFOAM^Ⓡ in order to apply zero-dimensional (0D) approaches coupling with 3D thermal-hydraulic simulation in a single framework. This boundary conditions are applied to model pipelines, tanks, pumps, and heat exchangers. On a first stage, four tests are perform in order to assess the implementations. The results are compared with experimental data, full 3D CFD, and system code simulations, finding a general good agreement. The semi-implicit implementation nature of these boundary conditions has shown robustness and accuracy for large time steps. Finally, an application case, consisting of a simplified open pool with a cooling external circuit is solved to remark the capability of the tool to simulate thermal hydraulic systems commonly found in nuclear installations.