• 에너지공학
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• 제10권3호
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• pp.266-271
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• 2001

투과 흐름이 있는 수평 다공질 유체층에서 부력에 의하여 발생하는 자연대류 현상을 선형 안정성 이론을 사용하여 해석하였다. 다공질 층에서의 유동 특성을 나타내기 위하여 Dacrcy 법칙을 사용하였다. 선형 안정성 해석 결과를 근거로 자연대류 발생점 근처에서 비선형 해석을 하여 열전달 상관관계를 얻었다. 해석 결과 투과 흐름의 세기가 커짐에 따라 계는 점점 안정해 지고, Darcy-Rayleigh수의 변화에 따른 Nusselt수의 변화는 감소하였다.

• 태양에너지
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• 제2권1호
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• pp.9-16
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• 1982

The problem of transient laminar natural convection in compressible fluid in a rectangular enclosure is considered. The upper and lower boundaries of the enclosure are thermally insulating and the side boundaries are maintained at fixed temperatures. The fluid is considered to be a perfect gas with constant viscosity and thermal conductivity and the formulation differs from the boussinesq simplification in that the effects of variable density are completely retained. The motions are restricted to two dimensions. For incompressible fluid, the natural convection is driven mainly by buoyancy force. But the solutions show that for compressible fluid, the natural convection is driven by pressure and buoyancy forces and the thermally induced motion is acoustic in nature.

• 대한기계학회논문집
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• 제18권11호
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• pp.2999-3007
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• 1994

The unsteady numerical simulations have been presented for the laminar natural convection in a partially open compartment. Computations were performed within the domain of the compartment in order to show the thermal radiation and the partially opening effects on the flow fields and heat transfer characteristics. The results were shown for different Planck numbers(0.05~5) and opening ratios(0.25~0.75) being fixed with Ra=$10^5$ and Pr=0.71. Considering the flow which is buoyancy driven from the heated wall, and the buoyancy is not much affected by the further outside region from the opening, the numerical computations have been performed without an outer region by the particular boundary treatments on the flow velocity and temperature at the different partial openings. The confined numerical domain reduced the CPU time and the memory of computer. P-1 approximation of radiative transfer equation was employed with Marshak type boundary conditions along with the pseudo-black body approximation at the partial openings. The numerical results clearly show that the natural convective flow and heat transfer are much affected by increase of thermal radiation particularly from the initial state. When thermal radiation is not much affecting the flow ($PL{\le}1$), it was found that thermal radiation effects are almost negligible.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권4호
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• pp.399-408
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• 2010

질소 희석된 프로판 층류 부상 화염에서 화염진동 불안정성과 화염 곡률 효과를 살펴보기 위하여 실험적 연구를 수행하였다. 화염 진동은 총 3가지 영역으로 열손실에 의한 진동, 열손실 및 부력이 혼재된 진동, 그리고 열손실 및 루이스 수에 의한 영향이 혼재된 진동으로 구분되었다. 순수 열손실에 의한 진동은 루이스 수에 의한 진동과 부력에 의한 수력학적 불안정성과 관련이 없으며 연료 루이스 수에 관계없이 모든 부상화염 조건에서 관찰되었다. 화염의 시간에 따른 부상높이 변화에 대한 FFT분석을 통해 화염진동 불안정성의 실험적 증거와 특성을 명확히 제시하였고, 부상 화염의 열손실에 의한 자기진동의 메커니즘에 대한 시나리오를 논의한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권3호
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• pp.363-369
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• 2012

CANDU형 원전의 칼란드리아 내부 감속재 열유동은 입구 노즐에서 나온 제트 유동에 의해 발생하는 관성력과 감속재로 전달되는 열부하에 의해 발생하는 부력의 상호작용으로 인해 복잡한 난류 특성을 나타낸다. 본 연구에서는 이러한 복잡한 감속재 열유동을 정확히 예측하기 위한 난류모델의 성능을 평가하기 위해 상용 유동해석 프로그램인 FLUENT에 탑재된 난류모델들을 사용해서 계산한 결과를 Sheridan Park Engineering Laboratory (SPEL)의 실험값과 비교하였다. 결론적으로 CANDU형 원전의 칼란드리아 내부 감속재 열유동을 신뢰할 수 있게 예측하기 위해서는 부력이 난류 유동에 미치는 영향을 고려해주는 생성항을 포함한 난류 모델이 사용되어야 한다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 추계학술대회논문집B
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• pp.499-504
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• 2001

A validation of a 3D CFD model for predicting local subcooling of moderator in the vicinity of calandria tubes in a CANDU reactor is performed. The small scale moderator experiments performed at Sheridan Park Experimental Laboratory(SPEL) in Ontario, Canada[1] is used for the validation. Also a comparison is made between previous CFD analyses based on 2DMOTH and PHOENICS, and the current model analysis for the same SPEL experiment. For the current model, a set of grid structures for the same geometry as the experimental test section is generated and the momentum, heat and continuity equations are solved by CFX-4.3, a CFD code developed by AEA technology. The matrix of calandria tubes is simplified by the porous media approach. The standard $k-\varepsilon$ turbulence model associated with logarithmic wall treatment and SIMPLEC algorithm on the body fitted grid are used and buoyancy effects are accounted for by the Boussinesq approximation. For the test conditions simulated in this study, the flow pattern identified is a buoyancy-dominated flow, which is generated by the interaction between the dominant buoyancy force by heating and inertial momentum forces by the inlet jets. As a result, the current CFD moderator analysis model predicts the moderator temperature reasonably, and the maximum error against the experimental data is kept at less than $2.0^{\circ}C$ over the whole domain. The simulated velocity field matches with the visualization of SPEL experiments quite well.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권2호
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• pp.102-106
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• 2016

An experimental study on the flow characteristics under various laminar coflow diffusion flames was conducted with a particular focus on the buoyancy force exerted from gaseous hydrocarbon fuels. Methane ($CH_4$), ethylene ($C_2H_4$), and n-butane ($C_4H_{10}$) were used as the fuels. A coflow burner and the Schlieren imaging technique were used to observe the flow field of each fuel near the nozzle exit as well as the flow characteristics in the flames. The results show that a vortex with a density heavier than air appeared in n-butane near the nozzle exit with a strong negative buoyancy on the fuel steam. As the Reynolds number increased through the control of the fuel velocity of the n-butane flame, the vortices were greater and the vortex tips were moved up from the nozzle exit. In addition, the heated nozzle affected the flow fields of the fuel steam near the nozzle exit.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권8호
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• pp.807-815
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• 2013

대기압에서의 층류 에틸렌 확산 화염 내 매연 생성에 대하여 부력의 영향에 대한 보다 나은 이해를 위해 0g와 1g 조건하에서 수치해석을 수행하였다. 수치해석을 위하여 가스상 메커니즘과 열 및 이송특성을 이용하였다. 매연의 생성과 성장 및 산화에 대하여 예측하기 위하여 간단한 매연 모델이 채택되었으며 이 모델은 가스상과 매연의 화학적 상호작용에 고려되었다. 수치 결과로서 보다 두꺼운 확산층과 축방향 속도의 감소로 인해 0g에서의 화염이 1g하의 화염보다 더 넓은 화염을 가진다는 알 수 있었다. 0g에서의 축방향 속도의 감소는 더 긴 체류 시간을 가지게 하고 그 결과로 더 많은 매연 체적분율을 나타나게 한다. 0g 하에서는 화염이 부력으로 인한 불안정성이 없어져 화염의 흔들거림이 사라졌다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제7권3호
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• pp.248-256
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• 1995

표층밀도분류에 대한 수치계산에서 문제로 되는 것은 자유수면의 처리, 레이놀즈응력/플럭스항, 특히 난류변동성분에 미치는 부력효과 등에 관련된 것이며, 이것에 대한 보다 집중적인 연구가 필요하다. 또한, 농도장이나 온도장에서의 난류변동성분을 측정하는 데 있어서의 어려움으로 인한 실험자료의 부족으로 수치 계산으로부터 얻어진 예측결과의 충분한 검증은 이루어지지 않고 있다. 본 연구에서는 2차원 표층밀도분류에 대한 유동특성을 조사하기 위하여 난류의 비등방성을 고려하여 난류응력을 직접 계산하는 대수응력모델을 적용하여 수치계산을 행하고, 그 결과를 실험결과와 비교ㆍ검토하였다. 검토한 결과 대수응력모델은 전 영역모델은 전 영역에서 2차원 표층밀도분류의 유동특성을 양호하게 재현하였으며, 특히 부력효과로 인한 성층화가 발생하는 부력 탁월영역에서 난류유동장의 흐름특성을 합리적으로 예측함을 입증하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제17권6호
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• pp.231-237
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• 2007

For an aspect ratio (transport length-to-width) of 5, Pr=3.34, Le=0.078, Pe=4.16, Cv=1.01, $P_B=50$ Torr, only thermally buoyancy-driven convection ($Gr=4.83{\times}10^5$) is considered in this study in spite of the disparity in the molecular weights of the component A ($Hg_2Cl_2$) and B which would cause thermally and/or solutally buoyancy-driven convection. The crystal growth rate and the maximum velocity vector magnitude are decreased exponentially for $3{\le}Ar{\le}5$, for (1) adiabatic walls and (2) the linear temperature profile, with a fixed source temperature. This is related to the finding that the effects of side walls tend to stabilize convection in the growth reactor. The rate for the linear temperature profiles walls is slightly greater than for the adiabatic walls far varied temperature differences and aspect ratios. With the imposed thermal profile, a fixed source region, both the rate and the maximum velocity vector magnitude increase linearly with increasing the temperature difference for $10{\le}{\Delta}T{\le}50K$.