• 한국전산구조공학회논문집
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• 제30권6호
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• pp.495-500
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• 2017

본 논문에서는 과도한 계산용량이 필요한 초음속 비행체의 비정상 열응답 해석을 수행하기 위한 준-비정상해석 기법을 소개한다. 준-비정상해석 기법은 연성 연계 기법과 복합 열전달 해석기법을 통합한 방법으로 계산시간 단축시키면서 동시에 정확도를 향상시키기 위해 고안되었다. 또한 준-비정상해석 시, 해석 구간을 분할하기 위한 기준시간을 결정하는 알고리즘을 고안하여 준-비정상해석 기법의 정확도를 향상시키고자 하였다. 본 논문에서는 준-비정상해석 기법을 평가하기 위하여 가상의 비행 시나리오에서 열응답 해석을 수행하였으며, 비정상 해석 결과와 비교 검증을 수행하였다. 무딘 물체의 표면 온도 및 정체점의 온도를 통해 각각의 기법의 차이를 도출하였다. 비정상 해석을 통해 도출한 정체점의 온도와 준-비정상 해석을 통해 도출한 정체점의 온도 차이는 11.4% 이내로 높은 정확도를 확보함과 동시에 28배에 가까운 계산시간을 단축시켜 해석 기법의 효율성과 정확성을 확보하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제21권5호
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• pp.552-557
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• 2015

본 연구에서는 선미형상을 고려한 조종성능을 심수역 뿐만 아니라 천수역에 대해서 수치 시뮬레이션을 통해 검토하였다. 선미형상을 나타내는 파라메터 중 $C_{wa}$를 미소(${\pm}2%$)하게 변화시킴으로써 각 수역에서의 침로안정성, 선회 및 지그재그 성능이 어떤 변화를 보이고 그 경향이 어떻게 변화하는 지를 검토하였다. 선박의 조종성능 관점에서 흘수 대 수심의 비(=d/H)가 0.5 부근에서의 조종성에 큰 변화를 가져오는 중요 지점임을 알 수 있었고, 비대선(VLCC, 탱커 등)과 세장선(컨테이너)의 경우 선미형상의 변화에 따라 조종성능의 변화 정도가 많은 차이를 가질 수 있음을 알 수 있었다. 또한, $C_{wa}$를 감소(U형에 근접)시키면 선회운동에 있어서 advance 및 tactical diameter가 증가하고, 지그재그 운동에서는 track reach는 증가하지만 각 overshoot angle들은 감소한다. 이와 반대로, $C_{wa}$를 증가(V형에 근접)시키면 선회운동에 있어서 advance 및 tactical diameter는 감소, 지그재그 운동에서는 track reach는 감소, 각 overshoot angle 들은 증가함을 알 수 있었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제20권4호
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• pp.419-425
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• 2014

본 연구는 격자수, 첫 번째 격자까지의 거리($Y_P+$), 난류모델 그리고 이산화 방법에 따른 해의 변화량을 조사하였다. 대상선박은 KVLCC이며, 격자구성과 유동해석은 상용코드인 Gridgen V15와 FLUENT를 사용하였다. 검토는 2가지 파트로 나누어서 수행하였다. 첫 번째 파트는 격자수, 난류모델 그리고 이산화 방법의 조합에 따른 해의 영향성을 평가하였다. 두 번째 파트는 적합한 $Y_P+$ 선정에 초점을 두었다. 격자수와 이산화 방법이 동일한 경우 마찰저항은 난류모델에 따라 약 1 % 내에서 차이를 보였으나, 압력저항은 약 9 %의 큰 차이를 보였다. $Y_P+$와 이산화 방법이 동일한 경우 $Y_P+$를 30과 50으로 설정하였을 때 마찰저항은 난류모델에 따라 약 1 % 내에서 차이를 보였으나, 100에서는 약 3 % 차이를 보였다. 반면, 압력저항은 $Y_P+$값에 무관하게 난류모델에 따라 약 10 % 차이를 보였다. 난류모델과 이산화 방법이 동일한 경우 격자 수 변화 따라 마찰저항, 압력저항 그리고 전 저항 모두 큰 차이를 보이지 않았다. 난류모델과 이산화 방법이 동일한 경우 $Y_P+$의 변화에 따라 마찰저항은 5~8 %의 큰 차이를 보였고, 압력저항은 큰 차이를 보이지 않았다.

• Wind and Structures
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• 제30권4호
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• pp.433-450
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• 2020

The strong turbulence characteristic of typhoon not only will significantly change flow field characteristics surrounding the large-scale wind turbine and aerodynamic force distribution on surface, but also may cause morphological evolution of coast dune and thereby form sand storms. A 5MW horizontal-axis wind turbine in a wind power plant of southeastern coastal areas in China was chosen to investigate the distribution law of additional loads caused by wind-sand coupling movement of coast dune at landing of strong typhoons. Firstly, a mesoscale Weather Research and Forecasting (WRF) mode was introduced in for high spatial resolution simulation of typhoon "Megi". Wind speed profile on the boundary layer of typhoon was gained through fitting based on nonlinear least squares and then it was integrated into the user-defined function (UDF) as an entry condition of small-scaled CFD numerical simulation. On this basis, a synchronous iterative modeling of wind field and sand particle combination was carried out by using a continuous phase and discrete phase. Influencing laws of typhoon and normal wind on moving characteristics of sand particles, equivalent pressure distribution mode of structural surface and characteristics of lift resistance coefficient were compared. Results demonstrated that: Compared with normal wind, mesoscale typhoon intensifies the 3D aerodynamic distribution mode on structural surface of wind turbine significantly. Different from wind loads, sand loads mainly impact on 30° ranges at two sides of the lower windward region on the tower. The ratio between sand loads and wind load reaches 3.937% and the maximum sand pressure coefficient is 0.09. The coupling impact effect of strong typhoon and large sand particles is more significant, in which the resistance coefficient of tower is increased by 9.80% to the maximum extent. The maximum resistance coefficient in typhoon field is 13.79% higher than that in the normal wind field.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권9호
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• pp.786-790
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• 2016

본 연구는 자연대류상의 할로우 하이브리드 휜 히트싱크 (HHFHS) 의 열성능에 대한 방향 영향의 전산연구결과에 대해 논한다. HHFHS 는 휜 베이스 근처에 천공을 포함하는 중공 핀 휜과 판 휜의 결합형 휜들의 배열로 구성된다. HHFHS의 베이스면적기반, 질량기반 열성능에 대한 방향영향이 0 ~ 180도의 방향각에 대해서 수치적으로 연구되었고, 유사구조의 핀 휜 히트싱크 (PFHS) 와 비교되었다. PFHS 와 달리 HHFHS 의 열저항은 직립상태에서 45도까지 변화가 미미하며, 이후 증가하여 90도에서 최대이며, 이후로는 180도까지 감소함을 보인다. 이러한 열저항 특성의 차이는 HHFHS의 중공 휜의 내부유동에 의한 열펌핑 효과의 영향으로 사료된다. 다양한 방향각에도 HHFHS 의 질량기반 열저항은 약 30% 정도 PFHS 보다 작음을 보여주는데 이 결과는 자연대류 상의 전자장치에 대한 HHFHS 의 경량열관리 적용 가능성을 보여준다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권8호
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• pp.781-787
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• 2011

본 연구에서는 4단으로 구성된 LNG 플랜트용 프로판 냉매 원심 압축기 각 단의 설계점에 대해 상용 코드를 이용하여 공력설계를 하였다. 1차원 공력 설계 결과와 3차원 유로 형상의 타당성은 유동해석을 통해 확인하였다. 특히 입구전압이 높고 회전수가 큰 4단 압축기 임펠러의 유로와 베인리스 디퓨저 내부 유동에 대한 속도장, 압력장 및 엔트로피 등의 유동특성에 대해 고찰하였고, 아울러 익단 간극이 유동장에 미치는 영향에 대해서도 알아보았다. 본 연구 결과는 프로판 냉매 압축기의 시스템 제작에 활용될 것이며 추후 실제 실험결과와 비교하고자 한다. 향후 설계된 프로판 냉매압축기에 대한 LNG 플랜트에서의 실증시험을 통해 구체적인 설계결과에 대한 평가 및 설계 개선이 이루어지리라 생각한다.

• 한국음향학회지
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• 제34권1호
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• pp.36-45
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• 2015

유동광대역소음을 효율적으로 예측하기 위하여 통계적으로 난류를 재생하는 방법에 대한 많은 연구들이 최근에 진행되고 있다. 그 중에서도, FRPM(Fast Random Particle Mesh) 기법은 RANS(Reynolds-Averaged Navier-Stokes) 방정식 해석을 통해 도출된 정상상태 유동장의 난류 운동에너지와 소산 값을 이용하여 특정한 통계적 특성을 가지는 난류를 재생하는 기법으로서 유동광대역소음 문제 등에 성공적인 적용 예에 대해서 보고되고 있다. 하지만 기존의 FRPM 방법은 축류팬과 같이 축 대칭 특성을 갖는 기계의 경우 정상상태의 유동장을 기초로 광대역소음을 예측하는 문제에는 적용할 수 있으나, 원심팬과 같이 볼루트 영역으로 인하여 축 대칭이 성립되지 않는 기계류의 유동광대역소음에는 적용할 수 없다. 본 연구에서는 이러한 FRPM 기법을 확장하여, 원심팬에서 발생하는 광대역소음을 효율적으로 예측하기 위하여 비정상 RANS 방정식의 수치해와 연계하여 광대역소음원으로 고려되는 난류를 특정한 통계적 특성을 가지도록 재생할 수 있는 U-FRPM(Unsteady-FRPM) 기법을 제안하였다. 먼저 전산유체역학을 사용하여 RANS 방정식을 해석함으로써, 원심팬 주위의 비정상상태 유동장 정보를 도출하고, 음향상사법(Acoustic Analogy)을 기초로 도출된 유동소음원을 U-FRPM을 이용하여 모델링하였다. 모델링된 소음원은 경계요소법을 통해 구현되는 선형음향전파모델과 연계하여 수음점에서 광대역소음을 예측하는데 이용되었다. 예측된 결과와 실험결과의 비교를 통해 본 논문에서 제시한 방법의 유효성을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제22회 춘계학술대회논문집
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• pp.48-54
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• 2004

The effects of injector spacing s and injector diameter d on mixing are numerically investigated in supersonic combustor with perpendicular injection behind a backward-facing step. Simulations are reported for airstream Mach number of 2.4. Parameters are changed on following 4 cases to investigate the effects of injector configuration on mixing efficiency $\eta_m$. In the case of varying d or s, dynamic pressure ratio $Rq(=(pu^2)_j/(pu^2)_a)$ is also varied to keep bulk equivalence ratio $\Phi({\oe})Rq.d^2/s)$ constant. (l) Injector spacing s is varied at constant $\Phi$=0.5, 1, 2 for injector diameter d=6mm. In the case of $\Phi$=1, $\eta_m$ has its maximum value at s=24mm. The reason is that increase of $\eta_m$. , by widening spacing at Rq=constant competes with decrease of $\eta_m$ by increasing Rq at s=constant. When spacing is narrow, the flow field of vicinity of injector becomes two-dimensional because adjacent jets interferes each other. By widening spacing, air is easily entrained by three-dimensional effect. This mechanism also appears in the case of $\Phi$=0.5, 2 for d=6mm, and $\eta_m$. reaches its maximum value at s=24mm for $\Phi$=0.5 and at s=42mm for $\Phi$=2. (2) In the case of injector diameter d varied at $\Phi$=1 for s=30mm, $\eta_m$. has its maximum value at d=3mm. The reason is that decrease of $\eta_m$ by increasing injector diameter competes with increase of $\eta_m$ by decreasing Rq at d=constant.(3) In the case of s varied at $\Phi$=0.5, 1,2 for d=3mm, the injector spacing at which mixing efficiency has its maximum value is s= 18mm for $\Phi$=0.5, s=24mm for $\Phi$=1, s=24mm for $\Phi$=2. Therefore it is found that d=3mm and s=24mm can be optimum configuration over a range of $\Phi$=0.5~2.(4) The effect of h on the optimum spacing is investigated. s is varied for d=6mm at step height h=4, 6, 8mm. The simulation results do not show significant change on the step height.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제25권6호
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• pp.489-496
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• 2004

혈액이 케뉼라를 통과할 때 생리적인 범위를 벋어나는 기계적인 하중이나 전단응력을 받게 되며, 그 결과로 용혈의 발생기전이 되는 ADP(Adenosine Diphospate)를 증가 시키게 된다. 저자는 수치해석적인 방법을 이용하여 사이드 홀을 가진 케뉼라의 3차원 유동을 해석하였다. 연구의 대상이 되는 케뉼라는 환자의 대퇴정맥에 삽입되어 혈액을 배출하는 배액 케뉼라이다. 이러한 배액 케뉼라는 배출 성능을 높이기 위해 일반적으로 사이드 홀을 장착한다. 4개, 12개, 20개인 사이드 홀을 가진 케뉼라에 대하여 경우에 대하여, 각각 엇갈림 배열, 직렬 배열. 변형된 직렬배열을 적용하여, 총 9가지 서로 다른 모델을 시뮬레이션 해보았으며 이것을 사이드 홀이 없는 케뉼라와 더불어 비교하였다. 유량, 벽면전단응력(Wail Shear Stress. WSS), 전단율(Shear Rate. SR) 값을 구하여 분석하므로 사이드 홀의 영향을 알아보았다. 연구를 통하여 사이드 홀의 개수와 배열이 모두 혈류 역학적인 변수들에 영향을 주는 것을 확인하였다. 유량이 사이드 홀의 개수에 비례하지 않는 것을 확인 하였고 사이드 홀의 개수가 많을 수로 평균 전단율을 줄이는 것을 확인 하였다.

• 한국가스학회지
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• 제19권5호
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• pp.69-74
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• 2015

본 연구의 목적은 촉매가 삽입된 단일 개질관 내 가스의 주입 속도와 버너의 고온공기 주입온도에 따른 3차원 전산 유체 해석(Fluent ver. 16.1)을 수행하여, 열유동 및 화학반응 특성을 파악하는 것이다. 개질관 내부 촉매는 니크롬 재질의 다공성 영역으로 가정하였다. 메탄-수증기 개질반응은 1000 K 이상의 고온 환경에서 작동하므로 전도, 대류 및 복사를 고려한 복합열전달을 해석했다. 수소 개질량을 비교하기 위한 두 개의 레이놀즈 수는 49,000과 88,000이고, 레이놀즈 수가 88,000인 경우, 고온공기의 온도를 각각 1100 K, 1200 K 및 1300 K로 설정하였다. 수치해석 결과, 레이놀즈 수가 낮을 경우 개질관 내부의 온도가 상승하였으며, 수소 개질량도 증가하였다. 레이놀즈 수가 높을수록 상대적으로 온도가 낮은 가스의 대류 열전달량이 증가하여 개질관 내의 온도는 낮아져 수소 개질량은 감소한다. 그리고 고온 공기의 온도가 높을수록 개질관 내부의 온도가 증가하므로, 수소 개질량도 증가한다.