• 제목/요약/키워드: CFD(Computational Fluid Dynamics

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촉매 변환기의 내부 유동장 측정-CFD 해석과 비교 (Flow Field Measurement in Catalytic Converter-Comparison with Computational Fluid Dynamics Analyses)

  • 유성출;장성국
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제38권3호
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    • pp.197-202
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    • 2014
  • 촉매 변환기의 효율은 촉매 물질이 포함되어 있는 하니콤 브릭 입구의 유동장 분포와 밀접한 관계가 있다. 하니콤 브릭 표면의 유동장 분포가 균일하지 않으면 시스템의 전환 효율이 감소하고 균일한 유동장 분포를 갖는 촉매 변환기에 비해 크기가 커져 제작비용도 증가한다. 따라서 촉매 변환기의 내부유동 해석은 매우 중요하다. 본 연구에서는 변환기 내부 하니콤 브릭 사이부분과 2번째 하니콤 브릭 출구부분의 유동분포를 단축을 따라 37.8 l/s와 94.4 l/s 유동영역에서 측정하였다. 또한, 자동차 제작사에서 이루어진 전산해석 결과를 측정 결과와 비교하여 실험적으로 검증하였다. 하니콤 브릭 사이부분의 ${\upsilon}$-속도분포 측정은 다소 변화하는 유동패턴이 형성되는 것을 보여주지만 입구 반대쪽 벽 부근영역에서 음의 유동장이 형성되고 음의 속도는 감소하여 중심 부근에서는 정체현상을 보이고 계속 입구 쪽까지 지속되는 것을 보여준다. 대부분의 속도 값에서 전산해석 결과는 측정치에 비하여 크게 나타났다.

Hot Gas와 Cold Gas를 이용한 모사 이중펄스 로켓 추진기관의 내부 유동 특성 (Internal Flow Characteristics of Simulated Dual Pulse Rocket Motor by Using the Hot Gas and Cold Gas)

  • 조기홍;박정호;김의용
    • 한국추진공학회지
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    • 제19권2호
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    • pp.1-8
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    • 2015
  • 이중펄스 로켓 추진기관은 하나의 펄스분리장치에 의해 분리된 2개의 추진제 그레인을 가진 변형된 고체 추진기관이다. 이러한 추진기관의 주요 성능은 펄스분리장치 홀 면적대 노즐 목 면적비의 변화에 영향을 받는다. 본 연구에서는 펄스분리장치 홀 면적대 노즐 목 면적비 변화에 따른 내부유동특성을 고찰하기 위해 유동해석을 수행하였다. 유동해석에 사용된 기체로는 hot gas로 HTPB/AP계 복합추진제 연소가스와 cold gas로 질소가스롤 사용하였다. 이중펄스 로켓 추진기관의 내부유동해석 결과는 공압실험 결과와 비교 분석을 통해 검증하였다. 본 논문에서는 상용 CFD(Computational Fluid Dynamics) 코드인 ANSYS FLUENT V14.5를 이용하여 유동을 모사하였다.

도시철도 지하터널용 전기집진기 개발을 위한 집진극 형상에 대한 기초연구 (A Study on Collecting Electrode Design for Developing Electrostatic Precipitator(ESP) of Urban Railway Underground Tunnels)

  • 구태용;김용민;홍정희;황정호
    • 한국입자에어로졸학회지
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    • 제9권2호
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    • pp.79-87
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    • 2013
  • In this study, the characteristics of turbulent flow and collection efficiency for an one-stage electrostatic precipitator(ESP) with slit type collecting electrode for urban railway underground tunnels were obtained using computational fluid dynamics(CFD) commercial code FLUENT 6.3 and lab-scale experiments. The electrostatic precipitator was operated under high gas velocity(3~12m/s). Five different designs of collecting electrode, flat plate-type and a slit-type of 3mm, 5mm, 7mm and 10mm slit width and four various gas velocity(3, 6, 9, and 12m/s) were used and applied. A standard k-${\varepsilon}$ model in CFD commercial code FLUENT 6.3 was used for flow simulation. The flow simulation results showed that the turbulent intensity of flat plate-type was higher than slit-type under all gas velocity conditions and also the turbulent intensity of flat plate-type was increased continuously, but in case of slit-type was maintained at constant range. And, the turbulent intensity was decreased according to increasing of slit width. The experimental results showed that the collection efficiency of slit-type was higher than flat plate-type under all gas velocity conditions. And, over 6m/s gas velocity condition, the collection efficiency of 5mm and 7mm was highest, when compared to 3mm and 10mm.

On the Use of Standing Oblique Detonation Waves in a Shcramjet Combustor

  • Fusina, Giovanni;Sislian, Jean P.;Schwientek, Alexander O.;Parent, Bernard
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2004년도 제22회 춘계학술대회논문집
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    • pp.671-686
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    • 2004
  • The shock-induced combustion ramjet (shcramjet) is a hypersonic airbreathing propulsion concept which over-comes the drawbacks of the long, massive combustors present in the scramjet by using a standing oblique detonation wave (a coupled shock-combustion front) as a means of nearly instantaneous heat addition. A novel shcramjet combustor design that makes use of wedge-shaped flameholders to avoid detonation wave-wall interactions is proposed and analyzed with computational fluid dynamics (CFD) simulations in this study. The laminar, two-dimensional Navier-Stokes equations coupled with a non-equilibrium hydrogen-air combustion model based on chemical kinetics are used to represent the physical system. The equations are solved with the WARP (window-allocatable resolver for propulsion) CFD code (see: Parent, B. and Sislian, J. P., “The Use of Domain Decomposition in Accelerating the Convergence of Quasihyperbolic Systems”, J. of Comp. Physics, Vol. 179, No. 1,2002, pages 140-169). The solver was validated with experimental results found in the literature. A series of steady-state numerical simulations was conducted using WARP and it was deter-mined by means of thrust potential calculations that this combustor design is a viable one for shcramjet propulsion: assuming a shcramjet flight Mach number of twelve at an altitude of 36,000 m, the geometrical dimensions used for the combustor give rise to an operational range for combustor inlet Mach numbers between six and eight. Different shcramjet flight Mach numbers would require different combustor dimensions and hence a variable geometry system in or-der to be viable.

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해양플랜트 폭발사고 위험도 평가/관리를 위한 실증시험기법에 관한 연구 (A Research on the Verification Test Procedure for Quantitative Explosion Risk Assessment and Management of Offshore Installations)

  • 김봉주;하연철;서정관
    • 대한조선학회논문집
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    • 제55권3호
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    • pp.215-221
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    • 2018
  • The structural design of offshore installations against explosions has been required to protect vital areas (e.g. control room, worker's area etc.) and minimize the damage from explosion accidents. Because the explosion accident will not only result in significant casualties and economic losses, but also cause serious pollution and damage to surrounding environment and coastal marine ecosystems. Over the past two decades, an incredible efforts was made to develop reliable methods to reduce and manage the explosion risk. Among the methods Quantitative Risk Assessment and Management (QRA&M) is the one of cutting-edge technologies. The explosion risk can be quantitatively assessed by the product of explosion frequency based on probability calculation and consequence analyzed using computer simulations, namely Computational Fluid Dynamics (CFD) and Finite Element Analysis (FEA). However to obtain reliable consequence analysis results by CFD and FEA, uncertainties associate with modeling and simulation are needed to be identified and validated by comparison with experimental data. Therefore, large-scaled explosion test procedure is developed in this study. And developed test procedure can be helpful to obtain precious test data for the validation of consequence analysis using computer simulations, and subsequently allow better assessment and management of explosion risks.

공기식 PVT 컬렉터에 적용된 타공 베플의 변수에 따른 열 성능 향상을 위한 연구 (A Study for Improving Thermal Performance According to Variables of Perforated Baffle in Air-type PVT Collector)

  • 유지숙;김진희;김준태
    • 한국태양에너지학회 논문집
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    • 제39권6호
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    • pp.83-91
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    • 2019
  • Photovoltaic thermal (PVT) collectors are devices that simultaneously produce electricity and heat. Research on conventional air-type PVT collector focuses on installing baffles to enhance the collector's thermal performance. However, the baffles have pressure drop inside the collector which degrades the thermal performance. Thus, it is necessary to design baffles to smoothen the flow inside the air-type PVT collector. Alternatively, installing perforated baffles in air-type PVT collectors can reduce the collector weight, but parameters such as the diameter of the perforated holes and the height of the perforated plates should be considered. Therefore, the main aim of this study was to analyze thermal characteristics of each variable of perforated baffles installed inside air-type PVT collector. For this purpose, the uniformity of air flow in the collector was compared through NX program, and the resultant heat gain and thermal efficiency of the air-type PVT collector were compared and analyzed. Therefore, the main aim of this study was to analyze thermal characteristics of each variable (Baffle angle, length, height, pitch, perforated ratio) of perforated baffles installed inside air-type PVT collector. For this purpose, the uniformity of air flow in the collector was compared through CFD program, and the resultant heat gain and thermal efficiency of the air-type PVT collector were compared and analyzed. As a result, the maximum outlet temperature was increased by 1.45 times and the heat gain was increased by 193.8 Wth, depending on the perforated baffle plate, compared to the collector without the baffle. The heat transfer performance showed that the maximum internal velocity was 1.61 times higher and the Reynolds number was 1.06 times higher depending on the parameters of the baffle plate.

부속실 가압 시스템의 방연풍속에 관한 수치해석적 연구: 공동주택 부속실내에 다수 출입문의 존재시 기류특성 (Numerical Study on Air Egress Velocity in Vestibule Pressurization System : Characteristics of Air Flow in the Vestibule with Multiple Fire Doors in an Apartment Building)

  • 서찬원;신원규
    • 한국화재소방학회논문지
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    • 제28권5호
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    • pp.30-36
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    • 2014
  • 건축물 내부에 화재가 발생 시 재실자 피난 및 소방관의 소화활동에 직접적인 영향을 미치는 급기가압 제연설비는 방화문 비개방 시에는 차압에 의하여, 방화문 개방 시에는 방연풍속에 의하여 연기의 침입을 방지하는 것을 핵심 개념으로하고 있다. 이를 위해서는 특히 재실자 피난 시 방화문이 개방되는 경우 균일한 방연풍속이 형성될 수 있도록 공기 공급 유니트를 배치할 필요가 있다. 본 연구에서는 대형건물에 설치되는 다수의 출입문을 갖는 부속실의 경우, 방연풍속이 균일하게 형성될 수 있는지에 대하여 수치해석을 수행하였다. 부속실의 댐퍼위치가 한쪽으로 치우친 경우 방연풍속으로 연기의 침입을 막는 것이 아니라, 역류현상이 발생하여 방연성능에 영향을 미칠 수 있음을 확인하였다.

주동형태 변화에 따른 아파트 단지내 기류분석 및 단위주호의 환기성능에 관한 연구 (A Study on the Air Flow Characteristics in an Apartment Complex and Ventilation Performance of an Individual Unit for Improving IAQ)

  • 이정현;이승희;김태연
    • KIEAE Journal
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    • 제5권3호
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    • pp.11-16
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    • 2005
  • The recent trends of high-density and high-rise in apartment housing have caused the problems of decrease in ventilation rates and increase of indoor pollutant contaminants. SHS(Sick House Syndrome) has now become a major issue and threats the health of residents. To solve these indoor air problems, increase in ventilation rate is considered as one of the most efficient approach. Thus, the recent housing development is pursuing improvement in the site design and the layout of apartment building blocks to promote natural ventilation is now investigated as one of the fundamental solutions. This study was focused on the air flow characteristics of outdoor environment in an apartment complex to keep the pollutants out of the site. Age of air and pressure difference have been used as indices of the outdoor air quality. Four different types of apartment building layouts have been analyzed by CFD simulation. This study again selected a real apartment housing complex as a case study model. By analyzing the pressure differences between the front and rear of an apartment building block, the ventilation performance in each individual unit was evaluated, and its impact on ventilation performance is investigated by analyzing the stagnant air around the apartment building blocks. During this process, existing patterns of apartment housing layout have been evaluated, and the most appropriate site layout has been chosen to analyze the outdoor airflow patterns. Based on the analysis of airflow patterns of site layout, the possibilities of improving ventilation performance of an individual apartment housing is proposed.

용해공정의 캐노피 후드 성능 개선에 관한 수치 해석적 연구 (A Numerical Study on Performance Improvement of Canopy Hood in Melting Process)

  • 정유진;손병현;이상만;정종현
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제14권3호
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    • pp.1519-1526
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    • 2013
  • 본 연구에서는 현장조사를 통해 주물 제조 사업장의 일부 용해공정에 적용되고 있는 캐노피 후드(canopy hood)의 흡인 성능을 검토하였다. 또한, CFD model을 이용하여 유해대기오염물질 포집 능력을 향상시킬 수 있는 방안들을 대한 유동장 및 압력장을 비교 및 평가하였다. Case-2(플랜지 부착+이중 후드)의 경우 포집 성능 측면에서는 개선이 가능하지만 후드 정압이 기존 구조보다 약 70% 이상 증가할 것으로 예측되어 현장 적용성이 좋지 않을 것으로 나타났다. 흡인효율을 개선하기 위해서는 case-3(플랜지 부착+이중 콘 부착)의 형상이 가장 적합할 것으로 판단된다. 이는 개구부 중앙에 이중 콘(cone)이 설치되어 후드 가장자리로 유량을 집중시킬 수 있으며, 또한 후드 중앙으로 상승되는 흄(hume)은 콘의 기울기에 의해 정압 상승의 요인 없이 제어할 수 있기 때문이다.

유전알고리즘과 ε-NTU 모델을 이용한 다양한 열교환기의 최적설계 및 성능해석 (Heat Exchanger Ranking Program Using Genetic Algorithm and ε-NTU Method for Optimal Design)

  • 이순호;김민성;하만영;박상후;민준기
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제38권11호
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    • pp.925-933
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    • 2014
  • 오늘날 고성능컴퓨터로 인해 많은 산업분야에서 전산해석이 사용되고 있다. 하지만 정해진 컴퓨터자원과 시간에 의해 3 차원 풀 스케일 해석에서는 많은 어려움 등이 있다. 본 연구에서 ${\varepsilon}-NTU$ 식과 열교환기 성능의 데이터베이스를 이용해 열교환기의 성능예측프로그램을 개발하였다. 다양한 타입의 열교환기 형상정보와 성능데이터베이스를 구축하였고, 이를 바탕으로 정해진 작동 조건에서 열교환기의 성능을 계산하였다. 계산된 정보를 바탕으로 최적의 사이즈를 갖는 형상을 찾기 위해 유전알고리즘(Genetic Algorithm)을 이용하였다. 계산을 위해 상용 소프트웨어인 MATLAB 과 REFPROP 이 사용되었다.