• Journal of Energy Engineering
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• v.22 no.1
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• pp.28-37
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• 2013

Stirred tank is widely used in various industries for mixing operations and chemical reactions for single- or multi-phase fluid systems. For designing agitator of high performance, quantity data of internal flow characteristics influenced by mixing performance are definitely confirmed but quantity analysis about the transient flow characteristics of complicate structure is recognized as difficult problem in the present. In this study, two models of commercial CFD code Fluent 6.3 used to propose suitable for the tank analysis. Agitation of Stirred tank is analyzed using a mixed model and the flow in the stirred tank is analyzed using a standard k-${\varepsilon}$ model. Multiple reference frame(MRF) and Sliding mesh(SM), the analysis techniques were used For compare a result of CFD with a visualization experiment result, to grasp internal flow and mixing characteristic in stirred tank and to present fundamental analysis method.

• Journal of Power System Engineering
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• v.12 no.1
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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.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2012.04a
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• pp.113-116
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• 2012

본 연구에서는 마하수 변화에 따른 층류유동 변화를 살펴보았다. 해석 프로그램은 EDISON_CFD를 이용하고, EDISON_CFD에서 사용한 수치기법과 Scheme에 대해서 언급한다. CFD기법을 이용하여 해석한 결과를 경계층조건의 이론 해석방법인 Blasius Boundary Layer와 비교하였다. 각 요소마다 해석한 결과를 통하여 층류 경계층의 특성을 살펴보았다. 그 결과 마하수 증가에 따른 평판의 온도 증가와 밀도 감소가 경계층을 선형적으로 증가시키는 것을 보았다. 또한 마하수 증가에 따른 점성계수의 증가를 살펴봄으로서 층류유동에서 마하수의 증가는 점성에 의한 운동량 확산을 증가시킨다는 것을 보았다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.37 no.2
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• pp.170-177
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• 2013

This study is focused on the shape design and flow analysis on a 200 W-class Gyromill type vertical axis wind turbine rotor blade. Single tube theory is adopted for the shape design of the turbine blade. 2-dimensional CFD analysis is conducted to examine the turbine performance with basic shape, and then 3-dimensional shape is determined from the examination of the performance. By the CFD analysis on the 3-dimensional shape of the wind turbine, performance of the turbine is examined and also, shape of the wind turbine rotor blade is determined accordingly. From the results of this study, a 200 W-class Gyromill type vertical axis wind turbine rotor blade is designed and the reliability of the design method is confirmed by CFD analysis.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.5 no.5
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• pp.371-376
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• 2004

The objective of this study is search to the heat range and velocity of the unibaker oven having multi-level controller by CFD(computational fluid dyamics) analysis. CFD analysis result is expect to find the most suitable place of the heat pipe making thermal equilibrium so that it can be used design data.

• Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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• v.38 no.1
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• pp.43-57
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• 2002

This paper introduces an analysis method to predicting the flow characteristic of flow field around otter board In order to develope a high performance model. In this experiment, it is used a numerical analysis of flow field through CFD(Computational Fluid Dynamic), PIV method in which quantitative, qualitative evaluation is possible. In this experiment, it is used PIV method with flow filed image around otter board in order to analysis of flow characteristic. The result compared flow pattern with analysis result through CFD and also measurement result of lift and drag force coefficient carried out in CWC(Circulating Water Channel). The numerical analysis result is matched well with experiment result of PIV in the research and it is able to verify In the physical aspect. The result is as follows ; (1) It was carried out visibility experiment using laser light sheet, and picture analysis through PIV method in order to analysis fluid field of otter-board. As a result, the tendency of qualitative fluid movement only through the fluid particle's flow could be known. (2) Since PIV analysis result is quantitative, this can be seen in velocity vector distributions, instantaneous streamline contour, and average vorticity distributions through various post processing method. As a result, the change of flow field could be confirmed. (3) At angle of attack 24$^{\circ}$ where It Is shown maximum spreading force coefficient, the analysis result of CFD and PIV had very similar flow pattern. In both case, at the otter-board post edge a little boundary layer separation was seen, but, generally they had a good flow (4) As the result of post processing with velocity vector distributions, instantaneous streamline contour and average vorticity distributions by PIV, boundary layer separation phenomenon started to happen from angle of attack 24$^{\circ}$, and from over angle of attack 28$^{\circ}$, it happen at leading edge side with the width enlarged.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2015.03a
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• pp.585-589
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• 2015

본 연구에서는 이중압축램프의 초음속 유동에서 발생하는 충격파 경계층 상호작용을 EDISON_CFD로 해석하기로 한다. 이중압축램프에선 역압력 구배로 인하여 경계층이 박리가 일어나게 되고 박리된 경계층이 다시 이중압축램프에 부착되어 생겨난 박리영역을 관찰할 수 있다. 박리영역의 앞뒤로 유동의 방향이 바뀌게 되면서 압축 팬(compression fan)과 재부착 팬(reattachment fan)이 충격파를 발생시키고 이중압축램프전방의 충격파와 만나서 복잡한 유동 구조를 가지게 됨을 확인하였다. 이와 같은 층류에서 난류, 박리와 재부착의 영역에서의 해석하기 위해선 해석자의 난류모델이 중요하다. $15^{\circ}-30^{\circ}$, $15^{\circ}-45^{\circ}$의 두 종류의 이중압축램프를 $k-{\omega}$ SST 난류 모델과 ${\gamma}-Re_{\theta}$ 천이 모델로 계산을 EDISON_CFD로 수행하였다. 난류 모델의 차이를 표면마찰계수, 압력계수, 마하수로 비교하여 차이점을 분석하였다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.19 no.7
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• pp.72-80
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• 2018

With the ever increasing advances in computers and their computing power, computational fluid dynamics(CFD) has become an essential engineering tool in the design and analysis of engineering applications. Accordingly, many universities have developed and implemented a course on CFD for undergraduate students. On the other hand, many professors have used industrial examples supplied by computational analysis software companies as CFD examples. This makes many students think of CFD as difficult and confusing. This paper presents a simple CFD example used in the department of mechanical design engineering of Kangwon National University and shows its effectiveness. Most students answered that a simple CFD example is more comprehensive than an industrial example. Therefore, it is necessary to develop simple computational analysis problems in the engineering education field.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2016.11a
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• pp.49-54
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• 2016

본 연구에서는 유/무인 우주발사체의 재진입모듈에 적용되는 Heat-Shield(열차단막)의 형상에 따른 유동특성을 수치해석으로 분석했다. 재진입모듈이 지구의 대기권을 다시 진입하는 환경(고도 70km)을 기준으로 해석을 진행했다. 열차단막의 형상은 평판, 곡률이 다른 타원으로 나누었으며, 각 형상별 유동특성을 확인했다. 결론적으로 재진입 모듈의 형상에 따라 압력과 속도분포를 기준으로 열적인 분포를 예상했으며, 계산된 항력계수를 비교했다. 단순한 유동으로 열적 분포를 예상한 것에 한계가 있지만 대기권 재진입 모듈의 2차원 설계에 도움이 될 형상기준을 제시했다. 수치해석은 모두 Edison_CFD에서 제공하는 툴을 이용해 수행했으며, 전처리에는 e-mega (structured)을 후처리에는 e-dava를 이용했다. 해석 solver는 '정렬격자기반 2차원 압축성 유동 범용해석 소프트웨어'를 이용했다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.618-619
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• 2010

LED는 기존의 발광원에 비해 훨씬 높은 파워와 효율성으로 인해 최근 들어 각종 조명이나 교통신호 등에서 사용이 급증하고 있다. LED 재료를 위해 지금까지 여러가지가 연구되어 왔는데, 갈륨 질화물 (Gallium Nitride, GaN)에 기반한 시스템이 최근들어 가장 큰 관심을 받고 있다. GaN 방식은 열적으로 매우 안정성이 있고, 1.9 ~ 6.2 eV 범위의 넓은 밴드의 Gap, 그리고 인듐이나 알루미늄과 결합하여 청, 녹, 백색등의 다양한 빛을 발생할 수 있는 장점을 가지고 있다. 예를 들어 청색 LED는 광학 방식의 기록매체에, 백색 LED는 기존의 조명램프의 대체용으로 활용이 가능하다. 이러한 장점 덕분에 GaN기반 LED 시장은 1994년에 최초로 상용화 된 이래 최근 급격한 성장을 보여 왔다. 그러나 GaN은 다른 III~V 타입의 반도체 재료와는 달리 재료가 성장하기 위해 사파이어와 같은 별도의 기판을 필요로 하는 문제가 있다. 이것은 결국 전위발생과 같은 격자의 부조화 같은 문제를 야기하여 결국 LED의 성능을 떨어뜨리는 요인이 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy) 방법이 개발되었는데, 이 방법은 시간당 100 미크론의 매우 빠른 성장속도로 높은 두께의 레이어를 만드는 장점이 있다. 이렇게 성장된 GaN 레이어는 베이스 기판에서 쉽게 분리되어 활용이 가능하다. 그러나 HVPE 기술은 성장 공정에서 두께를 균일하게 만들도록 제어하는 것이 매우 어렵다는 문제가 있다. 따라서 HVPE 방식에서는 이러한 조건을 만족시키기 위해 반응현상에 대한 물리적 해석을 토대로 공정조건을 정밀하게 설계해야 한다. 이를 위해 최근에 실험 또는 시뮬레이션을 활용하여 이러한 공정조건을 향상시키기 위한 여러 연구가 진행되었다. 본 연구에서는 이러한 연구의 일환으로 반응로에 투입되는 여러 기체의 유량과 존별 주변온도 조건을 입력변수로 하고, 이들이 GaN 성장에 미치는 영향을 분석하였다. HVPE 시스템에서 가장 이상적인 목표는 반응기체가 층류유동을 유지하면서 대부분의 반응이 기판위에서 이뤄지며, 기판위에서 성장되는 재료의 두께가 균일하게 되는 것이다. 입력변수들이 이러한 결과에 어떠한 영향을 미치는 지 분석하기 위해 전산유체역학(CFD, Computational Fluid Dynamics)을 수행하는 상용코드 FLUENT를 사용하였다. 보다 실제에 가까운 해석을 위해서는 기체간의 화학반응을 포함해야 하나, 해석의 편의와 효율을 위해 본 연구에서는 열 및 유동해석만을 수행하였다. 한편 실제 반응로의 우수성은 성장속도와 두께분포의 균일도를 통해 평가된다. CFD 해석을 통해 이들을 분석하기 위해 기존에 수행한 실험조건을 해석하고 해석결과의 유동패턴/압력분포를 실험결과의 성장속도/두께분포와 비교하고, 이중에서 관련성이 높은 해석결과변수를 우수성 평가에 활용하였다. 기존의 실험결과를 토대로 이러한 중요 결과변수와 함께 이들에 대한 목표값이 도출되고 나면, 입력 공정조건 - 사용기체의 유량과 주변온도 조건 - 에 대해 실험계획(DOE,Design of Experiment)을 수립하고 목표성능을 구현하기 위한 최적설계를 수행할 수 있다. 일반적으로 CFD를 통해 최적의 설계나 공정조건을 탐색하는 작업은 1회의 CFD 계산시간이 매우 오래 소요되기 때문에 쉽지 않다. 그러나 본 연구에서는 CFD와 DOE의 적절한 조합을 통해 적은 수의 해석을 가지고도 원하는 결과를 효율적으로 얻는 것이 가능함을 입증하고자 한다. 본 발표에서는 아직 이러한 연구가 완성되지 않은 시점에서 제반 연구개요를 소개하고 현 시점까지의 연구 결과 및 향후 계획을 소개하고자 한다.