• Wind and Structures
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• 제28권2호
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• pp.99-110
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• 2019

Vortex-Induced-Vibration (VIV) is one kind of the wind-induced vibrations, which may occur in the construction and operation period of bridges. This phenomenon can bring negative effects to the traffic safety or can cause bridge fatigue damage and should be eliminated or controlled within safe amplitudes.In the current VIV studies, one available mitigation countermeasure, the horizontal flow-isolating plate, shows satisfactory performance particularly in PI shaped bridge deck type. Details of the wind tunnel test are firstly presented to give an overall description of this appendage and its control effect. Then, the computational-fluid-dynamics(CFD) method is introduced to investigate the control mechanism, using two-dimensional Large-Eddy-Simulation to reproduce the VIV process. The Reynolds number of the cases involved in this paper ranges from $1{\times}10^5$ to $3{\times}10^5$, using the width of bridge deck as reference length. A field-filter technique and detailed analysis on wall pressure are used to give an intuitive demonstration of the changes brought by the horizontal flow-isolating plate. Results show that this aerodynamic appendage is equally effective in suppressing vertical and torsional VIV, indicating inspiring application prospect in similar PI shaped bridge decks.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제11권1호
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• pp.294-306
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• 2019

On the basis of the Computational Fluid Dynamics technique (CFD) combined with the overlap grid method, this paper establishes a numerical simulation method to study the problem of ice-propeller interaction in viscous flow and carries out a simulation forecast of the hydrodynamic performance of an ice-class propeller and flow characteristics when in the proximity of milling-shape ice (i.e., an ice block with a groove cut by a high-speed revolving propeller). We use a trimmed mesh in the entire calculation domain and use the overlap grid method to transfer information between the domains of propeller rotation calculation and ice-surface computing. The grid is refined in the narrow gap between the ice and propeller to ensure the accuracy of the flow field. Comparison with the results of the experiment reveals that the error of the hydrodynamic performance is within 5%. This confirms the feasibility of the calculation method. In this paper, we calculate the exciting force of the propeller, analyze the time domain of the exciting force, and obtain the curve of the frequency domain using a Fourier transform of the time-domain curve of the exciting force. The existence of milling-shape ice before the propeller can greatly disturb the wake flow field. Unlike in open water, the propeller bearing capacity shows a downward trend in three stages, and fluctuating pressure is more disordered near the ice.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제22권2호
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• pp.133-137
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• 2023

This study the problem of deposition uniformity observed during Mist-CVD deposition experiments. The TRIZ's ADRIGE algorithm, a problem-solving technique, is utilized to systematically analyze the issue and propose solutions. Through problem and resource analysis, technical contradictions are identified regarding the precursor's volume and its path when it encounters the substrate. To resolve these contradictions, the concept of applying the principle of dimensional change to transform the precursor's three-dimensional path into a one-dimensional path is suggested. The chosen solution involves the design of an enhanced Mist-CVD system, which is evaluated for feasibility and analyzed using computational fluid dynamics. The analysis confirms that the deposition uniformity consistently follows a pattern and demonstrates an improvement in uniformity. The improved Mist-CVD equipment is validated through analysis, providing evidence of its feasibility and yielding satisfactory results.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권7호
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• pp.2498-2515
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• 2024

In this study, we propose a fully parallelized adaptive particle refinement (APR) algorithm for smoothed particle hydrodynamics (SPH) to construct a stable and efficient multi-resolution computing system for nuclear safety analysis. The APR technique, widely employed by SPH research groups to adjust local particle resolutions, currently operates on a serialized algorithm. However, this serialized approach diminishes the computational efficiency of the system, negating the advantages of acceleration achieved through high-performance computing devices. To address this drawback, we propose a fully parallelized APR algorithm designed to enhance both efficiency and computational accuracy, facilitated by a new adaptive smoothing length model. For model validation, we simulated both hydrostatic and hydrodynamic benchmark cases in 2D and 3D environments. The results demonstrate improved computational efficiency compared to the conventional SPH method and APR with a serialized algorithm, and the model's accuracy was confirmed, revealing favorable outcomes near the resolution interface. Through the analysis of jet breakup, we verified the performance and accuracy of the model, emphasizing its applicability in practical nuclear safety analysis.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권1호
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• pp.29-39
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• 2017

본 연구에서는 3면이 지중과 접하는 형태의 전력구에서 온도상승을 방지하기 위한 환기시스템 설계에 필요한 벽면에서 열전달계수 등 열설계 자료를 수치해석적인 방법으로 검토하였다. 수치해석 모델은 터널 벽체에서의 열전달을 고려하기 위해서 전력구의 터널의 라이닝을 포함하는 것으로 모델링하였으며, 전력구에 설치되는 전력케이블의 발열량(117~468 kW/km), 전력구내 풍속(0.5~4.0 m/s)에 따른 터널내 공기온도 및 벽체온도, 벽체를 통한 발열량을 CFD시뮬레이션에 의해서 구하였다. 또한 해석결과로부터 벽체열전달계수를 계산하고 환기구간의 터널내 공기온도를 유지하기 위한 한계거리를 검토하였다. 벽체표면에서 대류열전달계수는 입구영역에서는 불안정한 변화를 보이나 약 100 m정도의 이후에는 일정한 값에 수렴한다. 터널벽체열전달계수는 풍속에 따라 $3.1{\sim}9.16W/m^2^{\circ}C$정도이며, 이를 무차원식으로 표현하면 $Nu=1.081Re^{0.4927}({\mu}/{\mu}_w)^{0.14}$이 된다. 열저항 해석기법에 의해서 터널내 온도 예측방법을 제시하였으며, 약 3%이내의 편차로 예측이 가능한 것으로 평가되었다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제29권2호
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• pp.33-38
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• 2015

고압과 정량 흡상을 목적으로 클리어런스가 없는 초고압 회전용적형 헬리컬기어 펌프의 개발을 진행하였다. 펌프의 내부 압력과 토출 유속을 검증하기 위해 CFD 해석을 수행하였다. 이에 따라 FVM 기법으로 유동해석을 수행하였는데 클리어런스가 없는 완전히 밀폐된 형태의 FVM 유동해석은 격자가 연속하게 구성되지 않아 유체영역이 분리되어 정상적인 결과를 얻어낼 수 없었다. 이러한 문제로 격자 구성이 필요치 않은 MPS 기법으로 유동해석을 수행하였고, MPS 유동해석을 통해 펌프의 내부 압력과 토출 유속을 확인할 수 있었다. 로터의 회전속도 1,000 rpm에서 펌프 내부의 압력은 최소일 때 19.5 bar, 최대일 때 44.6 bar이고, 평균 압력은 33.9 bar로 확인되었다. 토출 유속은 최소일 때 64.5 m/s, 최대일 때 84.8 m/s이고, 평균 유속은 76.1 m/s로 확인되었다. 본 연구를 통해 클리어런스가 없는 해석 모델의 유동해석은 FVM 기법보다는 MPS 기법이 더 적합하였음을 확인할 수 있었다. 또한 초고압 회전 용적형 헬리컬기어 펌프의 압력의 변화에 따른 유속과의 관계를 본 연구를 통해 규명할 수 있었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권5호
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• pp.647-655
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• 2021

IMO에서는 선박으로부터 온실가스 감축을 위해 선박의 에너지효율 증진에 관한 논의를 진행하고 있다. 현재, 선박으로부터 발생되는 폐열을 이용한 ORC 발전 시스템을 적용함으로써 선박으로부터 높은 에너지 변환 효율을 기대할 수 있다. 이 기술은 물보다 더 낮은 온도 범위에서 증발하는 프레온 또는 탄화수소 계통의 유기 매체를 작동 유체로 사용한다. 이를 통해 상대적으로 낮은 저온에서 증기(기체)를 생성 및 동력을 발생시킬 수 있다. 본 연구에서는 유기 랭킨 사이클인 ORC 발전 시스템에서 냉매와 폐열 사이 열·유동해석(Analysis of Heat flow)을 3D 시뮬레이션 기법을 이용하여 구조물의 내·외부에 흐르는 유체가 온도 변화, 속도 변화, 압력 변화 및 질량 변화를 통해서 구조물에 어떤 영향을 미치는지를 분석하고자 하며, 동 연구는 이 기법을 이용하여 ORC 발전 시스템에서 냉매와 선박 주기관의 배기가스로부터 일어나는 열교환기의 열전달을 해석하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제30권6호
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• pp.242-252
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• 2018

진동수주형의 파력발전구조물(OWC-WEC)는 파랑에너지 흡수장치 중에 가장 효율적인 것으로 알려져 있다. 이 장치는 공기실 내부에서 해수면의 상 하운동을 공기흐름으로 변환하고, Wells 터빈으로 대표되는 터빈의 구동력으로부터 전기에너지가 생산된다. 따라서, 높은 전기에너지를 얻기 위해서는 공기실 내부에서의 수면변동에 피스톤모드의 공진을 유발시켜 수면진동을 증폭시킬 필요가 있다. 본 연구에서는 해수소통구를 구비한 신형식의 OWC-WEC를 상정하고, 구조물에 의한 파랑변형, 공기실 내에서 수면변동과 노즐에서 공기유출속도 및 해수소통구에서 해수흐름속도를 수치해석적으로 상세히 평가한다. 수치해석모델은 Navier-Stokes solver의 혼상류해석기법에 기초한 공개 CFD code인 OLAFLOW 모델을 적용하며, 모델의 타당성을 검증하기 위하여 기존의 실험결과 및 수치해석결과와를 비교 논의한다. 본 연구의 범위 내에서 Ursell수가 커질수록 노즐에서 공기흐름속도가 증가하며, 공기실 내부에서 외부로 유출되는 공기속도가 외부에서 공기실 내부로 유입되는 공기속도보다 더 크다 등의 중요한 사실을 알 수 있었다.

• 청정기술
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• 제27권1호
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• pp.61-68
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• 2021

선택적 촉매 혼합법은 대용량의 화력 발전시스템에서 질소산화물을 제거하는 방법으로 많이 사용되고 있다. 분사된 암모니아와 유입된 배기가스의 균일한 혼합은 촉매 층에서의 탈질 환원 과정에서 매우 중요하다. 본 연구에서는 탈질설비의 암모니아 분사시스템 설계과정에 전산해석 기법을 적용하였다. 적용 모델은 현재 가동되고 있는 800 MW급 석탄 화력 발전소의 탈질설비이다. 유동 해석 범위는 암모니아 분사 시스템 입구에서 촉매 층 후단부이다. 2차원 유동장을 선택하였고 비압축성으로 가정하였다. 상용 소프트웨어인 ANSYS-Fluent를 사용하여 정상 상태의 난류 유동을 해석하였다. 설계 변수로는 암모니아 분사 시스템에서의 노즐 배치 간극과 분사 유량으로 4가지 경우에 대해 결과를 분석하였다. 촉매 층 입구에서의 몰 비에 의한 평균제곱근오차 값을 최적화 변수로 선정하였고 실험계획법을 기반으로 한 최적화 알고리즘을 도입하였다. 노즐 피치와 유량을 동시에 조절한 경우가 유동 균일성 관점에서 가장 우수하였다.

• 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.