• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 1996년도 춘계 학술대회논문집
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• pp.58-67
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• 1996

This paper describes some computational results of various energy and environmental systems using Patankar's SIMPLE method. The specific topics handled in this study are jet bubbling reactor for flue gas desulfurization, cyclone-type afterburner for incineration, 200m tall stack for 500 MW electric power generation, double skin and heat storage systems of building energy saving for the utilization of solar heating, finally turbulent combustion systems with liquid droplet or pulverized coal particle. A control-volume based finite-difference method with the power-law scheme is employed for discretization. The pressure-velocity coupling is resolved by the use of the revised version of SIMPLE, that is, SIMPLEC. Reynolds stresses are closed using the standard $k-{\varepsilon}$ and RNG $k-{\varepsilon}$ models. Two-phase turbulent combustion of liquid drop or pulverized coal particle is modeled using locally-homogeneous, gas-phase, eddy breakup model. However simple approximate models are incorporated for the modeling of the second phase slip and retardation of ignition without consideration of any detailed particle behavior. Some important results are presented and discussed in a brief note. Especially, in order to make uniform exit flow for the jet bubbling reactor, a well-designed structure of distributor is needed. Further, the aspect ratio in the double skin system appears to be one of important factors to give rise to the visible change of the induced air flow rate. The computational tool employed in this study, in general, appears as a viable method for the design of various engineering system of interest.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제14권10호
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• pp.1131-1142
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• 2000

In an effort to illustrate the global variation of SMD (Sauter mean diameter, or $D_{32}$) and AMD (Arithmetic mean diameter, or $D_{10}$) at five axial downstream locations (i. e., at Z=30, 50, 80, 120, and 170 mm) under the different experimental conditions, the radial coordinate is normalized by the spray half-width. Experimental data to analyze the atomization characteristics concerning with an internal mixing type have been obtained using a PDPA(Phase Doppler Particle Analyzer). The air injection pressure was varied from 40 kPa to 120 kPa. In this study, counterflowing internal mixing nozzles manufactured at an angle of $15^{\circ}$with axi-symmetric tangential-drilled four holes have been considered. By comparing the results, it is clearly possible to discern the effects of increasing air pressure, suggesting that the disintegration process is enhanced and finer spray droplets can be obtained under higher air assist. The variations in $D_{32}$ are attributed to the characteristic feature of internal mixing nozzle in which the droplets are preferentially ejected downward with strong axial momentum, and dispersed with the larger droplets which are detected in the spray centerline at the near stations and smaller ones are generated due to further subsequent breakup by higher shear stresses at farther axial locations. The poor atomization around the centre close to the nozzle exit is attributed to the fact that the relatively lower rates of spherical particles are detected and these drops are not subject to instantaneous breakup in spite of the strong axial momentum. However, substantial increases in SMD from the central part toward the edge of the spray as they go farther downstream are mainly due to the fact that the relative velocity of droplet is too low to cause any subsequent disintegration.

• 한국추진공학회지
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• 제12권1호
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• pp.29-36
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• 2008

APU 가스터빈에 적용되는 연료노즐의 분무특성을 확인하였다. 분무시험은 항공기의 비행조건에 따라 4개의 작동조건에 대하여 수행하였으며 각 분무조건은 지상에서의 무부하 및 통합부하 조건과 고도 20,000 feet에서의 무부하 및 통합부하에 대해서 실험을 수행하였다. 분무특성은 레이저 빔을 이용한 가시화와 PDPA 시스템을 이용하여 SMD 및 속도측정을 수행하였으며 노즐출구에서 $20{\sim}100\;mm$지점에서 측정하였다. 연구결과 20,000 feet 무부하 조건의 경우 $90{\sim}95\;{\mu}m$ 정도의 SMD를 나타내었고 지상무부하의 경우 약 $60{\sim}75\;{\mu}m$로 측정되었으며 20,000 feet 통합부하의 경우 약 $55{\sim}65\;{\mu}m$ 지상 통합부하의 경우 $30{\sim}70\;{\mu}m$의 값을 나타내었다. 20,000 feet 무부하의 경우 화염 불안정이 발생할 가능성이 있으므로 연료분무입자의 크기를 감소하는 다양한 노력이 요구된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권5호
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• pp.109-117
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• 2002

옆미끄럼이 있는 조건에서 LEX를 갖는 삼각날개의 와류 특성을 유동의 가시화에 의한 실험적 방법으로 연구하였다. 모델은 $65^{\circ}$ 후퇴각의 갖는 평판 날개이다. 자유 유동속도는 6.2 m/s이며, 이 속도와 날개뿌리 시위를 기준으로 한 레이놀즈 수는 $4.4\times10^5$ 이다. 받음각 범위와 옆미끄림각 범위는 각각 $16^{\circ}\sim28^{\circ}$와 $0^{\circ}\sim-15^{\circ}$ 이다. 미세수적과 레이저 평면광에 의한 가시화는 오공 프로브에 의한 측정으로부터 얻을 수 없었던 보다 자세한 와유동 구조를 관찰 할 수 있도록 하였다. 옆미끄럼각이 있는 경우, 바람쪽은 LEX 와류와 날개 와류의 상호작용과 붕괴가 촉진되는 반면, 바람반대쪽은 두 와류의 상호작용과 붕괴가 억제되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권5호
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• pp.72-79
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• 2003

본 실험에서는 충돌형 F-O-O-F 형태인 분사기의 충돌각을 15, 20, 그리고 30도로 변화시켰으며, 혼합비(O/F 비)는 1.5부터 3.0까지 증가시키면서 분무특성을 살펴보았다. 실험결과, 분무의 가시화를 통해서 혼합비는 확산각에 큰 영향을 주지 않지만 수밀도에는 영향을 끼쳤으며, 충돌각과 환산각 사이에는 충돌각이 증가할수록 확산각이 증가하는 선형적인 실험 관계식이 있음을 알 수 있었고, 충돌각이 증가함에 따라 분무폭은 커지며. 액적들의 속도 분포와 표준편차, 그리고 SMD는 작아짐을 알 수 있었다. 또한, 액적의 크기분포를 살펴본 결과 Rosin-Rammler와 Upper-Limit 분포함수와 잘 일치하고 있음을 확인 할 수 있었다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제23권1호
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• pp.48-54
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• 2009

본 연구는 스프링클러 분무의 통계적 액적수가화재 필드모델의 해석결과에 미치는 영향을 파악하기 위해 수행되었다. 분무거동 및 화재유동을 해석하기 위해 사용된 해석모델은 미국의 표준기술연구원에서 개발된 FDS 5.2이며, 화재 시뮬레이션에서 각 스프링클러에서 생성되는 분무액적들은 액적크기, 속도, 온도 등의 특성이 유사한 통계적 라그랑지안 입자의 군집으로 표시된다. 본 연구에서는 실제 스프링클러에서 생성되는 액적수에 대한 계산에 이용되는 통계적 액적군집수의 비를 이용하여 분무액적의 통계적 군집수의 변화가 공간내부의 분무특성 및 화재해석 결과에 미치는 영향을 분석하였다. 수치해석 결과에 대한 통계적 분무액적수의 독립성을 확보하기 위해서는 FDS 모델에서 제공되는 기본값보다 다소 큰 값을 요구하고 있으며 FDS 분무 모델을 이용한 화재진압 시뮬레이션 수행시 통계적 군집수에 대한고찰과 추가적인 민감도 해석이 필요로 한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권8호
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• pp.747-757
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• 2010

날개위에 쌓인 얼음은 날개의 공기역학적 성능을 저하시키고 항공기 사고를 야기하는 주요한 원인이 된다. 결빙된 날개의 형상 예측 연구는 얼음으로 변형된 날개의 공기역학적 성능 파악과 제빙 방빙 장치 설계에 선행 되어야 한다. 이를 위해 본 연구에서는 2차원 익형에 발생하는 유리얼음 형상을 예측할 수 있는 코드를 개발하였다. 계산의 효율성을 위해 익형 주위의 유동장 계산은 정상 용출 및 중첩 패널기법을 사용하였고 날개표면과 날개에 유입된 물의 열전달은 Messinger 모델을 통해 고려하였다. 본 코드의 해석 결과는 실험 및 LEWICE 등 기존 해석 프로그램과 상호 검증되었다. 결빙형상의 주요한 요소인 얼음 뿔의 진행 방향 및 얼음 두께는 실험 및 타 프로그램과 유사한 결과를 나타내었다. 또한 대기온도, 수증기 함량, 입자 반지름, 자유류 등이 착빙 형상에 미치는 영향을 체계적으로 분석하였다.

• 한국분무공학회지
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• 제26권3호
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• pp.127-134
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• 2021

Fire sprinkler initial spray was analyzed by Large eddy simulation (LES) and Volume of Fluid (VoF) integrated method. The IsoAdvector geometric VoF was used to identify the liquid-gas interface clearly even with the large Courant-Friedrichs-Lewy number. To reduce the computational costs, sector meshes and Adaptive Mesh Refinement up to level 3 were used. Base mesh size was 1 mm, which is roughly equivalent to the initial sprinkler droplet. Top surface radius of boss and deflector size were modified to investigate the effects of sprinkler head design on primary breakup process. When top surface radius of boss was increased, vertical liquid sheet was formed. This phenomenon reduced the sheet breakup radius, sheet thickness and velocity. Due to reduced liquid sheet thickness, a large amount of ligaments was created from the liquid sheet. As a result, there was a dramatic decrease in volume per surface area, indicating an increase in breakup process. Spray pattern viewed in radial direction also changed when top surface radius of boss increased. When top surface radius of boss was increased, a T-shaped pattern was observed while a V-shaped pattern was observed in all other cases. When the deflector size increases, the spray pattern remains V-shaped, even if the top surface radius of boss increased. Further studies on promoting atomization of the water supplied to the lower part of the sprinkler head in the T-shape pattern should be conducted.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제21권3호
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• pp.101-104
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• 2022

Mist-CVD is known to have advantages of low cost and high productivity compared to ALD and PECVD methods. It is capable of reacting to the substrate by misting an aqueous solution using ultrasonic waves under vacuum-free conditions of atmospheric pressure. In particular, Ga₂O₃ is regarded as advanced power semiconductor material because of its high quality of transmittance, and excellent electrical conductivity through N-type doping. In this study, Computational Fluid Dynamics were used to predict the uniformity of the thin film on a large-area substrate. And also the deposition pattern and uniformity were analyzed using the flow velocity and particle tracking method. The uniformity was confirmed by quantifying the deposition cross section with an FIB-SEM, and the consistency of the uniformity prediction was secured through the analysis of the CFD distribution. With the analysis and experimental results, the match rate of deposition area was 80.14% and the match rate of deposition thickness was 55.32%. As the experimental and analysis results were consistent, it was confirmed that it is possible to predict the deposition thickness uniformity of Mist-CVD.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제20권2호
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• pp.157-167
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• 2008

본 연구에서는 직립 구조물 전면에서 발생하는 권파에 의한 월파의 기포분율을 수리모형실험으로 검토하였다. 구조물 직립벽 전면에서 쇄파되는 내습파랑은 쇄파와 월파 과정동안 기포를 연행하거나 액적화되며 강한 난류세기를 갖는 다위상흐름이 된다. 본 연구에서는 광섬유반사율계와 기포를 이용한 영상유속계기법으로 월파의 기포분율, 유속, 그리고 층두께를 측정하였다. 반복된 실험으로 얻어진 기포분율과 유속은 조화평균과 시간평균을 적용하여 분석하였다. 평균된 기포분율의 분포로부터 높은 기포분율은 주로 월파수괴의 전면부에서 발생하는 것을 알 수 있었으며, 구조물 상단표면에 접한 영역과 월파수괴의 후면부 영역은 상대적으로 낮은 기포분율을 보여주었다. 측정된 월파의 기포분율, 유속, 그리고 층두께로부터 월파의 흐름율과 운동량을 산정하였고, 실험결과로부터 기포분율이 중요한 인자임을 알 수 있었다. 수심평균된 기포분율, 유속, 두께의 상사적 분포특성을 이용하여 경험식을 제시하였고, 1차원적 경험식을 이용하여 흐름율과 운동량을 검토하였다.