• Wind and Structures
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• 제23권5호
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• pp.465-483
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• 2016

This study aims to enhance the understanding of the surface pressure distribution around rectangular bodies, by considering aspects such as the suction pressure at the leading edge on the top and side faces when the body aspect ratio and wind direction are changed. We carried out wind tunnel measurements and numerical simulations of flow around a series of rectangular bodies (a cube and two rectangular bodies) that were placed in a deep turbulent boundary layer. Based on a modern numerical platform, the Navier-Stokes equations with the typical two-equation model (i.e., the standard $k-{\varepsilon}$ model) were solved, and the results were compared with the wind tunnel measurement data. Regarding the turbulence model, the results of the $k-{\varepsilon}$ model are in overall agreement with the experimental results, including the existing data. However, because of the blockage effects in the computational domain, the pressure recovery region is underpredicted compared to the experimental data. In addition, the $k-{\varepsilon}$ model sometimes will fail to capture the exact flow features. The primary emphasis in this study is on the flow characteristics around rectangular bodies with various aspect ratios and approaching wind directions. The aspect ratio and wind direction influence the type of wake that is generated and ultimately the structural loading and pressure, and in particular, the structural excitation. The results show that the surface pressure variation is highly dependent upon the approaching wind direction, especially on the top and side faces of the cube. In addition, the transverse width has a substantial effect on the variations in surface pressure around the bodies, while the longitudinal length has less influence compared to the transverse width.

• International Journal of Fluid Machinery and Systems
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• 제1권1호
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• pp.64-75
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• 2008

During an experimental investigation on a 3-bladed and a 4-bladed axial inducer, a severe surge instability was observed in a range of cavitation number where the blade passage is choked and the inducer head is decreased from noncavitating value. The surge was stronger for the 4-bladed inducer as compared with a 3-bladed inducer with the same inlet and outlet blade angles. For the 4-bladed inducer, the head decreases suddenly as the cavitation number is decreased. The surge was observed after the sudden drop of head. This head drop was found to be associated with a rapid extension of tip cavity into the blade passage. The cause of surge is attributed to the decrease of the negative slope of the head-flow rate performance curve due to choke. Assuming that the difference between the 3 and 4-bladed inducers is caused by the difference of the blockage effects of the blade, a test was carried out by thickening the blades of the 3-bladed inducer. However, opposite to the expectations, the head drop became smoother and the instability disappeared on the thickened blade inducer. Examination of the pressure distribution on both inducers could not explain the difference. It was pointed out that two-dimensional cavitating flow analyses predict smaller breakdown cavitation number at higher flow rates, if the incidence angle is smaller than half of the blade angle. This causes the positive slope of the performance curve and suggests that the choked surge as observed in the present study might occur in more general cases.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제8권4호
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• pp.39-47
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• 2005

The present study has been performed to investigate the influences of rectangular fins on heat transfer in an impingement/effusion cooling system with crossflow. To simulate the impingement/effusion cooling system with initial crossflow, two perforated plates are placed in parallel and staggered arrangements with a gap distance of 2 times of the hole diameter. The crossflow passes between the plates, and various rectangular fins are installed on the plates. Reynolds number based on the hole diameter is fixed to 10,000 and the flow rate of crossflow is changed from 0.5 to 1.5 times of that of the impinging jet. A naphthalene sublimation method is used to obtain the heat/mass transfer coefficients on the effusion plate. Also to analyze the flow characteristics, a numerical calculation is performed. When rectangular fins are installed, the flow and heat transfer pattern is changed greatly from the case without fins. In the injection hole region, the jet impinges on effusion plate without deflection and wall jet spreads symmetrically. In the effusion region, the crossflow accelerates due to the decrease of cross-sectional area in the channel. Local heat/mass transfer coefficients are enhanced significantly compared to the case without fins. As the blowing ratio increases, the effect of rectangular fins against the crossflow becomes more significant and then the higher average heat/mass transfer coefficients are obtained than the case without fins. However, the increase of blockage effect gives more pressure loss in the channel.

• Wind and Structures
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• 제22권2호
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• pp.253-272
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• 2016

The paper concerns with the method and results of wind tunnel investigations of the Strouhal number (St) of a stationary iced cable model of cable-supported bridges with respect to different angles of wind attack. The investigations were conducted in the Climatic Wind Tunnel Laboratory of the Czech Academy of Sciences in $Tel{\check{c}}$. The methodology leading to the experimental icing of the inclined cable model was prepared in a climatic section of the laboratory. The shape of the ice on the cable was registered by a photogrammetry method. A section of an iced cable model with a smaller scale was reproduced with a 3D printing procedure for subsequent aerodynamic investigations. The St values were determined within the range of the Reynolds number (Re) between $2.4{\cdot}10^4$ and $16.5{\cdot}10^4$, based on the dominant vortex shedding frequencies measured in the wake of the model. The model was oriented at three principal angles of wind attack for each of selected Re values. The flow regimes were distinguished for each model configuration. In order to recognize the tunnel blockage effect the St of a circular smooth cylinder was also tested. Good agreement with the reported values in the subcritical Re range of a circular cylinder was obtained. The knowledge of the flow regimes of the airflow around an iced cable and the associated St values could constitute a basis to formulate a mathematical description of the vortex-induced force acting on the iced cable of a cable-supported bridge and could allow predicting the cable response due to the vortex excitation phenomenon.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권2호
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• pp.944-951
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• 2011

본 논문은 ADCP 계측기기 부근에서 음향학적인 그리고 ADCP 계기로 인해 발생하는 흐름의 교란에 기인한 속도 오차에 대한 원인들을 실험 및 수치모의를 통해 고찰한다. 실험실에서의 연구는 선박에 탑재되지 않은 독립된 ADCP에 대해 수행하였고, 수평 및 수직면에서 ADCP에 의해 유발되는 흐름 교란은 ADV를 이용하여 관측하였다. 그리고 ADCP와 ADV의 동시적 측정이 ADCP계측에 있어 추가적인 계측기기 부근의 영향들을 고려하기 위해 수행되었다. 수치모의는 ADCP가 선박에 탑재되었을 때 ADCP 계기 부근에 발생하는 잠재적인 오차에 대해 연구하기 위해 설계되었다. 수치해석 기법 사용된 LES (Large Eddy Simulation)는 선박에 탑재된 ADCP에 작용하는 항력과 계기와 선박의 막음효과에 의해 발생하는 흐름의 교란의 크기와 범위를 모의하였다. 결과로 ADCP에 의해 관측된 속도는 계측기기 하단의 제한된 범위 내에서 일정 정도 오차를 보였고 교란되지 않은 하천의 흐름 조건에 따라 오차가 실질적으로 다르게 나타났다.

• 공업화학
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• 제32권6호
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• pp.613-620
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• 2021

고분자전해질 연료전지의 유로 형상은 내부 유동의 균일성에 영향을 주는 변수이다. 유로 내에서 반응물 분포가 균일하지 않을 경우, 지속적인 운전 과정에서 촉매의 열화 및 고분자 막의 기계적 손상이 야기되며 연료전지의 내구 수명 저하로 이어진다. 연료전지에서 원활한 반응물 공급과 균일한 농도 분포를 위하여 유로 형상에 관한 연구들이 활발히 진행되고 있다. 유로의 배플은 유체의 강제 대류를 야기해 연료전지의 성능을 개선할 수 있고, 유로 중간에 새로운 반응물 공급 통로(서브 채널)를 만들어 반응물 농도 증가와 원활한 물 배출로 물질 전달 손실을 감소시킬 수 있다. 본 연구에서는 전산 유체 계산을 통하여 블록과 서브 채널을 적용한 유로가 연료전지의 전류밀도와 산소 농도에 미치는 영향을 분석하였다. 블록과 서브 채널이 유로에 구성되었을 때, 한계전류밀도가 증가하였고 블록 후단의 산소 농도가 회복되었다. 블록이 2개 이상 있을 때 블록 사이에 서브 채널을 배치할 경우 전류밀도 증가 폭이 더욱 커졌다. 또한 추가 공급되는 공기의 공급 위치에 따른 산소 농도를 분석하여 서브 채널이 블록 후단의 낮아진 산소 농도를 회복할 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제2권2호
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• pp.64-73
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• 1998

항공기용 엔진에는 압축기단들 사이에 스트럿을 포함하는 S자형 환형덕트가 존재하기도 한다. 이러한 엔진에서 S자형 덕트를 통과하는 유동은 볼록면과 오목면을 따라 가면서 가속과 감속이 이루어지고, 벽면에서의 경계층 성장으로 인해 유로폐쇄량이 증가한다. 이처럼 S자형 덕트의 영향으로 후방에 존재하는 압축기는 불균일한 축방향 속도분포에 따른 영향을 받게 된다. 따라서, 후방 압축기는 전방에 위치한 S자형 덕트의 영향을 충분히 고려하여 설계하여야 한다. S자형 덕트가 미치는 영향을 고려하여 설계된 원심압축기의 성능을 검증하고, S자형 덕트가 원심압축기 성능에 미치는 영향을 파악해보기 위해 압축기 입구에 S자형 환형덕트를 장착한 경우와 원통형 덕트를 장착한 경우에 대해 각각 성능시험을 수행하였다. 시험결과를 통해 입구에 S자형 덕트가 있는 경우에는 없는 경우보다 압축비 및 효율 등 압축기 성능이 저하되고, 쵸킹유량이 감소함을 알 수 있었다. 이러한 성능저하의 원인을 분석하기 위해 S자형 덕트를 포함하는 임펠러의 유동해석을 수행하였으며, 그 결과 성능저하의 원인은, S자형 덕트와 임펠러의 상호작용으로 설계시 예측했던 것보다 인듀서팁에서 상대마하수가 증가하였고, 영각이 감소하였기 때문임을 확인할 수 있었다.

• 산업식품공학
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• 제14권2호
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• pp.85-91
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• 2010

식품 산업 가공 공정에 다양하게 적용되는 진동 선별기(twist screen)의 구조를 변경하고 그 효율을 분석하기 위하여 위와 같은 실험을 실시하였다. 시료 공급 시 스크린 외곽의 프레임을 따라 선별되지 못하고 빠지는 입자를 방지하기 위하여 스크린 프레임에 dam을 설치하였으며, 스크린 중앙에서 공급되는 시료가 진동에 의하여 중앙에서 외곽으로 빠르게 이동하며 입자층을 이루어 선별 효율이 저하되는 것을 방지하기 위하여 스크린에 나선형 구조물을 설치하였다. 진동 선별기는 직경 1,200 mm와 직경 1,500 mm를 사용하였으며 스크린은 mesh 24이고 선경 0.12 mm인 표준망을 적용하였고 진동 모터는 60 Hz로 운전하였으며 자기진동 이송기는 주파수 게이지 8과 10으로 각각 실험한 결과 다음과 같은 결론을 도출하였다. 진동 선별기 직경 1,200 mm인 경우 일반형은 처리 용량 24 kg/hr, 처리 분율은 4.72%이었고 스크린 프레임에 dam을 설치하고 스크린에 나선형 구조물을 설치한 경우에는 처리 용량이 22.8 kg/hr, 처리 분율 8.05%이었다. 구조물의 설치로 처리 용량은 다소 감소하였으나 처리 분율은 1.7배 증가하여 선별 효율이 상당히 높아졌다는 것을 알 수 있었다. 진동 선별기 직경 1,500 mm의 경우 일반형의 처리 용량은 43.32 kg/hr으로 직경 1,200 mm인 경우와 비교하여 처리용량은 1.8배 증가하였으나 처리 분율은 2.37%로 처리용량에 비하여 낮게 나타났다. 처리 1의 입도를 분석한 결과 스크린에 의하여 선별될 세립의 입자가 비선별 처리물에서 발견되고 있다. 스크린의 직경이 넓어져서 처리 용량이 증가하였으나 공급 속도를 높여 공급량이 많아지므로 입자들의 망 접촉 시간이 감소하고 입자의 층 현상이 심화되어 처리 효율이 감소하고 세립의 입자 선별이 완벽하게 이루어지지 않았다는 것을 알 수 있었다. 선별기 직경 1,500 mm에 screen frame dam을 설치한 경우 처리 용량 43.14 kg/hr로 일반형과 비슷하며 처리 분율은 3.25%로 매우 증가되었다. 입자들의 층현상이 심화된 ${\emptyset}$1500에서 스크린의 프레임에 dam을 설치함으로써 스크린 프레임으로 빠져나가 망에 체류 시간이 단축되는 것이 방지되며 프레임을 따라 입자층이 형성되어 스크린과 접촉이 불가능하였던 입자들이 dam에 의하여 스크린 안쪽에서 이동되므로 거의 동일한 처리 용량에서도 처리 효율 증가가 뚜렷하게 구분되었다고 할 수 있다. Screen frame dam과 나선형 구조물을 모두 설치한 경우 처리 용량은 39.04 kg/hr로 다소 감소되었으나 처리 분율은 6.77%로 직경 1,500 mm의 진동 스크린에서 일반형 구조시 보다 3배, frame dam만 설치된 경우보다 2배의 증가를 보였다. 비선별 처리물인 처리 1의 시료를 입도분석한 결과 선별 처리되지 못한 세립의 입자를 전혀 발견할 수 없었다. 이와 같은 결과는 frame dam을 설치하여도 입자들이 빠르게 휩쓸려 스크린의 외곽으로 이동하여 망과 접촉 시간이 단축되며 층을 이루어 입자간의 간섭에 의해 선별 효과가 감소되는 것을 나선형 구조물에 의하여 방지함으로써 체류시간을 증가시키고 입자층을 분산시켜 선별 효율을 증가시킬 수 있었다. 나선형 구조물 설치시 처리 용량은 다소 감소되는 경향을 보이나 처리 분율이 3배까지 차이를 나타나며 이는 공급 속도가 빠를수록 처리 용량이 많을수록 영향이 크다는 것을 알 수 있었다.

• Tribology and Lubricants
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• 제22권6호
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• pp.329-334
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• 2006

In CNG (Compressed natural gas) fuel supply line, whose main components are receptacle and check valve are used to charge high pressure gas to the tank of NGV (Natural gas vehicle). It is reported that the seal is separated occasionally form valve seat and results in blockage of gas flow. In this paper, MARC is used to investigate the reasons of seal separation and suggest design improvements. The static gas pressure distributions acting on the seal which calculated using FLUENT are considered to investigate accurate seal deformation behaviors. Deformed seal shapes are obtained for various amounts of seal interference and its location, gas pressure distributions and Young's modulus of the rubber used. The results showed that the reasons of seal separation problems are verified theoretically, and suggested examples of new design method. Therefore the present numerical methods can be applied in designing and performance analysis of rubber seals adopted in high pressure fluid machineries.

• 물과 미래
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• 제25권3호
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• pp.65-77
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• 1992

본 연구의 목적은 기존에 발표된 이력현상 모형들을 분류하여 각 모형들의 특징을 비교하고 새로운 이력현상 모형의 형태에 대해 논하고자 한다. 기존에 발표된 이력현상 모형은 내삽모형, 축척모형과 영역모형으로 대별되며, 그중 영역모형만이 이론적 배경을 가지고 있다. 모형의 보정을 위해 한 개의 주곡선의 자료가 필요한 기존의 모형들의 타당성을 검증하기 위하야 Rubicon Sandy Loam과 Dune Sand의 실측자료와 비교하여 본 겨롸, 이들 모형들은 실측자료를 잘 모사할 수 없음을 알 수 있었다. 따라서 새로운 모형의 형태의 가능성을 종속여역모형에서 찾을수 있으며, 종속영역모형주에서도 순수한 매체에 대해 공극으로 공기의 진입에 대한 이웃하는 공극들의 방해효과의 정도를 설명하는 가중치를 도입한 모형(Model III-1, Mualem, 1984)을 단순화시키기 위해 이 모형에 적절한 가정을 부가한 형태의 모형이 새로운 형태의 모형에 대한 하나의 대안이 될 수 있음을 본 연구는 제시하고 있다.