• 한국추진공학회지
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• 제21권4호
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• pp.1-11
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• 2017

나로우주센터에 구축된 터보펌프 실매질시험설비는 터빈 구동을 위해 가스 발생기 대신 알코올버너 연소 가스를 사용한다. 그러나 터빈 입구에서 압력과 온도가 증가하여 터보펌프의 회전수가 정상상태를 유지하지 못하였다. 본 연구는 시험 환경을 정확히 파악하고자 알코올버너와 공급 배관에 대한 시스템 해석 코드를 개발하였으며 적용하였다. 해석 결과는 시험 결과와 일치하였고 터빈 입구의 압력과 온도 변화가 배관 열전달에 기인함을 정량적으로 확인하였다. 터빈 입구 조건에 공급 배관 단열 효과는 크지 않으나 길이는 매우 영향이 컸다. 본 연구를 통해 경험적으로 알았던 시험 조건의 영향을 정량적으로 명확히 파악했으며 시험 운용에 적용할 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제19권2호
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• pp.55-64
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• 2015

본 연구에서는 75톤급 추진기관 시험설비 화염유도로 설계안에 대한 열적 안전성 및 연소가스의 안전한 배출을 평가하기 위하여 3차원 화염냉각해석을 수행하였다. 화염과 냉각수 간의 열전달 및 상변화 과정을 모사하기 위하여 Mixture 다상모델을 적용하였으며, 단일 화학종 비반응 플룸모델을 이용한 화염냉각해석을 수행하였다. 본 해석결과를 통하여 냉각수 유량에 따른 화염유도로 벽면에서의 최고 온도값을 예측하였으며, 또한 콘크리트 내화온도에 해당하는 최소 냉각수 유량을 도출하였다.

• 한국주조공학회지
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• 제17권5호
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• pp.465-471
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• 1997

An integrated computer program consisting of a pre-processor, main solver, and post-processor was developed for the design of large steel castings. The pre-processor, based on the AutoCAD, enables the user to produce approval drawings, casting design drawings and mesh diagrams in sequence using a personal computer. In the main solver, two numerical models were employed; one models the fluid flow during mold filling, and the other models the heat transfer and solidification. The post-processor can be used to present simulation results such as flow pattern, mold filling sequences, solidification times, temperature gradients and location of shrinkage defects by color graphics. In order to validate the applicability of the present integrated program, a series of experiments on simple-shaped steel castings were carried out. After the validation of the present model, it was applied to the casting design of the large steel anchor of an SC42 alloy. Various solidification parameters such as a temperature distribution and a solidification time in the casting and the mold were compared with those obtained experimentally. Simulated results predicting shrinkage defects were in good agreement with those obtained experimentally. It was found that the present method can be successfully applied to the quantitative casting design for complex-shaped large steel castings.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권10호
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• pp.720-727
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• 2019

하이브리드 로켓 연소의 저주파수 연소불안정은 고체연료의 열적지연(Thermal Lag)과 경계층 유동 변화에 의한 열전달 진동의 공진에 의해 발생한다. 본 연구는 연료 표면 근처의 경계층 유동의 교란이 어떤 물리적 과정에 의해 발생하여 연소불안정으로 발달하는지를 실험적으로 확인하였다. 특히 산화제의 스월 분사는 연소 안정화에 매우 큰 기여를 하므로 스월 강도를 증가시키며 경계층의 변화와 연소불안정의 발생과정을 연구하였다. 경계층 섭동을 확인하기 위하여 연소 유동장을 가시화하였고 이미지에 대한 POD(Proper Orthogonal Decomposition) 분석을 시도하였다. 스월 강도가 증가할수록 500Hz 대역 고주파수 p', q'의 결합이 약해지며 열적지연과 유사한 주파수 특성을 갖는 Rayleigh Index의 섭동 발생도 약해져 경계층 진동의 발생이 점차 감소하는 것을 관찰하였다. 따라서 고주파수 p', q'의 주기적인 결합에 의한 축 방향 경계층 진동이 나타나면 열적지연 주파수와 공진에 의한 연소불안정이 발생함을 확인하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권3호
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• pp.157-164
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• 2016

본 연구에서는 SI 공정 시스템에서 헬륨 가열 장치에 대한 설계와 건조 데이터 확보를 위한 파이롯 규모의 헬륨 가열 장치 시스템에 대한 예비 설계 및 해석을 수행하였다. 헬륨 가열기는 LPG연소로를 활용하도록 설계하였고, 열유동 해석을 수행한 결과, 열교환기 출구측에서 LPG 연소가스의 유속이 약 40 m/s가 되었다. 최대온도는 6개의 베플이 설치된 경우가 4개의 베플이 설치된 경우보다 높게 나타나며, 이는 6개의 베플일 때 연소가스에서 헬륨가스로의 열전달이 좋아질 것임을 의미한다. 더불어, 베플수가 많아지면 LPG 연소가스의 유량을 감소시킬 수 있어 연료비용을 저감할 수도 있음을 의미한다. 다만, 베플수를 무한정 증가시키면 입출구의 압력차가 증가되기 때문에 최적의 베플수 선정이 중요하다. 열유동 해석에 이어 수행한 구조해석에서는 헬륨의 유량을 3.729 mol/s, 출구 온도를 $910^{\circ}C$로 유지할 경우 관의 양 끝단에서 지지하는 경우 중간부분의 팽창률이 3.86 mm임을 확인하였다. LPG 연소로 헬륨 가열시스템에서 shell & tube type의 열교환기를 적용하여 $135^{\circ}C$의 헬륨이 $910^{\circ}C$로 가열하여 유출하기 위해서 약 $1300^{\circ}C$의 연소가스 온도 및 52 g/s의 연소가스 유량이 확보되어야 함을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권6호
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• pp.403-408
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• 2016

리튬 이온 배터리는 높은 에너지 밀도와 안정적인 충전/방전 특성을 내재하고 있어 하이드리드 및 전기자동차에 보편적으로 사용된다. 리튬 이온 배터리의 효율은 배터리 자체의 온도 특성에 직접적인 영향을 받으므로, 열을 효율적으로 냉각하는 기술이 요구된다. 본 논문에서는 수냉식 배터리 냉각 시스템의 냉각 성능과 펌프 소모동력에 관한 전산유체해석을 수행하였다. 이를 위해 배터리 셀의 냉각수 유량 및 냉각 채널의 특성에 따른 냉각 성능을 수치적으로 예측하였다. 이를 바탕으로 250개 배터리 셀을 기준으로 유량 및 차압에 의한 소모동력을 계산하였다. 이러한 연구는 차세대 하이브리드 및 전기자동차의 시간에 따른 배터리의 온도 변화 및 충/방전 효율 최적화 기술에 적용할 수 있는 기초 연구로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제38권6호
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• pp.285-290
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• 2017

Radiofrequency catheter ablation is the interventional therapy that be employed to eliminate cardiac tissue caused by arrhythmias. During radiofrequency catheter ablation, The thrombus can occur at electrode tip if the temperature of tissue and electrode is excess $100^{\circ}C$. To prevent this phenomenon, we investigated numerical model of electrode for radiofrequency catheter ablation considering saline irrigation and temperature-controlled radiofrequency system. The numerical model is based on coupled electric-thermal-flow problem and solved by COMSOL Multiphysics software. The results of the models show that the dimensions of the thermal lesion are increased if the flow rate of the saline irrigation and the set temperature are increased. The surface width characterized to determine the thermal lesion isn't need to measure in temperature-controlled radiofrequency system due to convective heat transfer by saline irrigation at tissue-electrode interface.

• 대한기계학회논문집B
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• 제33권5호
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• pp.365-372
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• 2009

The influence of combustor pressure on the local reaction characteristics of $CH_4$/air flames was investigated by measurements of local chemiluminescence intensity. Induced flow flames are often applied to the industrial boiler systems and incinerator in order to improve heat transfer and prevent exhaust gas leakage. In order to investigate combustion characteristics in the induced flow pattern, the combustor pressure index($P^*$) was controlled in the range of $0.7{\sim}1.3$ for each equivalence ratio in the present combustion system, where $P^*$ is defined as the ratio of absolute pressure to atmospheric one. Relationship between local reaction intensity and pressure index have been investigated by simultaneous $CH^*$, $C^*_2$ and $OH^*$ intensity measurements. It could be observed that flame length became longer with decreasing $P^*$ from $CH^*$ chemiluminescence intensity of axial direction. The mean value of $C^*_2$ and $CH^*$ chemiluminescence intensities, which indicates reaction intensity in the $CH_4$/air flames, decreased with decreasing pressure index for ${\Phi}{\leq}1$, but increased with decreasing pressure index for ${\Phi}$>1. $C^*_2/CH^*$ intensity ratio, which can be a good marker to demonstrate local equivalence ratio, was almost same for ${\Phi}{\leq}1$ regardless of pressure index change, while they showed high level for lower pressure index for ${\Phi}$>1 conditions.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
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• pp.406-413
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• 2011

본 논문에서는 가스터빈 유로의 공력열환경을 개선시키기 위해서 비축대칭 끝벽과 끝벽 경계층 판의 형상 최적화를 수행하였다. 터빈 유로 모사를 위해 $90^{\circ}$ 곡관을 이용하였다. 본 연구는 터빈 유로에서의 전압력 손실과 유로 끝벽에서의 열전달 계수를 최소화하기 위한 비축대칭 끝벽과 끝벽 경계층 판의 형상을 찾는 것이다. 최적화 과정의 효율성을 위해 근사 최적화 방식을 사용하였다. 최적화된 비축대칭 끝벽과 끝벽 경계층 판을 통해, 상당한 공력열환경 개선을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권8호
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• pp.739-747
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• 2010

고온의 내부 원형 실린더가 존재하는 저온의 사각 밀폐계 사이의 온도차이에 의해 발생하는 자연대류에 관해 수치해석을 수행하였다. 본 연구는 내부의 원형 실린더를 표현하기 위해 유한 체적법에 기초한 가상 경계법을 사용하여 Ra = $10^7$ 에서 2 차원 비정상상태의 자연대류 현상에 대한 해를 얻었다. 더욱이 밀폐계의 수직 중심선에 따른 내부 원형 실린더의 위치 변화에 의한 열전달과 유동에 관한 영향을 연구하였다. 내부원형 실린더의 위치 변화에 따라 자연대류 현상은 비정상상태에서 정상상태로 변화 되었다. 연구 결과 두가지의 임계 위치를 얻을 수 있었다. 하부 경계는 0.05 인 지점이고 상부경계는 0.18 인 지점이다. 하부 경계와 상부 경계의 사이의 위치에서는 열 및 유동장이 정상상태임을 알 수 있었다.