• 대한기계학회논문집A
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• 제39권1호
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• pp.117-123
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• 2015

핵연료 연소시험 도중 핵연료봉에서 발생하는 열을 효과적으로 제거하기 위해서는 핵연료의 발열량을 정확하게 계산하고 충분한 유속을 갖는 냉각수를 순환시켜야 한다. 하나로는 개방형 수조 형태로서 핵연료 연소시험을 위한 별도의 냉각수 순환 루프를 갖추고 있는데, 여기에 핵연료 조사리그를 장착하고 냉각수를 순환시킴으로써 조사중인 핵연료봉의 온도를 일정온도 이하로 유지시킨다. 특히 순환되는 냉각수의 유속이 매우 높은 상태에서 조사리그 내에 부착된 부품이나 센서들이 유체유발 진동에 의해 파손되거나 기능을 상실하는 경우 매우 큰 기회비용을 야기한다. 본 연구에서는 조사리그 부품의 건전성 사전 검토 및 고속 유동에서의 센서 동작 특성에 대한 사전검토를 위해 냉각수 모의 순환장치를 개발하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권5호
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• pp.423-430
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• 2014

파이프 유동 내에서 일어나는 소음 및 진동현상의 경우 일반적으로 난류유동과 근처의 벽면사이의 유동유기진동에 의해 일어나게 된다. 복잡한 난류유동을 가지는 확장관의 단순한 경우에서 본 연구는 수행되었지만, 방사소음의 경우 주어진 모델에서 크기와 형상 그리고 두께 등에 상당히 영향을 받게 된다. 또한, 방사소음은 그 파가 퍼져나가면서 주위 시스템에 교란특성이나 불안정성을 야기시키게 되는데 결국 중요한 파단과 파손을 일으키게 된다. 본 연구는 다양한 상용프로그램들 (Fluent, NASTRAN, 그리고 VIRTUAL LAB)을 이용하여 이러한 현상을 파악하고자 하였다. 이 연구를 통해 유동소음에 있어 깔려있는 물리현상들을 이해하고자 하였다. 확장관의 경우 단면적의 급격한 변화에 의해 박리와 높은 압력강하를 겪게 되는데, 방사소음의 계산으로 이 방사소음의 크기가 100에서 500Hz영역에서 전체적으로 약 20dB정도 감소시킬 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권12호
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• pp.1653-1661
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• 2012

본 논문에서는 냉각유동에 의한 SMART 핵연료집합체의 압력강하변화 및 구조특성을 연구하였다. 난류 모델인 BSL 레이놀즈 응력 모델로서 냉각수의 유동을 모델링하여 유체고체연계 해석을 수행하였다. 우선, 지지격자체에 지지된 핵연료봉의 진동해석을 수행하여 실험 결과와 비교하였는데 실험에서의 고유진동수는 48 Hz 로서 시뮬레이션 값과 2% 의 오차를 발생하였다. 핵연료집합체의 압력강하는 한국원자력연구원에서 수행한 실험적 값과 비교하여 8%의 오차가 발생하였고 해석의 타당성을 증명하였다. 유체해석에서는 집합체를 통과하는 각 구간의 유체 속도와 이차유동에 의한 와류생성과정을 관찰하였다. 마지막으로 진동해석과 유체해석의 연계를 통하여 유체유발진동에 의한 연료봉의 변위 값을 관찰하고 최대 변위가 발생하는 곳의 변위 PSD 를 계산하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권5호
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• pp.2092-2099
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• 2013

현재 광디스크 드라이브는 오랜 기간 지속된 산업계의 데이터 전송률 경쟁을 통하여 10,000 rpm 이상의 고속으로 구동되고 있다. 고속 구동은 필연적으로 시스템의 진동을 유발하여 픽업의 데이터 읽기/쓰기 서보 제어에 외란을 야기하는데, 통상 진동외란은 방진고무를 통한 진동의 절연 및 서보 제어의 강인성 개선을 통해 해결되고 있다. 본 연구에서는 산업계에서 일상으로 이루어지는 광디스크 드라이브 시스템의 동특성 개선에서 한걸음 더 나아가 광디스크의 동특성을 개선하는데 주목하였다. 이를 위하여 사출성형 공정해석을 수행하여 공정 조건(유량, 사출온도)이 잔류응력에 미치는 영향을 조사하였고, 이 잔류응력의 변화가 광디스크의 진동 모드 및 임계속도 즉, 동특성에 미치는 영향을 모달해석을 통해 살펴보았다. 이러한 일련의 과정을 통해 사출성형 시 발생하는 광디스크의 잔류응력을 제어하여 광디스크의 임계속도를 잔류응력이 없는 경우 대비 약 14.4% 높일 수 있음을 확인하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제41권6호
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• pp.821-830
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• 2009

In this paper, modal testing and finite element modeling results to identify the modal parameters of a nuclear fuel rod as well as its cladding tube are discussed. A vertically standing full-size cladding tube and a fuel rod with lead pellets were used in the modal testing. As excessive flow-induced vibration causes a failure in fuel rods, such as fretting wear, the vibration level of fuel rods should be low enough to prevent failure of these components. Because vibration amplitude can be estimated based on the modal parameters, the dynamic characteristics must be determined during the design process. Therefore, finite element models are developed based on the test results. The effect of a lumped mass attached to a cladding tube model was identified during the finite element model optimization process. Unlike a cladding tube model, the density of a fuel rod with pellets cannot be determined in a straightforward manner because pellets do not move in the same phase with the cladding tube motion. The density of a fuel rod with lead pellets was determined by comparing natural frequency ratio between the cladding tube and the rod. Thus, an improved fuel rod finite element model was developed based on the updated cladding tube model and an estimated fuel rod density considering the lead pellets. It is shown that the entire pellet mass does not contribute to the fuel rod dynamics; rather, they are only partially responsible for the fuel rod dynamic behavior.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.32-40
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• 2018

열 교환기/원자로의 과도한 진동을 방지 하려면 진동해석을 설계 단계에서 수행해야 한다. 진동 문제에서 고유 진동수의 정보는 열 교환기/원자로의 안전성을 평가하기 위하여 요구된다. 본 논문은 일단 지지보에 발생되는 고유치 문제를 해석하기 위하여 수치해석 방법인 Galerkin의 방법을 기술하였다. 일단 지지보는 자유단 끝점 또는 모드의 노드 포인트에 부가 질량과 스프링에 의하여 구속되어 있다. 수치해석으로 구한 고유진동수는 간단한 해석 방법과 간단한 테스트에 의하여 각각 구한 결과와 비교 되었다. Galerkin의 방법을 사용하여 논의된 일단 지지보의 고유 진동수를 구할 수 있음을 보였다. 부가 질량 증가함에 따라 고유 주파수는 감소하며 스프링 힘의 증가에 따라 고유 주파수는 상승함을 보였다. 무거운 부가 질량은 가연성 배관의 지지대 역할을 함을 보였다. 일단 지지보의 끝단에 설치된 부가 질량의 경우에 개발된 기존의 어림적 해석 방법으로도 일차 모두의 고유 진동수를 비교적 정확하게 구할 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제4권1호
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• pp.15-24
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• 2004

일반적으로, 2개의 I형 거더로 이루어진 ${\pi}$형거더는 공기역학적으로 불안하여 내풍설계에 있어 매우 불리 한 것으로 알려져 있다. 공기역학적 진동은 구조물의 강성이나 감쇠의 향상, 단면 형상의 연구 등에 의해 억제될 수 있으므로 본 연구에서는 ${\pi}$ 형단면을 가진 4경간 사장교에 대해 영각과 공기역학적 제진장치의 추가로 인한 단면의 변화에 따른 2차원 진동실험을 통하여 공기역학적 특성을 파악하도록 하였다. 등류와 난류에서의 실험결과 본 교량단면은 기본단면만으로도 내풍안정성을 충분히 갖추고 있기 때문에 페어링(Fairing) 및 베플(Baffle Plate) 등의 추가적인 공기역학적 제진장치가 필요하지 않을 것으로 판단된다. 이는 본 교량의 경우 주경간이 230m인 4경간으로 이루어져 있어 비슷한 단면을 가진 교량에 비하여 수직 및 비틀림 진동수가 크고 강성이 크기 때문에 설계풍속 내에서 공기역학적으로 안정한 것으로 보여진다.

• 한국해양공학회지
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• 제33권4호
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• pp.350-357
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• 2019

The development of marine technology is expected to increase the demand for marine plants because of increasing oil prices. Therefore, there is also expected to be an increase in the demand for cylindrical structures such as URF (umbilical, riser, flowline) structures and spars, which are used operating in various seas. However, a cylindrical structure experiences vortex induced motion (VIM) in a current. In particular, for risers and umbilicals, it is important to identify the characteristics of the VIM because interference between structures can occur. In addition, various studies have been conducted to reduce VIM because it is the cause of fatigue damage to structures. The helical strake, which was developed for VIM reduction, has an excellent VIM reduction performance, but is difficult to install on structures and has a negative effect on heave motion. Therefore, the purpose of this study was to supplement the shortcomings of the helical strake and develop a high-performance reduction device. In the reduction device developed in this study, a string is placed around the structure inside the flow, causing vibration. The vibration of this string causes a small turbulence in the flow field, reducing the VIM effect on the structure. Finally, in this study, the 2-DOF motion characteristics of models without a suppression device, models with a helical strake, and models with a string were investigated, and their reduction performances were compared through model tests.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제31권2호
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• pp.202-213
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• 1999

Effects of the rotary inertia of concentrated masses on the natural vibrations of fluid conveying pipes have been studied by theoretical modeling and computer simulation. For analysis, two boundary conditions for pipe ends, simply supported and clamped-clamped, are assumed and Galerkin's method is used for transformation of the governing equation to the eigenvalues problem and the natural frequencies and mode shapes for the system have been calculated by using the newly developed computer code. Moreover, the critical velocities related to a system instability have been investigated. The main conclusions for the present study are (1) Rotary inertia gives much change on the higher natural frequencies and mode shapes and its effect is visible when it has small value, (2) The number and location of nodes can be changed by rotary inertia, (3) By introducing rotary inertia, the second natural frequency approaches to the first as the location of the concentrated mass approaches to the midspan of the pipe, and (4) The critical fluid velocities to initiate the system unstable are unchanged by introduction of rotary inertia and the first three velocities are $\pi$, 2$\pi$, and 3$\pi$ for the simply supported pipe and 2$\pi$, 8.99, and 12.57 for the clamped-clamped pipe.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회A
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• pp.1859-1863
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• 2007

A new type of a fretting wear tester has been designed and developed in order to simulate the actual vibration behavior of a nuclear fuel rod for springs/dimples in room temperature. When considering the actual contact condition between fuel rod and spring/dimple, if fretting wear progress due to the flow-induced vibration (FIV) under a specific normal load exerted on the fuel rod by the elastic deformation of the spring, the contacting force between the fuel rod and dimple that were located in the opposite side should be decreased. Consequently, the evaluation of developed spacer grids against fretting wear damage should be performed with the results of a cell unit experiments because the contacting force is one of the most important variables that influence to the fretting wear mechanism. Therefore, it is necessary to develop a new type of fretting test rig in order to simulate the actual contact condition. In this paper, the development procedure of a new fretting wear tester and its performance were discussed in detail.