• 한국추진공학회지
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• 제14권4호
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• pp.32-38
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• 2010

본 연구에서는 딤플이 설치된 유로, 립이 설치된 유로, 립과 딤플이 함께 설치된 유로에서의 열전달성능을 천이액정법을 이용하여 측정하였다. 실험에 사용된 유로의 종횡비(W/H)는 4이고, 립의 높이는6 mm, 립 간 거리(P/e)는 10, 립이 설치된 각도는 $60^{\circ}$이며, 딤플의 직경은 6 mm, 딤플 중심간 거리(s/D)는 1.2로 하였다. 레이놀즈 수는 30000-50000에 대해 실험을 수행하였다. 립이 설치된 유로에서는 경사 립에 의해 발생된 이차유동이 열전달 계수를 증가시켰고, 립과 딤플이 함께 설치된 유로에서는 립 사이에 설치된 딤플이 열전달 계수를 더욱 증가시켰다. 열전달계수는 립과 딤플이 복합 적용된 유로, 립이 적용된 유로, 딤플이 적용된 순으로 나타났고, 열성능계수도 립과 딤플이 복합 적용된 유로에서 크게 나타났다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권10호
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• pp.773-778
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• 2015

가스터빈 냉각 장치인 블레이드 등과 같은 산업 설계를 개선하기 위해 사각 수축 및 확대채널에서 축방향의 거리에 따라 국부 난류 열전달과 압력강하에 대해 실험적으로 조사하였다. 수축 및 확대채널의 한 면에만 리브($10mm{\times}100mm{\times}5mm(t)$)를 연속적으로 배치하였고 충돌 각은 $90^{\circ}$로 피치(p)/높이(e)의 비는 10이 되도록 하였다. 수축채널의 수력직경비($D_{ho}/D_{hi}$)는 0.75, 확대채널의 수력직경비는 1.33 그리고 직선채널은 1.00이다. 열성능 비교를 위해 3가지 보편적인 제약 조건을 채택 하였다. 즉 동일 유량, 동일 펌프 동력 그리고 동일한 압력 강하이다. 3가지 조건모두 확대 채널에서 우수한 열 성능을 보였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제25권9호
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• pp.1219-1226
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• 2001

Pressure drops were measured for the flow boiling process within horizontal rectangular channels. The gap between the upper and the lower plates of each channel ranges from 0.4 to 2mm while the channel width being fixed to 20mm. Refrigerant 113 was used as the test fluid. The mass flux ranges from 50 to 200kg/㎡s and the channel walls were uniformly heated up to 15kW/㎡. The quality range covers from 0.15 to 0.75. The present experimental conditions coincide with the operating conditions of compact heat exchangers in which the liquid and gas flows are laminar and turbulent. The measured results were well represented by the two-phase frictional multiplier of Lee (2001) which has been developed for air-water two-phase flows within the deviation of $\pm$20%.

• 동력기계공학회지
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• 제19권5호
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• pp.32-37
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• 2015

The present study is to investigates the convective heat transfer characteristics and pressure drop inside the rib-roughened cooling passage of gas turbine blades. The divergent rectangular channel is fabricated with V-shaped ribs on one wall only and the inlet hydraulic diameter to outlet hydraulic diameter ratio($D_{ho}/D_{hi}$) of 1.49 is used. The current investigation has covered a Reynolds number (Re) range of 22,000~75,000, relative roughness height ($e/D_h$) of 0.1~0.2, and rib angle of attack (a) of $30^{\circ}$, $45^{\circ}$, and $60^{\circ}$ for a fixed relative pitch of 10. Results show that the Nusselt numbers are the greatest in the $60^{\circ}$-angled ribs; however, the total friction factors are the highest in the $30^{\circ}$-angled ribs.

• 한국전산유체공학회지
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• 제22권1호
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• pp.67-80
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• 2017

The high-speed bypass effect on the heat exchanger performance has been investigated numerically. The plate-fin type heat exchanger was modeled using two-dimensional porous approximation for the fin region. Governing equations of mass, momentum, and energy equations for compressible turbulent flow were solved using ideal-gas assumption for the air flow. Various bypass-channel height were considered for Mach numbers ranging 0.25-0.65. Due to the existence of the fin in the bypass channel, the main flow tends to turn into the core region of the channel, which results in the distorted velocity profile downstream of the fin region. The boundary layer thickness, displacement thickness, and the momentum thickness showed the variation of mass flow through the fin region. The mass flow variation along the fin region was also shown for various bypass heights and Mach numbers. The volumetric entropy generation was used to assess the loss mechanism inside the bypass duct and the fin region. Finally, the correlations of the friction factor and the Colburn j-factor are summarized.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제11권2호
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• pp.153-175
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• 2024

In jet engines, turbine blade cooling has an extremely important role. The pin-fin array, which is situated close to the trailing edge of the blade, aids in internal cooling of the gas turbine blades and preserves the structural integrity of the blade. Previous studies often focused on pin-fin configurations, but the current research focuses on improving the geometry at the endwalls to reduce wake vortices behind the pin-fins and enhance heat transfer at the endwalls location. Using the k-ω turbulence model, a numerical study was conducted on a ribbed shape situated on the walls between pin-fin arrays, spanning a Reynolds number range of 7400 to 36000, in order to determine the heat transport characteristics. The heat transfer efficiency coefficient and Nusselt number increase dramatically with the revised wall configuration, according to the numerical data. The channel's heat transfer efficiency is increased by enlarging the heat transfer areas near the pin-fins and by the interaction of the flow with the endwalls. The addition of ribs causes the Nusselt number of the new model to climb from 78% to 96% at the previously given Reynolds numbers, and the heat transfer efficiency index to rise from 60% to 73%. The height (Hr), position (Lr), forward width (Wf), and backward width (Wb) of the ribs are among the geometric elements that were looked at in order to determine how they affected the performance of heat transmission. In comparison to the reference design, the parametric study results demonstrate that the best forward width (Wf/R=18.75%) and backward width (Wb/R=31.25%) increase the heat transfer efficiency index by 0.4% and 1.3%, respectively.

• 대한기계학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.116-122
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• 1988

본 연구에서는 공기와 물을 매질로 사용하여 3차원 계면파가 존재하는 근사수평 반류성층유동에서의 계면전단응력과 마찰계수를 결정하였다. 기상과 액상의 유량조건에 따라 3차원 계면파의 특성을 needle contact법에 의하여 측정 하였으며, 기상의 압력강하와 속도분포를 구하여 계면전단응력을 구하였다. 또 공학적인 응용을 위하여 3차원과 영역에서의 계면마찰계수에 관한 실험식을 개발하였다. 그리고 거칠은 고체표면에서의 마찰계수를 표현한 Nikuradse식을 이용하여 계면의 등가조도(equivalent roughness)를 계산하였으며 이것을 계면의 파고교란강도와 비교분석하여 계면전단응력에 영향을 미치는 인자들을 규명하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권1호
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• pp.33-41
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• 2011

내삽형 부스터의 분리 운동 수학모델을 소개하였다. 부스터 분리 운동을 시뮬레이션 하기 위하여 3자유도 2물체 운동모델을 정립하였다. 유도탄과 공기중에 노출되는 부스터 영역의 공력모델을 개발하였다. 그리고, 부스터를 밀어내는 가스발생기도 모델링하였다. 이 모델을 시뮬레이션하기 위하여 유도탄이 부스터 분리과정에서 계속 1g 수평비행 조건을 유지한다는 가정을 세우고, 이를 기반으로 유도탄과 부스터간의 작용력을 분리 단계별로 정의 할 수 있었다. 단계 0: 초기, 단계 1: 선형이동, 단계 2: 자유운동. 이 시뮬레이션을 통하여 부스터를 안전하게 분리할 수 있는 유도탄의 마하수 및 고도의 범위를 제안할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제25권11호
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• pp.1640-1649
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• 2001

The present study investigates the effects of various rib arrangements on heat/mass transfer in the cooling passage of gas turbine blades. A complex flow structure occurs in the cooling passage with rib turbulators which promote heat transfer on the wall. It is important to increase not only the heat transfer rates but also the uniformity of heat transfer in the cooling passage. A numerical computation is performed using a commercial code to calculate the flow structures and experiments are conducted to measure heat/mass transfer coefficients using a naphthalene sublimation technique. A square channel (50 mm $\times$ 50 mm) with rectangular ribs (4 mm $\times$ 5 mm) is used fur the stationary duct test. The experiments focus on the effects of rib arrangements and gap positions in the discrete ribs on the heat/mass transfer on the duct wall. The rib angle of attack is 60°and the rib-to-rib pitch is 32 mm, that is 8 times of the rib height. With the inclined rib angle of attack (60°), the parallel rib arrangements make a pair of counter rotating secondary flows in the cross section, but the cross rib arrangements make a single large secondary flow including a small secondary vortex. These secondary flow patterns affect significantly the heat/mass transfer on the ribbed wall. The heat/mass transfer in the parallel arrangements is 1.5 ∼2 times higher than that in the cross arrangements. However, the shifted rib arrangements change little the heat/mass transfer from the inline rib arrangements. The gap position in the discrete rib affects significantly the heat/mass transfer because a strong flow acceleration occurs locally through the gap.

• 에너지공학
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• 제24권1호
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• pp.114-122
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• 2015

수평 성층류 2상 유동에서 기체의 속도가 액체의 속도보다 상대적으로 큰 고유속 유동조건에서는 불규칙한 파형들이 생성되고 이때 상 경계면에서는 액적이탈이 발생한다. 한국원자력연구원(KAERI)에서는 이러한 상 경계면에서의 액적이탈 현상을 기구학적으로 예측하기 위하여 전단력, 표면장력, 그리고 중력 항으로 구성되는 새로운 액적이탈 모델을 제시하였다. 그러나 이 액적이탈 모델 내부에는 아직 결정되지 않은 모델 계수가 존재한다. 모델 계수를 결정하기 위해서는 두 상 사이의 계면파 특성과 관련되는 물리변수들에 대한 실험데이터의 확보가 필요하다. 주요 물리변수들에는 파의 기울기, 파의 빗변길이, 파의 속도, 파의 주파수, 그리고 파장이 있다. 본 연구에서는 계면파 특성과 관련된 주요 물리변수들을 측정하기 위하여 폭 40 mm, 높이 50 mm, 길이 4.2 m의 수평사각유로에서 가시화실험을 수행하였다. 실험은 1기압의 물-공기 성층류 유동에서 액적이탈이 발생되는 조건에서 수행되었다. 본 실험에서 계면 형상을 2차원적으로 가시화하고 계면파에서 국소적인 물속도 분포를 측정하기 위하여 유로 측면에서 PIV기법을 적용하였다. 추가적으로, 가시화실험을 통해 획득한 계면 이미지로부터 측정된 계면 높이를 검증하기 위하여 평행 와이어 전도도 센서를 개발하였다. 가시화방법과 센서를 통해 측정된 수위를 비교한 결과, 두 가지 방법론에 의해 측정된 수위결과가 잘 일치함을 확인하였다. 최종적으로 개발된 측정기법을 적용하여 액적이탈 조건에서 계면파 특성과 관련된 주요 물리변수들을 측정하였다.