• 한국전산유체공학회지
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• 제20권4호
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• pp.1-6
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• 2015

Centrifugal pumps consume considerable amount of energy in various industrial applications. Therefore, improvement of the efficiency of these machines has become a major challenge. Cavitation is a phenomenon which decreases the pump efficiency and even causes structural demage. Hence, the goal of this paper is to investigate the cavitation problem in the single-stage and double-stage centrifugal pumps. The Volume of Fraction (VOF) method has been used for the numerical simulations together with Rayliegh-Plesset model for the gas-liquid two-phase flow inside the pump. In order to capture the turbulent phenomena, the standard k-${\varepsilon}$ turbulence model has been adopted, and the simulations have been done as unsteady cases. In addition, the motion of the rotating parts has been simulated using Multi Reference Frame(MRF) method. The results are presented and compared in terms of hydraulic head and NPSH for both the single-stage and double-stage pumps. The H-Q curves show the effects of cavitation on decreasing the pumps performances.

• 한국추진공학회지
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• 제17권5호
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• pp.37-46
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• 2013

2상유체 동축형 다공성재 분사기는 중심포스트에서 분사되는 액체제트 주위로 형성된 다공성재 실린더의 내부 표면에서 기체를 반경방향으로 분사한다. 동축형 다공성재 분사기의 추진제 혼합비에 따른 연소성능을 분석하기 위하여 에탄올/아산화질소 추진제를 사용한 단일 축소형 분사기의 연소시험이 수행되었으며, 수집된 데이터 및 계산된 성능인자들에 대하여 불확실도 해석이 이루어졌다. 연소시험에 의한 추진제 혼합비에 따른 특성속도 경향은 CEA 이론값과 유사하였으나 최대값을 가지는 혼합비 영역이 이론혼합비영역에 가까웠다. 특성속도효율은 산화제 과잉 영역으로 갈수록 더 높게 나타났다.

• 청정기술
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• 제25권1호
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• pp.19-32
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• 2019

여러 국가를 통행하는 다양한 형태의 선박에서 배출되는 황산화물에 의해 지역적인 대기오염이 심화됨에 따라 국제해사기구에서는 황산화물 배출제어지역을 설정하여 규제하고 있다. 이러한 지역적 규제를 만족시키기 위해서는 선박의 연료선택방법과 배가스 후처리 장치가 적용되고 있으나 경제적인 이유로 스크러버를 설치하여 배출되는 황산화물의 양을 저감하는 배가스 후처리 방법이 주로 선호되고 있다. 스크러버는 배출가스 중 황산화물을 액적에 흡수시켜 황산화물의 양을 저감하는 장치로 액적의 크기에 따라 스크러버의 성능이 좌우된다. 이러한 성능을 평가하기 위해서, 본 논문에서는 대향류형 스크러버와 사이클론 스크러버를 설계하고, 전산유체역학을 이용하여 각 액적의 크기에 따른 탈황 효율과 액적이 증발되는 양을 평가하였다. 평가 방법으로 스크러버 내부는 기체와 액체의 2상 유동을 가지기 때문에, Eulerian-Eulerian 해석 기법을 사용하였으며, 액적의 직경이 $100{\mu}m$, $300{\mu}m$, $500{\mu}m$와 $700{\mu}m$일 때 계산을 진행하여 스크러버를 분석하였다. 계산 결과, 2종류의 스크러버 모두 $500{\mu}m$와 $700{\mu}m$일 때 높은 탈황 효율과 낮은 증발량을 나타내었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권10호
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• pp.136-152
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• 2017

본 연구에서는 $CO_2$ 제거 용매로써 메탄올 수용액을 사용하는 $Rectisol^{(R)}$공정을 모델링하기 위한 열역학 모델식으로는 PC-SAFT(Perturebed-Chain Statistical Associating Fluid Theory) 상태방정식과 액체활동도계수 모델식을 기본으로 조합된 Two-model approach식{NRTL(Non Random Two Liquid) + Henry + Peng-Robinson}을 비교하였다. 또한 PC-SAFT 상태방정식의 이성분계 상호작용 매개변수와 Two-model approach식의 Henry 상수를 새롭게 결정하기 위해서 273.25K과 262.35K에서 $CO_2$와 메탄올 간의 흡수평형실험을 수행하고 회귀분석을 하였다. 그리고 새롭게 결정한 매개변수의 정확성은 실험 데이터의 추산결과를 통해 검증하였다. 이러한 모델식과 검증한 매개변수를 사용하여 $CO_2$ 제거공정을 모델링 하였다. 그 결과 Two-model approach식을 사용한 경우가 PC-SAFT EOS을 사용한 경우에 비해 $CO_2$ 99.00% 제거하기 위해 요구되는 메탄올 용매 유량이 약 43.72% 더 높게 추산되었으며, 증류탑에서의 냉각수 소모량은 39.22%정도, 스팀소모량은 43.09%정도 더 소요됨을 알 수 있었다. 결론적으로 고압에서 운전되는 $Rectisol^{(R)}$ 공정을 Henry관계식의 도움을 받는 액체활동도계수 모델식을 사용하여 모델링을 하는 경우 PC-SAFT 상태방정식을 사용한 경우에 비해서 크게 설계된 다는 것을 알 수 있었다. 이러한 이유는 액상에 대한 용해도가 낮은 가스성분이 일정한 온도에서 액상에 녹아드는 양은 기상의 분압에 비례하여 증가하는 것으로 계산되는 Henry 관계식의 특성 때문에 메탄올에 대해 용해도가 큰 $CO_2$의 경우 메탄올과 $CO_2$간의 흡수특성을 잘 예측하지 못하는 것을 알 수 있었다.

• 한국주조공학회지
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• 제23권5호
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• pp.276-285
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• 2003

In the undercooled melt of $Pd_{40}Cu_{30}Ni_{10}P_{20}$ alloy, the solidification behavior including nucleation and growth of crystals at the micrometer level has been observed in-situ by use of a confocal scanning laser microscope combined with an infrared image furnace. The $Pd_{40}Cu_{30}Ni_{10}P_{20}$ alloy specimens were cooled from the liquid state to glass transition temperature. 575 K, at various cooling late under a helium gas flow. According to the cooling rate, the morphologies of the solidification front are changed among various types, irregular jog like front, columnar dendritic front, cellular grain, star like shape jog and fine grain, etc. The velocities of the solid-liquid interface are measured to be $10^{-5}{\sim}10^{-8}$ m/s which are at least two orders higher than the theoretical crystal growth rates. Combining the morphologies observed in terms of cooling rates and their solidification behaviors, we conclude that phase separation takes place in the undercooled molten $Pd_{40}Cu_{30}Ni_{10}P_{20}$ alloy. The continuous cooling transformation (CCT) diagram was constructed from solidification onset time at various linear cooling conditions with different rate. The CCT diagram suggests that the critical cooling rate for glassy solidification is about 1.5 K/s, which is in agreement with the previous calorimetric findings.

• 멤브레인
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• 제27권1호
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• pp.43-52
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• 2017

분리막 오염을 감소시키고 투과유속 향상을 위하여 관형분리막 모듈 내에 공기 분사노즐관을 삽입시켰다. 분리막의 평균 기공크기는 $0.1\;{\mu}m$이며 이스트를 오염물질로 사용하였다. 모든 투과실험은 노즐관을 모듈에 장착하고 공기를 주입하지 않는 실험을 먼저 실시하고 연속해서 공기를 주입하는 투과실험을 하였다. 그 다음 노즐관을 제거한 후 공기를 주입시키지 않으면서 투과유속을 측정하였다. 측정된 투과유속은 공기주입 효과를 분석하기 위하여 비교하였다. 공기주입에 대한 투과유속은 거의 일정하거나 증가하였다. 노즐관이 장착되고 공기 주입을 하지 않을 경우의 투과유속이 빈 관형 모듈의 경우보다 높았다. 운전압력을 0.4 bar까지 감소시키면 노즐관이 장착되지 않는 경우와 비교하여 공기를 주입할 경우 투과유속이 21%까지 향상되었다. 기체량이 증가하여 기/액체 2상 흐름이 stratified-smooth에서 intermittent 상태로 변화됨에 따라서 공기 주입에 의한 투과유속은 30% 이상으로 증가하였다.

• 한국분무공학회지
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• 제25권4호
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• pp.162-169
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• 2020

The worldwide focus on reducing the emissions, fuel and lubricant consumption in T-GDI engines is leading engineers to consider the crankcase ventilation and oil mist separation system as an important means of control. In today's passenger cars, the oil mist separation systems mainly use the inertia effect (e.g. labyrinth, cyclone etc.). Therefore, this study has investigated high efficiency cylinder head-integrated oil-mist separator by using a compact multi-impactor type oil mist separator system to ensure adequate oil mist separation performance. For this purpose, engine dynamometer testing with oil particle efficiency measurement equipment and 3D two-phase flow simulation have been performed for various engine operating conditions. Tests with an actual engine on a dynamometer showed oil aerosol particle size distributions varied depending on operating conditions. For instance, high rpm and load increases bot only blow-by gases but the amount of small size oil droplets. Submicron-sized particles (less than 0.5 ㎛) were also observed. It is also found that the impactor type separator is able to separate nearly no droplets of diameter lower than 3 ㎛. CFD results showed that the complex aerodynamics processes that lead to strong impingement and break-up can strip out large droplets and generate more small size droplets.

• 청정기술
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• 제2권2호
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• pp.100-125
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• 1996

After recycle of spent materials has been optimised, there remains a proportion of waste which must be dealt with in the most environmentally friendly manner available. For materials such as municipal waste, clinical waste, toxic waste and special wastes such as tyres, incineration is often the most appropriate technology. The study of incineration must take a process system approach covering the following aspects: ${\bullet}$ Collection and blending of waste, ${\bullet}$ The two stage combustion process, ${\bullet}$ Quenching, scrubbing and polishing of the flue gases, ${\bullet}$ Dispersion of the flue gases and disposal of any solid or liquid effluent. The design of furnaces for the burning of a bed of material is being hampered by lack of an accurate mathematical model of the process and some semi-empirical correlations have to be used at present. The prediction of the incinerator gas phase flow is in a more advanced stage of development using computational fluid dynamics (CFD) analysis, although further validation data is still required. Unfortunately, it is not possible to scale down many aspects of waste incineration and tests on full scale incinerators are essencial. Thanks to a close relationship between SUWIC and Sheffield Heat&Power Ltd., an extended research programme has been carried out ar the Bernard Road Incinerator plant in Sheffield. This plant consists of two Municipal(35 MW) and two Clinical (5MW) Waste Incinerators which provide district heating for a large part of city. The heat is distributed as hot water to commercial, domestic ( >5000 dwelling) and industrial buildings through 30km of 14" pipes plus a smaller pipe distribution system. To improve the economics, a 6 MW generator is now being added to the system.

• 한국안전학회지
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• 제35권4호
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• pp.84-91
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• 2020

The Korean nuclear industry developed the SPACE (Safety and Performance Analysis Code for nuclear power plants) code and this code adpots two-phase flows, two-fluid, three-field models which are comprised of gas, continuous liquid and droplet fields and has a capability to simulate three-dimensional model. According to the revised law by the Nuclear Safety and Security Commission (NSSC) in Korea, the multiple failure accidents that must be considered for accident management plan of nuclear power plant was determined based on the lessons learned from the Fukushima accident. Generally, to improve the reliability of the calculation results of a safety analysis code, verification work for separate and integral effect experiments is required. In this reason, the goal of this work is to verify calculation capability of SPACE code for multiple failure accident. For this purpose, it was selected the experiment which was conducted to simulate a Multiple Steam Generator Tube Rupture(MSGTR) accident with Passive Auxiliary Feedwater System(PAFS) operation by Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI) and focused that the comparison between the experiment results and code calculation results to verify the performance of the SPACE code. The MSGR accident has a unique feature of the penetration of the barrier between the Reactor Coolant System (RCS) and the secondary system resulting from multiple failure of steam generator U-tubes. The PAFS is one of the advanced safety features with passive cooling system to replace a conventional active auxiliary feedwater system. This system is passively capable of condensing steam generated in steam generator and feeding the condensed water to the steam generator by gravity. As the results of overall system transient response using SPACE code showed similar trends with the experimental results such as the system pressure, mass flow rate, and collapsed water level in component. In conclusion, it could be concluded that the SPACE code has sufficient capability to simulate a MSGTR accident.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권5B호
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• pp.575-589
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• 2008

본 연구는 지진해일단파(tsunami bore) 혹은 조석단파(tidal bore)와 같은 단파의 동수역학적인 거동특성을 검토할 목적으로, 댐파괴류에서 단파의 형성과 동일한 방법, 즉 수조의 한쪽 끝단에 있는 고수위의 저수조(貯水槽) 게이트를 순간적으로 제거하는 방법으로 단파를 발생시킨다. 이러한 단파의 형성과 전파에 관한 수치시뮬레이션에 이상유(二相流)모델에 기초한 Navier-Stokes식을 적용하며, 이 때 비압축성 및 비혼합성의 액체와 기체흐름을 각각 고려한다. 기체와 액체의 접면을 VOF법으로 추적하고, Navier-Stokes방정식을 수치적으로 풀기 위하여 MCIP법을 적용한다. 1차원인 CIP법을 분할스텝기법을 사용하여 고차원으로 확장한 MCIP법은 수치확산이 매우 작고, 또한 안정된 스킴으로 알려져 있다. 게다가, 난류를 시뮬레이션하기 위하여 그의 유용성이 잘 알려져 있는 LES모델을 사용한다. 단파의 형성과 전파에 관한 수치해석결과를 검증하기 위하여 수리실험을 수행하였으며, 시간경과에 따른 수위변동과 평균유속변동에 대한 수치해석결과 및 실험결과를 비교하여 매우 양호한 상호대응관계를 확인할 수 있었다.