• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권11호
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• pp.3653-3664
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• 2021

In PWR three-dimensional transient coupling calculation software CORCA-K, the nodal Green's function method and diagonal implicit Runge Kutta method are used to solve the spatiotemporal neutron dynamic diffusion equation, and the single-phase closed channel model and one-dimensional cylindrical heat conduction transient model are used to calculate the coolant temperature and fuel temperature. The LMW, NEACRP and PWR MOX/UO₂ benchmarks and FangJiaShan (FJS) nuclear power plant (NPP) transient control rod move cases are used to verify the CORCA-K. The effects of burnup, fuel effective temperature and ejection rate on the control rod ejection process of PWR are analyzed. The conclusions are as follows: (1) core relative power and fuel Doppler temperature are in good agreement with the results of benchmark and ADPRES, and the deviation between with the reference results is within 3.0% in LMW and NEACRP benchmarks; 2) the variation trend of FJS NPP core transient parameters is consistent with the results of SMART and ADPRES. And the core relative power is in better agreement with the SMART when weighting coefficient is 0.7. Compared with SMART, the maximum deviation is -5.08% in the rod ejection condition and while -5.09% in the control rod complex movement condition.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권5호
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• pp.407-415
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• 2021

인공위성의 부품은 발사 전 지상에서의 우주 궤도환경 하에서의 성능검증이 필수적이다. 본 논문은 열진공시험을 위한 위성 부품 및 소형 열진공챔버 간의 전도, 복사, 열손실 및 내부 발열의 열환경을 고려한 모델식을 설계하였다. 최근 한국항공우주연구원에서 수행된 열진공시험 20건의 시험데이터를 이용한 시스템 식별을 수행하였다. 시험품 기능시험의 발열이 일정하지 않는 경우를 제외하고 시스템 식별의 정확성을 확인함으로써 개발된 모델식이 유효함을 검증하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권9호
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• pp.3213-3228
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• 2023

As an important part of the digital reactor, the pin-by-pin wise fine coupling calculation is a research hotspot in the field of nuclear engineering in recent years. It provides more precise and realistic simulation results for reactor design, operation and safety evaluation. CORCA-K a nodal code is redeveloped as a robust pin-by-pin wise neutronics and thermal-hydraulic coupled calculation code for pressurized water reactor (PWR) core. The nodal green's function method (NGFM) is used to solve the three-dimensional space-time neutron dynamics equation, and the single-phase single channel model and one-dimensional heat conduction model are used to solve the fluid field and fuel temperature field. The mesh scale of reactor core simulation is raised from the nodal-wise to the pin-wise. It is verified by two benchmarks: NEACRP 3D PWR and PWR MOX/UO₂. The results show that: 1) the pin-by-pin wise coupling calculation system has good accuracy and can accurately simulate the key parameters in steady-state and transient coupling conditions, which is in good agreement with the reference results; 2) Compared with the nodal-wise coupling calculation, the pin-by-pin wise coupling calculation improves the fuel peak temperature, the range of power distribution is expanded, and the lower limit is reduced more.

• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제9권1호
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• pp.47-52
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• 2007

This paper presents characteristics analysis of persistent current switch(PCS) system on a small scale by using YBCO coated conductor(CC). A high temperature superconductor(HTS) PCS system mainly consists of a PCS, a HTS magnet load and a magnet power supply(MPS). To design the optimal heater triggering switch. the three-dimensional heat conduction model was analyzed by finite element method(FEM). The electrical equivalent model considering the n-value of CC was applied to analyze current decay during persistent current mode. In the experiment and simulation, the heater was applied with a current of 0.43A and the current was ramped up to 10A and 20A with 0.2A/s. Finally, experimental results of the HTS PCS system have been compared with the theoretical results. It has been concluded that flux creep can not influence the results because the operating current was 40% of critical current and optimal sequential operation of the PCS system is indispensable to enhance its performance.

• 한국가스학회지
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• 제7권4호
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• pp.44-52
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• 2003

본 논문은 원자력발전소 방화벽에 설치된 케이블관통부 충전시스템(CPFS: Cable penetration fire stop) 안에서 일어나는 동적 열전달 현상을 수식화하고, 새로운 혼합알고리즘을 이용해서 수치적으로 계산하여, 3차원 그래픽으로 나타내는 작업에 관한 연구이다. CPFS 내에서의 열전도 현상을 주어진 초기조건과 경계조건하에서 포물선 편미분방정식(Parabolic PDE)으로 수식화하였다. 계산을 단순화하기 위하여 전체 열 흐름을 z-축직선상에서의 일어나는 열전도 성분과 x-y-좌표 평면상에서 일어나는 열전도 성분으로 나누었다. z-축과 평행한 직선상에서 일어나는 열전도를 나타내는 PDE는 연속과완화법(SOR: Sequential over-relaxation)을 이용하여 유한불연속 점들에 대한 연립상미분방정식(ODE)으로 만들어서 풀었고, x-y-좌표 평면상에서 일어나는 열전도에 관한 PDE는 Galerkin 유한요소법(FEM: Finite element method)을 적용하여 ODE로 전환해서 풀었다. 여기서 시간과 공간의 함수인 온도는 각 직선상의 점들과 각 평면상의 요소절점들에 대해서 일정한 시간간격으로 초기온도와 경계온도를 업데이트하여 번갈아 가며 계산한다. 이러한 일련의 계산결과를 바탕으로 CPFS시스템 내에서의 온도분포의 동적인 변화를 계산해 낼 수 있었다. 결론적으로 관통하는 케이블이 CPFS시스템의 온도분포에 매우 중요한 역할을 한다는 것을 알 수 있었다. 시뮬레이션 결과는 CPFS내의 온도분포를 쉽게 이해할 수 있도록 3차원 그래픽으로 나타냈으며, 관통하는 케이블이 방화시스템의 온도분포에 매우 중요한 영향을 끼친다는 것을 알 수 있었다. 마지막으로 계산결과를 실험결과와 직접 비교함으로써, 개발된 모델과 계산 알고리즘의 정당성을 보였다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제81권2호
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• pp.205-217
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• 2022

The thermodynamic properties of shaft lining concrete (SLC) are important evidence for the design and construction, and the spatial variability of concrete materials can directly affect the stochastic thermal analysis of the concrete structures. In this work, an array of field experiments of the concrete materials are carried out, and the statistical characteristics of thermophysical parameters of SLC are obtained. The coefficient of variation (COV) and scale of fluctuation (SOF) of uncertain thermophysical parameters are estimated. A three-dimensional (3-D) stochastic thermal model of concrete materials with heat conduction and hydration heat is proposed, and the uncertain thermodynamic properties of SLC are computed by the self-compiled program. Model validation with the experimental and numerical temperatures is also presented. According to the relationship between autocorrelation functions distance (ACD) and SOF for the five theoretical autocorrelation functions (ACFs), the effects of the ACF, COV and ACD of concrete materials on the uncertain thermodynamic properties of SLC are analyzed. The results show that the spatial variability of concrete materials is subsistent. The average temperatures and standard deviation (SD) of inner SLC are the lowest while the outer SLC is the highest. The effects of five 3-D ACFs of concrete materials on uncertain thermodynamic properties of SLC are insignificant. The larger the COV of concrete materials is, the larger the SD of SLC will be. On the contrary, the longer the ACD of concrete materials is, the smaller the SD of SLC will be. The SD of temperature of SLC increases first and then decreases. This study can provide a reliable reference for the thermodynamic properties of SLC considering spatial variability of concrete materials.

• 콘크리트학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.497-508
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• 2013

이 논문에서는 화재 발생에 따른 구조물의 성능 변화를 평가하기 위한 철근콘크리트 부재의 수치해석모델이 제안되었다. 화재 발생 시 유발되는 전도, 대류 및 복사열의 효과를 고려한 비정상 열전달 해석을 수행하였으며 이를 통해 단면 내 온도분포를 결정하였다. 또한, 적층섬유단면을 적용하여 온도증가로 인해 단면 내 위치에 따라 달라지는 재료의 비선형성을 고려하였다. 이 때, 온도변화에 따라 유발되는 열팽창 변형률, 비정상상태 변형률, 크리프 변형률 등의 비역학적 변형특성을 단면 내 각 섬유에 대해 고려함으로써 화재 발생 시의 극심한 온도증가를 고려한 비선형 해석을 수행하였다. 제안된 해석모델의 타당성을 입증하기 위하여 철근콘크리트부재의 표준화재실험으로부터 얻어진 실험결과와 해석결과를 비교하였으며, 특히, 화재 시간에 따른 저항능력의 변화를 살펴봄으로써, 철근콘크리트 부재의 거동특성을 평가하고 이를 설계규준에서 제시하는 단면 및 저항능력과 비교하였다.

• Tribology and Lubricants
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• 제35권1호
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• pp.16-23
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• 2019

In this study, we aim to analyze the effects of both contact layer properties and surface roughness on contact resistance. The contact has a great influence on performance in terms of electrical conduction and heat transfer. The two biggest factors determining contact resistance are the presence of surface roughness and the surface layer. For this reason we calculated the contact resistance by considering both factors simultaneously. The model of this study to calculate contact resistance is as follows. First, the three representative surface parameters for the GW model are obtained by Nayak's random process. Then, the apparent contact area, real contact area, and contact number of asperities are calculated using the GW model with the surface parameters. The contact resistance of a single surface layer is calculated using Mikic's constriction equation. The total contact resistance is approximated by the parallel connection between the same asperity contact resistances. The results of this study are as follows. The appropriate thickness with reduction effect for contact resistance is determined according to the difference in conductivity between the base layer and surface layer. It was confirmed that the standard deviation of surface roughness has the greatest influence on surface roughness parameters. The results of this study will be useful for selecting the surface material and surface roughness when the design considering the contact resistance is needed.

• 대한조선학회논문집
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• 제38권1호
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• pp.99-107
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• 2001

어선 제작시 어선의 고속화 및 어로작업 등에 의한 내구성을 향상시키기 위해 선각재질이 가볍고, 강도, 화재 및 해수의 부식 등에 뛰어난 재료의 사용이 요구되어지고 있다. 이러한 어선으로서는 크게 FRP어선과 Al어선으로 대별할 수 있다. 그러나 FRP어선은 가볍고 강도는 우수하나 인화성이 높아서 열에 매우 약하고 선박 제작 과정에 있어 인체에 해로운 유해성분이 발생할 뿐만 아니라, 폐선의 경우 산업폐기물로써 환경 오염에 큰 영향을 미치고 있다. 그런 반면에, Al어선은 FRP어선의 단점을 보완할 수 있는 재료로써, 고강도 및 경량화의 효과를 낼 수 있고, FRP어선보다 인화성이 낮아서 열에 강하고, 내구성이 높아 해수의 부식방지에 뛰어나므로 Al 어선의 개발이 시급한 실정이다. 그러나, 알루미늄 합금은 용접성이 좋지 않고 용접변형 및 균열이 발생하고, 건조 비용이 비싸다는 단점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 Al 합금 접합시의 문제점 해결방안으로 용접이음부의 새로운 형상을 개발하고 개발한 신형상에 대한 역학적 거동을 규명하고자 하였다. 이를 위해, 먼저 평판 이론을 이용하여 구조부재를 단순화하여 평판, 보강판, 신형상에 대하여 해석함으로써 강도를 비교 검토하고, 이러한 결과를 토대로 자체 개발된 용접열전도 및 용접열응력 수치해석 프로그램을 사용하여 평판과 신형상의 온도분포, 용접잔류응력, 인장, 압축시의 강도를 수치시뮬레이션을 통하여 비교, 검토하였다. 또한, 인장 시험편을 제작하여 실험을 통하여 강도를 비교함으로써 신형상에 대한 적용 가능성 및 역학적 우수성을 입증하고자 하였다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제15권8호
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• pp.1181-1187
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• 2001

The radiation driven response function (R$\_$q/) for AP and HMX propellant was obtained and compared with experimental results by using a simple $\alpha$$\beta$γ flame model rather than with detailed chemistry. For an AP propellant, the profile of heat release was assumed by the experimental data. The calculated R$\_$q/ shows a frequency shift of the peak amplitude to the higher frequency and a decrease in the maximum amplitude as radiation increases. In addition, it was found the increase in the total flux could enhance the mean burning rate γ$\_$b/ while the phase differences between the radiation and resulting conduction could consequently reduce the fluctuating amplitude Δγ$\_$b/. Fortunately, this is the qualitative duplication of the behavior recently observed in the experiments of RDX propellants. For HMX, the response function R$\_$q/ has been calculated and showed a quite good agreement with the experimental data. Even though the fairly good agreement of R$\_$q/ with experimental ones, the unsteady behavior of HMX was not reproduced as the radiation input increased. This is due to lack of the material properties of HMX or the physical understanding of HMX burning at high pressure.