• Journal of Biosystems Engineering
• /
• 제39권4호
• /
• pp.310-317
• /
• 2014

Purpose: This study was conducted to analyze the air flow characteristics in a plant factory with different inlet and outlet locations using computational fluid dynamics (CFD). Methods: In this study, the flow was assumed to be a steady-state, incompressible, and three-dimensional turbulent flow. A realizable k-${\varepsilon}$ turbulent model was applied to show more reasonable results than the standard model. A CFD software was used to perform the numerical simulation. For validation of the simulation model, a prototype plant factory ($5,900mm{\times}2,800mm{\times}2,400mm$) was constructed with two inlets (${\Phi}250mm$) and one outlet ($710mm{\times}290mm$), located on the top side wall. For the simulation model, the average air current speed at the inlet was $5.11m{\cdot}s^{-1}$. Five cases were simulated to predict the airflow pattern in the plant factory with different inlet and outlet locations. Results: The root mean square error of measured and simulated air current speeds was 13%. The error was attributed to the assumptions applied to mathematical modelling and to the magnitude of the air current speed measured at the inlet. However, the measured and predicted airflow distributions of the plant factory exhibited similar patterns. When the inlets were located at the center of the side wall, the average air current speed in the plant factory was increased but the spatial uniformity was lowered. In contrast, if the inlets were located on the ceiling, the average air current speed was lowered but the uniformity was improved. Conclusions: Based on the results of this study, it was concluded that the airflow pattern in the plant factory with multilayer cultivation shelves was greatly affected by the locations of the inlet and the outlet.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제39권1호
• /
• pp.16-27
• /
• 2002

이유체 비압축성 점성 유동장내에서의 이차원 기포의 운동과 변형을 레벨셋 방법을 도입하여 해석하였다. 지배방정식은 유한체적법을 사용하여 해석하였다. 본 방법의 수치계산결과는 발표된 실험결과와 계산결과의 비교를 통해 검증하였다. 수치계산에서는 초기상태에 유동장 내에 두 유체의 비교란 자유표면이 존재할 때 단일 및 다수의 기포의 운동과 변형을 해석하였다. 해석을 통해 표면장력의 변화와 밀도비의 변화에 따른 기포거동의 변화를 살펴볼 수 있었다. 자유표면은 기포가 자유표면으로 상승할 때 기포의 거동에 큰 영향을 끼친다. 레벨셋법을 사용하여 계산된 본 연구의 결과들을 통해서 기포거동의 특성을 살펴볼 수 있었다.

• Tribology and Lubricants
• /
• 제31권5호
• /
• pp.213-220
• /
• 2015

This study evaluates the effect of grooves on the stem part of a plunger on the lubrication characteristics of a fuel injection pump (FIP) by using hydrodynamic lubrication analysis. The current study uses the two-dimensional Reynolds equation to evaluate the changes in lubrication characteristics with variations in clearance, viscosity, and grooves for a laminar, incompressible, and unsteady state flow. This study investigates the lubrication characteristics by comparing the dimensionless minimum film thickness or the film parameter, which is the ratio of the minimum film thickness to surface roughness. The analysis method for the groove section differs depending on the depth of the groove. For instance, in the case of a shallow groove, the film thickness equation considers the depth of the groove, while in the case of a deep grove, it considers the flow continuity. The lubrication characteristics of the FIP are more sensitive to changes in the groove width than to changes in other design variables. Moreover, the application of a groove is more effective under low viscosity conditions. The smaller the distance from the edge of the stem part to the first groove in the case of shallow grooves, the better are the lubrication characteristics of the FIP. In contrast, in the case of deep grooves, the lubrication characteristics of the FIP improve as the distance increases. The application of shallow grooves is more effective for improving the lubrication characteristics than the application of deep grooves.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제37권1호
• /
• pp.17-27
• /
• 2009

압축성 영역에서 개발된 2상 유동 RoeM과 AUSMPW+를 전 마하수 영역 해석을 위해 예조건화 하였다. 압축성 영역에서 개발된 풍상차분 수치기법들은 수치점성에서 음속을 포함하는 항들을 갖고 있는데, 이는 비압축성 영역에서 관련 수치점성 크기를 지나치게 크거나 작게 만들어 해의 정확도를 떨어뜨리거나 수치 불안정 현상을 일으킨다. 따라서 예조건화된 시스템 고유값을 수치점성에 고려하여 전 마하수 영역에서 해의 정확성을 확보하였고, 점근 분석을 통해 개발된 수치기법이 비압축 극한 영역에서 보존형 지배방정식과 일관됨을 확인하였다. 수치 예제들을 통해 예조건화된 2상 유동 RoeM과 AUSMPW+가전 마하수 영역에서 합리적인 해를 도출함을 알 수 있었다.

• 설비공학논문집
• /
• 제29권8호
• /
• pp.419-428
• /
• 2017

In this study, energy loss due to ventilation load in the dock system was analyzed through simulation. Also, flow generated in the dock system of the warehouse was measured using manufactured measuring devices. Numerical simulation was conducted by simulating the most common picking tasks by examining the actual working environment. Incompressible and unsteady turbulent flows were assumed, and the turbulence model was the k-e standard model. Proper grid was selected through grid dependency test. Measurement was conducted using Honeywell and Vaisala sensors, and flow and temperature inside the warehouse were measured and compared with simulation results to validate simulation. When comparing amount of loss occurring in two hours and amount of loss occurring in 15 minutes, docking time of the former was eight times longer but energy loss was 3.8 times lower. Ventilation load occurring during the initial period after opening docking system accounted for a large proportion of total ventilation load. Also, comparing the load when the dock was closed and the load when the truck was parked, ventilation load was significantly higher than load due to heat conduction from the wall. Therefore, in improving the docking system, it is effective to reduce the gap by improving compatibility of the docking system and truck, rather than wall material.

• 청정기술
• /
• 제25권4호
• /
• pp.324-330
• /
• 2019

선택적 촉매환원법은 산업 설비에서 분사되는 배기가스의 탈질 과정에 유용한 방법이다. 촉매 층 입구에서의 암모니아-질소산화물의 혼합비 분포는 탈질 과정에서 중요하다. 본 연구에서는 전산해석 기법을 이용하여 탈질설비의 입구 배기가스 내 질소산화물의 유동 분포에 따른 암모니아 분사 노즐의 유량을 조절하여 NH₃/NO 몰 비의 균일도를 개선하였다. 출구 X/H = 3 지점에서의 몰 비에 의한 평균제곱근오차 값을 최적화 변수로 선정하였고 실험계획법을 기반 한 최적화 알고리즘을 도입하였다. 균일, 포물선, 상향 솔림, 임의 등 4가지 입구 유동 형태에 대해 8개의 분사 노즐의 암모니아 분사 유량을 도출하였다. 정상상태의 비압축성 점성 이차원 유동장 해석을 위해 상용 소프트웨어인 ANSYS-FLUENT에 k-𝜖 난류모델을 적용하였다. 본 해석의 결과, 입구 배기가스의 유동 형태 별로 9.58%에서 80.0% 의 몰 비 개선 효과를 나타내었다.

• 한국음향학회지
• /
• 제39권5호
• /
• pp.379-389
• /
• 2020

본 논문에서는 무선진공청소기용 팬 모터 단품의 유량 및 소음성능을 향상시키기 위하여 무선청소기 유로를 통하여 공기를 흡입하는 임펠라에 대한 최적설계를 수행하였다. 우선, 팬 모터 단품, 특히 임펠라의 유동장을 분석하기 위하여 비정상, 비압축성 Reynolds averaged Navier-Stokes(RANS) 방정식을 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics, CFD)에 기초하여 해석하였다. 예측한 유동장 정보를 입력값으로 Ffowcs-Williams and Hawkings(FW-H) 방정식을 사용하여 임펠라로부터 방사되는 소음을 수치적으로 예측하였다. 유량과 소음에 대한 수치해석 결과를 실험을 통해 측정한 팬 모터 단품의 P-Q 곡선과 음압 스펙트럼과 비교하여 사용한 수치방법의 유효성을 확인하였다. 수치해석결과로부터 임펠라 날개의 코드방향 중간부분의 급격한 곡률 변화로 인하여 강한 와류가 형성되는 것을 확인하였다. 와류는 유동에는 손실로 소음에는 소음원으로 작용하기 때문에 기존의 임펠라를 재설계하여 와류를 개선하고자 하였다. 2인자 반응표면방법을 사용하여 최대유량과 최소소음을 나타내는 입·출구 뒷젖힘각(sweep angle)을 결정하였다. 최종 선정된 설계안에 대한 추가 해석을 통하여 유량성능과 소음성능이 개선됨을 확인하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제50권1호
• /
• pp.54-67
• /
• 2018

There have been recent efforts to establish methods for high-fidelity and multi-physics simulation with coupled thermal-hydraulic (T/H) and neutronics codes for the entire core of a light water reactor under accident conditions. Considering the computing power necessary for a pin-by-pin analysis of the entire core, subchannel-scale T/H analysis is considered appropriate to achieve acceptable accuracy in an optimal computational time. In the present study, the applicability of in-house code CUPID of the Korea Atomic Energy Research Institute was extended to the subchannel-scale T/H analysis. CUPID is a component-scale T/H analysis code, which uses three-dimensional two-fluid models with various closure models and incorporates a highly parallelized numerical solver. In this study, key models required for a subchannel-scale T/H analysis were implemented in CUPID. Afterward, the code was validated against four subchannel experiments under unheated and heated single-phase incompressible flow conditions. Thereafter, a subchannel-scale T/H analysis of the entire core for an Advanced Power Reactor 1400 reactor core was carried out. For the high-fidelity simulation, detailed geometrical features and individual rod power distributions were considered in this demonstration. In this study, CUPID shows its capability of reproducing key phenomena in a subchannel and dealing with the subchannel-scale whole core T/H analysis.

• 한국해양공학회지
• /
• 제27권3호
• /
• pp.43-52
• /
• 2013

In the present study, a flow analysis for estimating the wave loads acting on a stationary floating body inside a viscous numerical wave tank was performed using the commercial software FLUENT. The governing equations for the viscous and incompressible fluid motion were the continuity and Navier-Stokes equations, and a piston-type wavemaker was employed to reproduce wave environments. First, the optimal simulation conditions were derived through numerical tests for the wavemaker and wave absorber, and then the wave loads and wave run-up on a vertical truncated cylinder were estimated and compared with the experimental and other numerical results.

• 대한조선학회지
• /
• 제27권2호
• /
• pp.21-30
• /
• 1990

자유수면을 갖는 2차원 탱크내 유동현상의 규명을 위하여 수치해석법 및 실험적 방법을 제사하였다. 수치해석 방법으로는 전유동장에 대하여 Lagrangian 표현법 개념의 유한요소법을 적용하였으며, 유도의 비압축성 조건을 이용하여 Navier-Stokes 방정식을 fractional step method로 속도수정하는 방법을 도입하였다. 유한요소 내부의 유체는 항상 그 요소 안에 머물러 있고 유체의 경계는 항상 요소의 경계에 따라 이동하고 벽면에서 미끄러짐이 일어난다고 가정한다. 이 방법은 유동이 심한 경우 유동장의 이산화를 재조정해야 하므로 물체 적합좌표계를 사용한 절점 재조정법을 개발하였다. 실험은 한국해사기술연구소가 보유하고 있는 MTS유압시스템을 이용하여 슬러싱 탱크 모형실험이 수행되었으며, 이를 위하여 슬러싱 전용시험기를 제작하였다. 2차원 단순 직사각형 탱크에 대하여 수심의 변화 및 기진진폭의 변화에 따른 유동현상의 변화를 관찰하였고 이론해석 결과와 비교하였다.