• Wind and Structures
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• 제38권2호
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• pp.129-146
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• 2024

Aiming at the problem of non-stationary wind field simulation of downbursts, a non-stationary down-burst generation system was designed by adding a nozzle and program control valve to the inlet of the original wall jet model. The computational fluid dynamics (CFD) method was used to simulate the downburst. Firstly, the two-dimensional (2D) model was used to study the outflow situation, and the database of working conditions was formed. Then the combined superposition of working conditions was carried out to simulate the full-scale measured downburst. The three-dimensional (3D) large eddy simulation (LES) was used for further verification based on this superposition condition. Finally, the wind tunnel test is used to further verify. The results show that after the valve is opened, the wind ve-locity at low altitude increases rapidly, then stays stable, and the wind velocity at each point fluctuates. The velocity of the 2D model matches the wind velocity trend of the measured downburst well. The 3D model matches the measured downburst flow in terms of wind velocity and pulsation characteris-tics. The time-varying mean wind velocity of the wind tunnel test is in better agreement with the meas-ured time-varying mean wind velocity of the downburst. The power spectrum of fluctuating wind ve-locity at different vertical heights for the test condition also agrees well with the von Karman spectrum, and conforms to the "-5/3" law. The vertical profile of the maximum time-varying average wind veloci-ty obtained from the test shows the basic characteristics of the typical wind profile of the downburst. The effectiveness of the downburst generation system is verified.

• 청정기술
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• 제17권1호
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• pp.62-68
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• 2011

다단 환원형 유동층 반응기(상승관: $0.01{\times}0.025{\times}2.8m^3$, J-valve: $0.009{\times}0.015m^2$)에서의 수력학적 특성을 연구하였다. 층물질로는 glass beads($d_p=101{\mu}m$, ${\rho}_b=1,590kg/m^3$, $U_{mf}=1.25{\times}10^{-2}m/s$, Galdart B)를 사용하였다. Batch 상태에서 고체흐름량을 측정하기 위하여 전자저울을 사용하여 누적된 무게로 계산하였다. 연속공정에서는 고체순환량를 측정하기 위하여 고체가 순환상태에서 사이클론 하단의 3-way 밸브를 이용하여 일정시간에 누적된 무게로 계산하였다. 또한 정상상태에서 가열된 입자가 열전대를 통과하는 시간을 측정하여 고체순환량을 계산하였다. 고체의 흐름량은 주입 기체의 유속($1.2{\sim}2.6U_{mf}$)과 층높이(z, 0.24~0.68 m)가 증가함에 따라 2.2 에서 23.4 kg/s로 증가하였다. 이때 고체체류시간은 440에서 1,438 s까지 변화하였다. 상승관내의 고체 체류량을 확인하기 위하여 각 구간에서의 압력강하를 측정하여 고체 체류량을 계산하였다. 본 연구에서 얻어진 고체체류량 분포는 end effect를 갖는 exponential decay model 의 형태로 나타났다. 상단 유동층에서 중단 유동층으로의 기체 우회을 확인하기 위하여 상단 유동층으로 주입되는 공기에 일정 조성의 $CO_2$ 추적기체를 주입한 후, 기체분석기를 이용하여 중단 유동층의 배출기체중 $CO_2$가 우회되는 양을 측정하였다. 측정된 기체우회(gas bypassing)양은 2.6% 미만으로 그 영향이 크지 않는 것으로 판단하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.924-930
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• 2018

본 연구의 목적은 수소연료전지 자동차의 난방부하 대응을 위한 스택 냉각수를 활용하여서, 전동식 히트펌프 시스템에 대한 난방성능 특성을 다양한 운전조건 변화에 대해서 고찰하는 것이다. 냉각수와 냉매(R-134a)와의 열교환을 위해서 판형열교환기를 적용하였고, 전동식 히트펌프 시스템에 적용되는 실내열교환기 입구의 공기온도와 압축기 회전수를 변화시키면서 난방 성능 특성을 분석하였다. 실내열교환기 입구 공기 온도 변화에 대해서 난방 성능은 거의 동일한 결과를 보이고 있는데, 이는 입출구 온도차와 공기 측 밀도의 변화가 균형을 이루었기 때문으로 판단된다. 반면, 히트펌프 시스템 효율(COP)의 경우, 난방 성능은 온도변화에 따라 동일하였지만, 유량 변화로 인하여서, 압축기 소모동력이 감소하였기 때문에, 실내열 교환기 입구 온도가 감소함에 따라서, 시스템 효율은 증가하는 경향을 보이고 있다. 추가적으로, EEV개도가 45%정도까지 열리는 구간에서는, 압축기 소모전력 감소하였기 때문에, 시스템 효율이 증가하였고, 그 이후에는 동일한 시스템 효율을 유지하는 것을 알 수 있었다. 압축기 회전수 변화 시에는 난방성능이 증가하면, 시스템 효율은 감소하는 경향을 보여주고 있다. 이러한 원인은 압축기 회전수 증가에 따른 유량의 증가로 판단된다. 향후, 열원으로 사용하는 냉각수에 대한 운전조건을 변화시켜가면서, 난방성능 특성을 분석하여, 전동식 히트펌프의 난방부하 대응을 위한 제어 방안을 연구하고자 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.1-6
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• 2019

본 연구의 목적은 100kW급 연료전지 시스템의 열관리 성능을 실도로 운전조건에서 분석하여, 성능 해석 모델링을 개발하는 것이다. 개발된 모델을 적용하여, 열관리 시스템의 운전조건 변화에 따른 성능 변화를 고찰하고자 한다. 해석 모델링은 핵심부품들에 대한 성능 평가 데이터를 바탕으로, 성능에 영향을 주는 변수들로 개발하였다. 개발된 연료전지 열관리 시스템 해석 모델링으로 다양한 실차 운전조건에서의 최적 열관리 시스템에 대한 전력소비량을 분석하였다. 주요하게, 연료전지 열관리시스템 핵심부품(워터펌프, 냉각 팬, 3 Way Valve, 라디에이터)에 대한 성능 특성 분석 후 모델링을 진행하였다. 개발된 모델링으로 운전조건에 따른 유량 예측을 하였고, 실험값과 예측값과의 비교분석을 통하여서, 해석 모델링에 대한 검증을 진행하였다. 과도해석을 통하여서, 냉시동시 냉각수 온도가 특정온도까지의 소요시간을 예측하였다. 스택 운전조건에서 스택 입출구 온도가 적정 수준에서 움직이기 위한 열관리 시스템 운전조건에 대한 예측을 진행하였다. 그 결과를 바탕으로, 소모전력과 열방출량과의 비교분석을 하였다. 개발된 해석 모델링은 핵심부품들의 성능 변화시 연료전지 시스템 운전에 대한 영향도를 분석할 수 있도록 활용할 예정이다.

• 센서학회지
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• 제10권4호
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• pp.232-238
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• 2001

본 논문에서는 Stereolithography 기술을 이용하여 마이크로 펌프를 제작했다. 펌프는 구동에 PZT를 사용하고, diffuser/nozzle 개념의 non-movable 밸브를 사용하여 제작했다. 펌프의 크기는 챔버$14mm{\psi}$, diffuser/nozzle의 크기는 좁은 쪽의 구멍은 $0.5mm{\psi}$, 넓은 쪽의 구멍은 $1mm{\psi}$로 제작하고, 챔버의 깊이는 1.2mm이다. 펌프는 주파수 100Hz, 인가 전압 $90{\sim}250Vp-p$ 사이에서 구동시켜, 그 동작을 확인했다. 측정 결과, 펌핑 용액이 에탄올 일 때, 인가 전압 200V, 100Hz로 구동했을 때, 53mm의 수두차를 나타냈다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.192.1-192.1
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• 2010

Micro hydraulic turbines take a growing interest because of its small and simple structure as well as high possibility of applying to micro and small hydropower resources. The differential pressure exiting within the city water pipelines can be used efficiently to generate electricity like the energy generated through gravitational potential energy in dams. In order to reduce water pressure at the inlet of water cleaning centers, pressure reducing valves are used widely. Therefore, pressure energy is wasted. Instead of using the pressure reduction valve, a micro counter-rotating hydraulic turbine can be replaced to get energy caused by the large differential pressure found in the city water pipelines. In this paper, detail studies have been carried out to acquire basic design data of micro counter-rotating hydraulic turbine, output power, head, and efficiency characteristics on various number of runner vane. Moreover, the influences of pressure, tangential and axial velocity distributions on turbine performance are also investigated.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권8호
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• pp.997-1002
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• 2012

박용기관에서의 배기규제는 단계별로 강화되고 있으며 연소실 내외의 종합대책이 요구되고 있다. 기관 내부의 연소 특성은 배기배출 특성과 밀접한 관계가 있으며 분사밸브의 노즐과 노즐 홀 특성은 연소에 중요한 영향을 미친다. 분무 특성을 향상시키기 위한 노즐에 관한 연구는 입구형상, 직경 등에 집중되고 있으며, 노즐 출구의 형상에 대해서는 연구가 부족하다. 본 연구에서는 노즐 출구의 형상을 0도에서 90도까지 변화시키면서 계산을 수행하였다. 분사 압력, 질량유량, 유속, 유동특성 등을 종합하였을 때 노즐 출구 각도를 30도와 60도 사이로 하였을 때가 가장 효과적일 것이라 사료된다.

• 상하수도학회지
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• 제29권4호
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• pp.519-531
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• 2015

It has been widely accepted that the pressure management of water distribution systems using pressure reducing valves(PRVs) would be an effective method for controlling leakages. A pressure reducing valve (PRV) regulates outlet pressure regardless of fluctuating flow and varying inlet pressure, thereby reducing leakage and mitigating the stress on the water distribution system. However, the operation of a PRV is vulnerable to its mechanical condition and hydraulic operability. In this research, the effect of PRVs installed in water distribution system are evaluated in terms of hydraulic pressure reduction and mechanical performance by analyzing measured pressure data with statistical approach. A statistical approach using the moving average filter and frequency analysis based on fourier transform is presented to detect abnormally operated PRVs that have been densely installed in water distribution system. The result shows that the proposed approach can be a good performance evaluation method by simply measuring pressures for the PRVs.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제22권3호
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• pp.285-293
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• 1998

This paper presents an experimental study on condensing heat transfer characteristics of R-22 alternative refrigerants, R-290 and R-410a on water sources heat pump. The apparatus mainly consisted of vapor pump condenser used to the test section evaporator manual expansion valve and measuring device. Test section constructed a smoothed tube of 10.07 mm ID and 12.7mm OD with a total length 6,300 mm was horizontal double pipe counterflow condenser. The refrigerants R-22, R-290 and R-410a were cooled by a coolant circulated in a surrounding annulus. Experimental range of mass velocities was changed from about 100 to 300 kg/($m^2$.s) and inlet quality 1.0 The credibility of experimental apparatus was 6 percent between heating capacity and cooling capacity added to compressor shaft power. The condensing heat transfer coefficients were increased with increasing mass velocity. However in case of R-290 they were more increasing than those of R-410a and R-22 Comparing the heat transfer coefficient between the experimental data and other's data the Cavallini-Zecchin's data was revealed to more similar prediction of author's experimental results on the average heat transfer coefficients.

• 대한기계학회논문집B
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• 제33권10호
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• pp.778-782
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• 2009

Recently, we developed a simple thermopneumatic micropump having neither a membrane nor a valve. This micropump discharges liquid by a thermopneumatic pressure and refill by a capillary attraction. In case of the micropump driven by the capillary attraction, the flow characteristic depends mainly on the geometry of the micropump. In this paper, we investigated the influence of the geometry of the micropump on the performance of the micropump to illustrate the properness of the micropump shape. We analyzed the micropump characteristics of six types having different geometries by FVM simulation with a commercial CFD tool. Also we fabricated the micropumps with PDMS and glass by micromachining, and tested the performances. The simulation and the test results illustrate that the discharge volume and the discharge time depend on the chamber volume. The expansion angle of the inlet channel location has influence on the refill time, while the front air channel direction has influence on the backward flow loss.