• 한국분무공학회지
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• 제1권1호
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• pp.44-54
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• 1996

A theoretical and experimental study was carried out on the prediction of drop size distribution of the pressure swirl atomizer. Drop size distribution was obtained by using maximum entropy formal ism. Several constraints in the form of the definition of mean diameter were used in this formulation in order to avoid the difficulties of the estimating source terms. In this study $D_{10}$ was only introduced into the formulation as a constraint. A drop size obtained by using linear Kelvin-Helmholtz instability theory was considered as an unknown characteristic length scale. As a result, the calculated drop size was agreed well with measured mean diameter, particularly with $D_{32}$. The predicted drop size distribution was agreed welt with experimental data measured wi th Malvern 2600.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.159-163
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• 2008

본 연구에서는 2-방정식 난류모형을 이용하여 사면을 따라 발달하는 하층밀도류의 시간에 따른 이동현상에 대해 살펴보았다. 이를 위해 타원형의 편미분 방정식을 지배방정식으로 구성하고, 난류 완결을 위해 k-$\varepsilon$ 난류모형을 이용하였다. 개발된 모형을 이용하여 경사의 사면을 따라 진행하는 연속 유입 밀도류를 수치모의 하였다. 완전 발달된 하층밀도류의 거리에 따른 주흐름방향 유속 분포, 체적 농도를 계산하였고, 이를 기존의 실험결과와 비교하였다. 실험과 수치모의 결과가 잘 일치함을 확인하였다. 또한, 불연속 유입 밀도류의 시간에 따른 진행 상황을 수치모의하여 밀도류와 주변수체의 경계부에서 Kelvin-Helmholtz 불안정에 의한 와(渦)가 형성되는 것을 확인하였으며, 밀도류 선단부의 진행 속도와 주변수체의 유입에 대해 고찰하였다.

• 한국분무공학회지
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• 제3권2호
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• pp.1-13
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• 1998

A theoretical and experimental study was carried out to predict the drop size distribution of the pressure swirl atomizer. Various analytical methods using the Kelvin-Helmholtz instability theory were tried to examine the wave growth on cylindrical liquid sheets. Cylinderical liquid sheets were extended to the case with the conical sheets. Perturbations due to tangential motion as well as longitudinal one were taken into account. And it was assumed that the breakup occurs when amplitude ratio exceeds exp(12), drop sizes were predicted only by theoretical approach. Drop size distribution was obtained by using maximum entropy formalism. Seven constraints in the form of the definition of mean diameter were used in this formulation in order to avoid the difficulties of estimating source terms. In this study $D_{10}$ only was introduced into the formulation as a constraint. The predicted drop size and drop size distribution agreed well with the measured data.

• 한국지구과학회지
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• 제28권7호
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• pp.857-870
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• 2007

명시적 액체-얼음상 미시물리 과정을 포함하는 구름 분해 모형(ARPS: Advanced Regional Prediction System)을 이용하여 2차원 그리고 주변 바람이 없는 경우에 뇌우 유출의 구조와 진화를 조사하였다. 고해상도 격자 간격(50m)을 이용하여 유출의 난류 구조를 명시적으로 분해하였다. 모사된 단세포 스톰과 스톰과 연관된 Kelvin-Helmholtz(KH) 빌로우(billow)는 발달, 성숙, 소멸의 생애 단계를 가졌다. 구름 역학과 미시물리 사이의 상호작용으로 야기된 이차 맥동과 대류 세포의 분활이 관측되었다. 상대적으로 건조한 하층 대기를 낙하하는 빗방울과 우박의 증발에 기인한 찬 하강류는 뇌우 찬 공기 유출을 야기시켰다. 유출 머리는 거의 일정한 속도로 이동하였다. KH 불안정에 의해 생성된 KH 빌로우는 유출 상부에서 난류 혼합을 야기하였으며 유출의 구조를 지배하였다. KH 빌로우는 유출 머리에서 생성되었고 돌풍 전선에 상대적으로 뒤쪽으로 이동함에 따라 성장하고 소멸하였다. 가장 빨리 성장하는 섭동의 수평 파장과 임계 시어층 깊이의 비 그리고 KH 빌로우의 수평 파장과 최대 진폭의 비에 대한 수치 모사 결과는 다른 연구 결과와 잘 일치하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.570-574
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• 2009

벽 근처에서의 흐름(near wall flow)을 해석하기 위한 낮은 레이놀즈수 수정(low-Reynolds number modification)을 포함하는 통계학적 난류모형을 이용한 3차원 비정상 레이놀즈-평균 나비어-스톡스 (URANS) 계산을 실시하여 사각형 수로에서의 중력류를 모의하였다. 3차원 계산 결과를 2차원 URANS 모의에 의한 계산 결과 그리고 실험결과와 비교하였다. 이 연구 결과는 적정 시 공간적 수치해상도를 가지고 벽 근처에서의 흐름을 주의 깊게 직접 해석하는 3차원 URANS 수치모의는 2차원 계산으로는 해석할 수 없는 대규모 Kelvin-Helmholtz 와구조 (vortical structure)의 붕괴(breakdown) 그리고 중력류 선단부에서 발달하는 Lobe-and-Cleft 흐름 불안정 등을 포함하는 중력류의 동적 특성을 높은 정확도로 재현할 수 있음을 보여준다.

• 한국추진공학회지
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• 제24권1호
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• pp.24-33
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• 2020

본 연구에서는 액체로켓엔진용 동축 와류형 분사기의 연소불안정 특성을 파악하기 위해 기체 추진제를 이용한 모델 연소실험을 수행하였다. 연소실 공진 주파수와 분사기 혼합조건의 영향을 알아보고자, 연소실 길이, 분사기, 리세스 길이, 추진제 혼합비를 변경하면서 연소실 압력섭동을 측정하였다. 실험 결과, 각 실험조건에 따른 압력섭동 변화를 확인하였으며 안정성 매핑을 통해 연소안정성을 평가하였다. 그리고 연소실 길이와 리세스 길이 변화에 따라 종방향 모드 및 켈빈-헬름홀츠 불안정이 발생함을 발견하였다.

• 한국분무공학회지
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• 제3권3호
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• pp.1-13
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• 1998

In this study, an experimental study was performed to investigate the breakup mechanism of vaporizing droplet. A well-controlled experimental apparatus was used to study breakup mechanisms of a monodisperse stream of drops injected into a transverse high temperature and velocity air stream. The experiments gave information$ about the microscopic structure of the liquid drop breakup process, drop breakup regimes, and drop trajectories in high temperature flow region. The breakup time, drop acceleration and wavelength of surface instability wave were measured from a high-magnification and double spark photography. The two instability theories, i.e., Kelvin-Helmholtz instability and Rayleigh-Taylor instability, were estimated by comparing the calculated data with the measurements. The results showed that the breakup time in high temperature flow condition is shortened because the surface tension is decreased by the increase of gas temperature.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권10호
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• pp.697-706
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• 2019

다상흐름 모델링 기법과 하이브리드 난류 모델링 기법을 결합한 수치모형을 이용하여 사각형 수로에서의 중력류를 수치모의 하였다. 이 연구에서 적용한 다상흐름 해석기법은 밀도가 큰 중력류 유체, 상대적으로 밀도가 작은 주변류 유체 그리고 자유수면 위에서 흐르는 공기를 3개의 상으로 처리하며, 각 상에 대해서 분리된 흐름 지배방정식을 적용한다. 난류흐름은 벽경계 근처에서는 RANS 모드로 모의하고 벽에서 떨어진 영역에서는 LES 모드로 해석하는 하이브리드 RANS/LES 방법의 일종인 IDDES 기법을 이용하여 해석한다. 이 연구에서 적용한 모델링 기법은 중력류의 머리의 전파속도를 실험값과 일치하게 잘 예측하는 것으로 나타났다. 수치해석 결과는 아울러 낮은 레이놀즈수 난류모형을 이용한 RANS 수치모의에서 이용되는 정도의 격자해상도에서도 큰 규모의 Kelvin-Helmholtz 형식의 경계면 와의 발달과 이들 와가 지속적으로 3차원 형식의 붕괴를 거쳐 작은 난류구조로 분해되면서 난류에너지가 소산되는 현상을 성공적으로 예측함을 보여준다. 적용한 수치모의 기법은 공학적으로 접근 가능한 격자해상도에서 돌출-쪼개짐 흐름 불안정을 동반한 중력류 머리부분의 3차원 거동 특성을 잘 재현하며, 이 결과는 보다 높은 격자해상도에서 구해진 LES 결과에 상응하는 것으로 나타났다. 이 연구결과는 하이브리드 난류모델링 기법과 다상흐름 해석기법을 병합한 수치모형이 자연상태에서 복잡한 중력류의 물리적 거동을 예측하는데 공학적으로 유망한 방법임을 보여준다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권1호
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• pp.153-160
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• 2021

아산화질소(Nitrous oxide, N2O)는 지구온난화 물질의 하나로 이산화탄소에 비해 지구온난화효과가 310배 강하고 분해하는데 120년이 소요되기 때문에 오존층 파괴에 주범으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 N2O를 저감하기 위해 고온 열분해 기술을 적용하여 N2O 저감 공정에서 발생하는 NOx 배출 특성에 대해 조사하였다. 고온 유동장을 형성하기 위해 동축 분젠 예혼합 화염을 열원으로 채택하였으며 실험 변수로는 노즐출구속도, 동축류 속도 및 N2O 희석률로 설정하였다. 실험 결과, NO 생성률은 노즐출구속도 및 동축류 유량에 관계없이 N2O 희석률이 증가함에 따라 증가하였다. N2O의 경우에는 연소 불안정성(Kelvin Helmholtz 불안정)이 억제된 안정된 예혼합 화염에서 다량으로 배출되었는데, 이는 화염 면 부근에서 감소된 N2O의 체류시간으로 인해 열분해 시간이 충분하지 않기 때문인 것으로 사료된다. 따라서 N2O의 저감 효율을 증진시키기 위해서는 K-H 불안정성이 발생되는 노즐출구속도를 선정하여 화염 면 부근에서 발생되는 와류(toroidal vortex) 형태의 유동 구조를 형성하는 것이 N2O의 체류시간을 증가시키는데 효과적인 것으로 판단된다.