• 한국추진공학회지
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• 제18권1호
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• pp.1-7
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• 2014

본 연구에서는 유동의 속도비와 입자의 크기가 덕티드 로켓의 2차 연소기 내의 유동 혼합 특성에 미치는 영향을 고찰하였다. 연구의 실험적 기법으로는 PIV(Particle Image Velocimetry)가 적용되고 수치적 방법으로는 LES(Large Eddy Simulation)가 사용되었다. PIV 입자로는 직경 $5{\mu}m$와 $50{\mu}m$의 폴리스틸렌이 각각 사용되었고, 속도비는 각각 5, 3, 1.5로 수행되어졌다. 고속유로를 통한 유동이 저속유로의 유동과 혼합되어 재부착점과 재순환 영역을 형성하였고, 속도비가 작을수록 재순환 영역이 커졌다. 큰 입자를 적용한 경우가 증가된 모멘텀에 의해 재순환 영역이 크게 나타났고, 유동 특성에 대한 속도비의 영향은 작은 입자를 적용한 경우에 비해 크지 않게 나타났다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권1호
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• pp.103-110
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• 2012

EV double cone 버너를 장착한 스월 예혼합 연소기를 대상으로 LES 수치기법을 적용하여 연소기내의 유동 현상과 연료/공기 혼합, 화염 거동에 대해 조사하였고, 공연비와 압력 변화에 따른 NOx, CO 농도 변화를 예측하였다. 버너에서 발생한 강한 스월로 인해 재순환 영역이 발생하였으며, 희박 예혼합 화염은 버너 출구부터 형성되어 0.2 m 이내에 존재하는 것으로 나타났다. 상압, 공연비 38.7인 해석 조건에서 NOx 발생량은 연소기 출구에서 0.59 ppm으로 예측되었고, CO는 화염면에서 다량 생성되나 출구로 갈수록 급격히 산화되어 출구에서 5.25 ppm으로 낮게 예측되었다. 또한, NOx 배출량은 공연비가 높아질수록, 압력이 감소할수록 줄어드는 것으로 나타났다. 설계 변경을 통해 다양한 연료 공급 형태에서의 NOx 배출 특성을 조사하였으며, 5 lance-hole 분사의 경우 가장 적은 NOx 배출 특성을 보였다.

• International Journal of Fluid Machinery and Systems
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• 제3권2호
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• pp.113-121
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• 2010

LES(Large Eddy Simulation) with a cavitation model was performed to calculate an unsteady flow for a mixed flow pump with a closed type impeller. First, the comparison between the numerical and experimental results was done to evaluate a computational accuracy. Second, the torque acting on the blade was calculated by simulation to investigate how the cavitation caused the fluctuation of torque. The absolute pressure around the leading edge on the suction side of blade surface had positive impulsive peaks in both the numerical and experimental results. The simulation showed that those peaks were caused by the cavitaion which contracted and vanished around the leading edge. The absolute pressure was predicted by simulation with -10% error. The absolute pressure around the trailing edge on the suction side of blade surface had no impulsive peaks in both the numerical and experimental results, because the absolute pressure was 100 times higher than the saturated vapor pressure. The simulation results showed that the cavitation was generated around the throat, then contracted and finally vanished. The simulated pump had five throats and cavitation behaviors such as contraction and vanishing around five throats were different from each other. For instance, the cavitations around those five throats were not vanished at the same time. When the cavitation was contracted and finally vanished, the absolute pressure on the blade surface was increased. When the cavitation was contracted around the throat located on the pressure side of blade surface, the pressure became high on the pressure side of blade surface. It caused the 1.4 times higher impulsive peak in the torque than the averaged value. On the other hand, when the cavitation was contracted around the throat located on the suction side of blade surface, the pressure became high on the suction side of blade surface. It caused the 0.4 times lower impulsive peak in the torque than the averaged value. The cavitation around the throat caused the large fluctuation in torque acting on the blade.

• 한국항공우주학회지
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• 제42권5호
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• pp.383-389
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• 2014

하이브리드 로켓 연소실 내부 유동장에 대한 수치계산 결과에 POD기법을 적용하였다. 특히, 다이어프램 설치에 따른 유동모드 변화를 분석하여, 연소특성에 미치는 영향을 해석하였다. 또한, 다이어프램이 있는 연소실에서 표면 분출유동의 유무에 따른 POD를 적용하여 분출유동이 연소실 내부 유동특성에 미치는 영향을 판단하였다. 10개의 모드를 사용하여 기본형상에 대한 POD 결과를 살펴보면 주 유동을 나타내는 모드 1과 벽면 근처의 작은 크기 유동인 2-9 모드 사이의 구분이 분명하게 나타났다. 다이어프램을 설치한 형상의 POD 결과, 모드 2부터 5의 에너지가 증가하였는데 이것은 다이어프램 주변 순환영역에서 생성되는 유동 때문인 것으로 보인다. 한편, 다이어프램 주위 영역의 유동특성을 보여주는 모드 2-5와 후류 벽면의 유동특성을 보여주는 모드 6-9의 에너지 분포가 분출유동 유무에 관계없이 비슷한 특성을 나타냈다. 따라서 연소율이 다이어프램 근처에만 국부적으로 증가하는 이유는 다이어프램 후류에 형성되는 비교적 큰 크기의 유동모드 2-5의 에너지가 증가되었기 때문인 것으로 분석된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.281-281
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• 2017

하천에서 하도불안정(stream instability)으로 인하여 하상의 형태가 변화하고 하상파(sand wave)가 발생한다. 사련(ripple), 사구(dune) 등과 같은 하상파는 흐름저항을 유발하여 홍수시 수위를 증가시킨다. 수리실험 및 수치모형을 이용하여 사련 및 사구의 발달과정 그리고 이를 지나는 난류흐름에 대한 연구가 국외에서는 이루어지고 있지만 국내의 경우 거의 찾아보기 힘들다. 수치모형을 활용한 연구는 주로 횡방향으로 하상파가 일정하다는 가정하에 연직 2차원 수치모형을 적용하였으나 최근 컴퓨터 기술 및 수치기법의 고도화로 3차원 RANS(Reynolds averaged Navier-Stokes) 또는 LES(Large eddy simulation)를 이용한 수치모형이 개발되고 있다. 본 연구에서는 LES에 유사이송 및 하상변동 모형과 결합하여 사구발달에 대한 수치모의를 수행하였다. LES와 유사이송 및 하상변동 모형의 결합은 순간유속성분을 하상변동모형에 직접 적용되기 때문에 난류영향을 고려할 수 있는 것이 장점이다. 특히 사구의 발달에 따라 복잡한 흐름이 발생하며 3차원 와구조가 발생하므로 난류특성의 고려는 필수적이다. 수치모의는 Delft Hydraulics (Bakker et al., 1986)에서 수행한 수리실험 T39를 활용하였다. 수리실험은 길이 100 m, 폭 0.5 m 개수로에서 수행되었으며 평균유속은 0.611 m/s, 수심은 0.436 m이다. 하상파 실험에 사용된 유사입경은 0.78 mm 균일사를 사용하였다. 수치모의 조건은 수리실험과 동일하게 하였으나 계산시간의 효율을 고려하여 흐름방향의 계산영역은 4.0 m로 하고 주기경계조건(periodic boundary condition)을 부여하여 계산을 수행하였다. 수치모의 계산은 사구의 길이 및 파고가 평형상태에 이를 때까지 수행되었다. 수치모의 통해 사구발달에 따른 흐름 및 하상변동 특성을 분석하였다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제10권5호
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• pp.9-19
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• 2007

Fluid temperature fluctuations in a mixing tee pipe were numerically analyzed by LES model in order to clarify internal turbulent flows and to develope an evaluation method for high-cycle thermal fatigue. Hot and cold water with an temperature difference $40^{\circ}C$ were supplied to the mixing tee. Fluid temperature fluctuations in a mixing tee pipe is analysed by using the computational fluid dynamics code, FLUENT, Temperature fluctuations of the fluid and pipe wall measured as the velocity ratio of the flow in the branch pipe to that in the main pipe was varied from 0.05 to 5.0. The power spectrum method was used to evaluate the heat transfer coefficient. The fluid temperature characteristics were dependent on the velocity ratio, rather than the absolute value of the flow velocity. Large fluid temperature fluctuations were occurred near the mixing tee, and the fluctuation temperature frequency was random. The ratios of the measured heat transfer coefficient to that evaluated by Dittus-Boelter's empirical equation were independent of the velocity ratio, The multiplier ratios were about from 4 to 6.

• 대한조선학회논문집
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• 제57권2호
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• pp.96-103
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• 2020

The new geometric disturbance is proposed to control the flow around the bluff body. The new geometry is characterized by the variable pitch which is applied on the Helically Elliptic Twisted (HET) cylinder. The performance of the HTE geometry as a biomimetic passive flow control was confirmed by Jung and Yoon (2014). The Large Eddy Simulation (LES) is used for the evaluation of the flow control performance of the Variable Pitch HTE (VPHTE) cylinder at Reynolds number (Re) of 3000 corresponding to the subcritical regime. The circular and HTE cylinders are also considered to compare the performance of the VPHTE cylinder at the same Re. The VPHTE cylinder gives the smallest values of the force coefficients than the circular and HTE cylinders. The drag and lift coefficients of the VPHTE cylinder are about 15.2% and 94.0% lower than those of the circular cylinder, respectively. Especially, the VPHTE cylinder achieves about 2.3% and 30.0% reduction of the drag coefficient and the root mean square of the lift coefficient than the HTE cylinder, respectively. Furthermore, The VPHTE cylinder forms more elongated and stabilized separated shear layer than the circular cylinder, which supports the reduction of the force coefficients.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.345-349
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• 2016

보본체와 물받이공을 보호하는 바닥보호공(bed protection)은 굴요성 구조(flexible structure)인 돌망태, 블록공, 사석 등으로 설치되어야 하며, 일반적으로 경제성과 시공성이 우수한 사석(riprap)이 많이 이용된다. 이때 사석의 안정성 확보를 위한 설계기준으로 국내의 경우 포설길이에 대해서만 제시하고 있으나, 외국의 경우 수심, 유속 등의 값을 기초로 사석의 크기, 포설두께, 포설길이를 산정할 수 있도록 상세하게 제시하고 있다. 이와 같은 실정으로 국내 하천 실무자들이 바닥보호공을 설계 할 때 하천설계기준을 바탕으로 블라이 공식 또는 국립건설시험소 공식을 적용하여 사석의 포설길이는 산정하지만 사석의 크기, 중량 등의 제원들은 외국 설계기준을 차용하여 산정하거나 생략하는 경우도 있다. 따라서 하천설계기준의 보완 및 최근 국내 주요하천에서 발생하는 바닥보호공 유실, 침하 등의 문제를 해결하기 위한 연구가 필요하다. 본 연구는 전산유체동역학(Computational Fluid Dynamics, CFD) 모형인 FLOW-3D 모형을 이용하여, 바닥보호공 주변 흐름에 대한 수치모의를 수행하였다. 이때 난류 모형은 LES (Large Eddy Simulation) 모형을 적용하였으며, 바닥보호공에 작용하는 비교적 작은 척도의 와(vortex)를 해상할 수 있도록 조밀한 격자를 부여하였다. 초기 수치모형 결과의 적정성은 수리실험 결과와 비교하여 판단하였으며, 수리실험을 잘 재현해내는 격자, 매개변수 등을 적용하여 보의 하류 수위 변화에 따른 유속, 난류강도 등에 대한 분석을 수행하였다. 본 연구 결과는 바닥보호공 설계를 위한 기초자료로 활용될 수 있으며, 향후 수리실험과 병행하여 국내 실정에 맞는 설계식 개발에 대한 연구가 필요한 것으로 보인다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권12호
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• pp.4561-4569
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• 2023

A correct understanding of vibration-based degradation is crucial from the standpoint of maintenance for Steam Generators (SG) as crucial mechanical equipment in nuclear power plants. This study has established a novel approach to developing a model for investigating tube bundle degradation according to crack growth caused by two-phase Flow-Induced Vibration (FIV). An important step in the approach is to calculate the two-phase flow field parameters between the SG tube bundles in various zones using the porous media model to determine the velocity and vapor volume fraction. Afterward, to determine the vibration properties of the tube bundles, the Fluid-Solid Interaction (FSI) analysis is performed in eighteen thermal-hydraulic zones. Tube bundle degradation based on crack growth using the sixteen most probable initial cracks and within each SG thermal-hydraulic zone is performed to calculate useful lifetime. Large Eddy Simulation (LES) model, Paris law, and Wiener process model are considered to model the turbulent crossflow around the tube bundles, simulation of elliptical crack growth due to the vibration characteristics, and estimation of SG tube bundles degradation, respectively. The analysis shows that the tube deforms most noticeably in the zone with the highest velocity. As a result, cracks propagate more quickly in the tube with a higher height. In all simulations based on different initial crack sizes, it was observed that zone 16 experiences the greatest deformation and, subsequently, the fastest degradation, with a velocity and vapor volume fraction of 0.5 m/s and 0.4, respectively.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권4호
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• pp.343-351
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• 2016

초임계 환경에서 작동하는 와류형 분사기의 극저온 질소 분무특성을 3차원 LES 수치기법을 적용하여 연구하였다. 초임계 상태에서 질소의 상태량을 예측하기 위해 초임계 상태에서 적용되는 상태방정식들을 비교하여 가장 정확한 SRK 상태방정식을 적용하였다. 또한 점성계수와 열 전도도는 Chung이 제안한 고압상태 혼합물에 대한 방정식을 적용하였으며 확산계수는 Fuller의 이론에 Takahashi가 제안한 방정식을 적용하였다. 질소로 채워진 50bar의 챔버에 5bar의 차압으로 질소를 분무하여 수치해석을 수행하였다. FFT를 이용한 주파수 분석을 통해 대수적 Smagorinsky와 동적 Smagorinsky를 실험결과와 비교하여 동적모델이 더 적합함을 판단하였다. 분사기 내부의 액막, 가스층에서 나타나는 불안정성과 분사기 외부에서 나타나는 불안정성의 원인에 대해 분석하고, 불안정성이 분사기 내부로 전파되는 현상에 대해 조사하였다. 또한 분무각에 대하여 실험 결과와 비교 검증하였다.