• Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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• 제12권1호
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• pp.25-32
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• 2008

A pin fin is optimized based on the increasing rate of heat loss by using a two-dimensional analytic method. The optimum heat loss, corresponding optimum thermal resistance and fin length are presented as a function of the fin base thickness, convection characteristic numbers ratio, fin outer radius and ambient convection characteristic number. One of the results shows that both the optimum heat loss and fin length decrease linearly whereas the optimum thermal resistance increases very slightly with increase of the fin base thickness.

• 한국추진공학회지
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• 제24권5호
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• pp.43-55
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• 2020

가스터빈 블레이드의 핀-휜 배열의 냉각 성능을 향상시키기 위하여 분절핀을 설치하여 효과를 분석하였다. 분절핀의 위치에 따른 유동 및 열전달 특성 변화를 수치해석을 통해 분석하였다. 분절핀이 설치되지 않은 엇갈림 핀-휜 배열인 기존형상 와 분절핀이 X₂/D_p=1.25 간격 떨어진 분절핀적용형상 1과 X₃/D_p=1.75 간격 떨어진 분절핀적용형상 2 를 비교하였다. 해석 결과 분절핀의 설치로 인해 핀-휜 배열 전단부에서 발생하는 말발굽와류의 세기가 강화되는 것을 확인하였다. 또한 핀-휜 배열 후단부에서 발생하는 멤돌이 와류의 세기가 약해지는 것을 확인하였다. 이로 인해 바닥면의 열전달 분포가 크게 상승하는 것을 확인 하였다. 반면 분절핀의 설치로 인해 압력손실은 증가하였으나, 열성능계수는 분절핀 적용형상 2 에서 최대 23.8% 가량 증가하는 것을 확인하였다. 이를 통해 향후 가스터빈 핀-휜 냉각 유로 설계 시 분절핀을 설치하면 냉각 성능이 증대 될 것으로 판단된다.

• 설비공학논문집
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• 제18권6호
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• pp.459-467
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• 2006

Rapid development of electronic technology requires small size, high density packaging and high power in the electronic devices, which results in more heat generation. Suitable heat dissipation is required to ensure the guaranteed performance and reliable operation of the current state-of-the-art electronic equipment. The aim of the present study is to find out the forced-convective thermal-hydraulic characteristics of a pin-fin heat exchanger as a candidate for cooling system of the electronic devices through the analysis and experiment. Various configuration of the pin-fin array is selected in order to find out the effect of spacing and diameter of the pin-fin on the heat transfer and pressure drop characteristics. Experimental results are compared with the analyses and correlations of several researchers. Finally, the design guide are provided for the required pressure drop and/or the heat transfer characteristics of the heat exchanger.

• 한국추진공학회지
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• 제23권3호
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• pp.35-43
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• 2019

본 연구에서는 핀-휜이 있는 유로에 위치와 유동 입사각이 다른 가이드 베인을 부착하여 전열 성능 및 압력 강하 특성 변화를 분석하였다. 레이놀즈수가 1400일 때 가이드 베인의 위치와 입사각에 따른 전열 성능과 유동 특성을 수치해석으로 확인하였고, 핀-휜 만 있는 해석 결과와 비교하였다. 수치해석을 수행한 결과, Case 1의 입사각 $0^{\circ}$일 경우에 전열 성능이 최대가 되고 핀-휜 만 있는 유로에 비해 약 5% 향상되었다. Case 2의 입사각 $10^{\circ}$일 경우에 압력 손실이 최소가 되고 약 1.9% 감소하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제23권4호
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• pp.28-34
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• 2019

본 연구에서는 터빈 냉각에 널리 사용되는 핀-휜 배열에 대한 연구를 진행하였다. 본 연구에서 원형 튜브 전방에 익형 와류발생기가 위치하며, 익형 단면 형상은 NACA-9410을 사용하였다. 본 논문에서는 와류 발생기가 있는 핀-휜 배열 유동의 전열 성능과 유동 특성을 수직인 방향으로 변화시키며 기존의 핀-휜 유동과 비교하였다. 레이놀즈수 영역은 6000, 10000 그리고 15000 세 가지를 계산하였다. 전산 해석은 상용 프로그램인 ANSYS v18.0 CFX, 난류 모델은 $k-{\omega}$ SST를 사용하였다. 결과적으로 전열 성능은 최대 5.8% 증가하였고 압력 손실은 1% 미만으로 증가하였다.

• 설비공학논문집
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• 제13권4호
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• pp.271-287
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• 2001

This paper has been made to investigate the thermal performance characteristics for the several types of layered aluminum heat sinks with offset-strip fin. Heat sinks with different fin height, fin length, number of fin layer and slanted fin are prepared and tested for natural convection as well as forced convection. The experimental results for layered heat sink(LHS) are compared to those for advanced pin fin heat sink (PHS) so that the appropriate heat sink can be designed or chosen according to the heating conditions. The overall heat transfer performances for LHS are almost comparable to those of PHS under natural convection, and become 1.2∼1.5 times as high as those of PHS under forced convection situation. This study shows that fin height and number of fin layer re important parameters, which have a serious influence on thermal performance for layered heat sinks.

• 한국전산유체공학회지
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• 제21권3호
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• pp.98-109
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• 2016

The flow and heat transfer characteristics of a heat exchanger having rectangular pin-fin in the flow direction have been investigated numerically. On the bottom plate, the convective boundary conditions for the hot side was given, and the fins were arranged in a channel-type geometric model using the periodic boundary condition in the span-wise direction. Three-dimensional numerical calculations for the flow and conjugate heat transfer problem were conducted using SIMPLE algorithm and $k-{\varepsilon}$ turbulence model. For the slanted pin-fin models, it was found that the downward cooling flow is generated due to the downward pressure gradient component, which can enhance the heat transfer performance near the bottom surface and the fin stem region. Four different inclined angles were considered in the Reynolds number range of 13,500-55,000. The aero-thermal performance of the slanted pin-fin heat exchangers, such as the volume and area goodness factors, were summarized and compared with the baseline plate-fin type heat exchanger quantitatively.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권1호
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• pp.35-39
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• 2013

본 논문은 자연대류상에서 냉각되는 하이브리드 휜 히트싱크(Hybrid Fin Heat Sink, HFH)의 열특성에 대한 수치연구결과를 보고한다. HFH는 평판휜이 결합된 내부유로가 있는 핀 휜으로 이루어진 하이브리드 휜으로 구성된다. HFH의 열성능은 상용 CFD 소프트웨어를 이용하여 수치적으로 연구되었고 핀 휜 히트싱크(Pin Fin Heat Sink, PFH)의 열성능과 비교되었다. 수치연구결과를 통해 HFH의 베이스면적기반, 질량기반 열전달계수가 PFH 보다 각각 12%, 37% 우수함을 발견했다. 증대된 표면적과 가벼운 무게는 PFH보다 우수한 HFH의 열성능을 설명할 수 있다.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제11권2호
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• pp.153-175
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• 2024

In jet engines, turbine blade cooling has an extremely important role. The pin-fin array, which is situated close to the trailing edge of the blade, aids in internal cooling of the gas turbine blades and preserves the structural integrity of the blade. Previous studies often focused on pin-fin configurations, but the current research focuses on improving the geometry at the endwalls to reduce wake vortices behind the pin-fins and enhance heat transfer at the endwalls location. Using the k-ω turbulence model, a numerical study was conducted on a ribbed shape situated on the walls between pin-fin arrays, spanning a Reynolds number range of 7400 to 36000, in order to determine the heat transport characteristics. The heat transfer efficiency coefficient and Nusselt number increase dramatically with the revised wall configuration, according to the numerical data. The channel's heat transfer efficiency is increased by enlarging the heat transfer areas near the pin-fins and by the interaction of the flow with the endwalls. The addition of ribs causes the Nusselt number of the new model to climb from 78% to 96% at the previously given Reynolds numbers, and the heat transfer efficiency index to rise from 60% to 73%. The height (Hr), position (Lr), forward width (Wf), and backward width (Wb) of the ribs are among the geometric elements that were looked at in order to determine how they affected the performance of heat transmission. In comparison to the reference design, the parametric study results demonstrate that the best forward width (Wf/R=18.75%) and backward width (Wb/R=31.25%) increase the heat transfer efficiency index by 0.4% and 1.3%, respectively.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권7호
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• pp.557-570
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• 2014

본 연구에서는 삼차원 RANS 방정식을 이용하여 냉각 유로 내에 부착하는 새로운 핀휜의 다양한 부채꼴 형상에 대해 열전달, 압력강하, 열성능을 평가하였다. 레이놀즈수가 5,000부터 100,000인 경우에 대하여 수치해석을 수행하였으며, 난류모델로는 Low-Re SST 모델을 사용하였다. 수치해석의 정당성을 확보하기 위하여 실험과 동일한 조건에서 면적 평균 누셀트수에 대한 실험값과 계산값을 비교하였다. 앞전 각도와 뒷전 각도를 매개변수로 하여 세 종류의 부채꼴 핀휜의 형상 변화에 따른 열성능을 평가하였다.