• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.475-481
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• 2017

본 실험에서는 추진기관 연료의 주 성분으로 사용되는 액체 탄화수소 화합물의 초임계 분사 거동 특성을 분석하기 위해서 고속카메라 이미지를 활용한 실험을 수행하였다. 케로신의 구성성분 중 임계점의 차이가 있는 Decane과 Methylcyclohexane (MCH)를 실험 유체로 선정하였으며, 분석을 위해 Shadowgraphy 기법을 사용하였다. 제트 분사 시 임계온도 조건 하에서 각 유체의 환산압력에 따라 케이스를 나누었다. 아임계 조건의 동일한 인젝터 초기상태에서 기화가 발생하기까지 온도변화량의 차이에 따라 Decane과 MCH는 서로 다른 거동을 보였다. 하지만 초임계 조건에서는 같은 온도변화량이 필요하더라도 임계점 부근에서는 증발엔탈피가 0에 가까워져 기화과정이 아닌 초임계 유체로의 상변화가 일어나고 급격한 밀도변화가 없어 Decane과 MCH 모두 원기둥 형상의 액주가 관측되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.45-55
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• 2001

천이류는 하나의 계산 영역내에서 사류와 상류가 동시에 발생하는 흐름을 의미하는 용어이다. 천이류 해석 모형 개발에서 중요한 사항은 상류와 사류 영역에서 발생하는 신호의 전파특성을 정확하게 반영할 수 있어야 한다는 것과 보존성을 유지해야 한다는 것이다. 본 연구에서는 지금까지 하천 천이류 해석을 위해 적용된 적이 없는 음해적 ENO 기법을 이용하여 새로운 모형을 개발하였다. 음해적 ENO 기법은 전 구간에 걸쳐 수치진동없이 고정확도가 유지될 수 있는 장점을 지닌 수치기법인 ENO 기법과 수치적으로 무조건적 안정성이 보장되는 장점을 지닌 음해법을 결합한 기법이다. 본 연구에서 개발한 모형을 가상적인 댐붕괴파의 해석에 적용한 결과 매우 강한 천이류가 발생하는 경우에도 안정적으로 정확한 해를 구할 수 있는 것으로 나타났다.

• Ocean Systems Engineering
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• 제4권3호
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• pp.185-200
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• 2014

The objective of the present simulations is to evaluate the applicability of the standard $k-{\varepsilon}$ turbulence model in engineering practice in the subcritical to supercritical flow regimes. Two-dimensional numerical simulations of flow around a circular cylinder at $Re=1{\times}10^5$, $5{\times}10^5$ and $1{\times}10^6$, had been performed using Unsteady Reynolds-Averaged Navier Stokes (URANS) equations with the standard $k-{\varepsilon}$ turbulence model. Solution verification had been studied by evaluating grid and time step size convergence. For each Reynolds number, several meshes with different grid and time step size resolutions were chosen to calculate the hydrodynamic quantities such as the time-averaged drag coefficient, root-mean square value of lift coefficient, Strouhal number, the coefficient of pressure on the downstream point of the cylinder, the separation angle. By comparing the values of these quantities of adjacent grid or time step size resolutions, convergence study has been performed. Solution validation is obtained by comparing the converged results with published numerical and experimental data. The deviations of the values of present simulated quantities from those corresponding experimental data become smaller as Reynolds numbers increases from $1{\times}10^5$ to $1{\times}10^6$. This may show that the standard $k-{\varepsilon}$ model with enhanced wall treatment appears to be applicable for higher Reynolds number turbulence flow.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권11호
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• pp.699-707
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• 2017

본 연구에서는 아홉 종류의 작동유체를 고려하여 저온 열원으로 구동되는 아임계 및 초월임계 유기 랭킨 사이클의 열역학적 성능 특성을 비교 해석한다. 터빈입구압력, 열원온도 및 작동유체가 열교환기 내 온도분포와 핀치포인트, 작동유체의 유량, 시스템 출력 및 열효율 등 시스템의 성능에 미치는 영향을 분석한다. 해석 결과는 작동유체의 압력이 아임계 영역에서 초임계 영역으로 높아지면 열교환기에서 열원과 작동유체 사이의 온도 불균일 정도가 감소하면서 시스템 출력이나 열효율 등은 증가하나 시스템의 단위출력당 터빈 크기는 작아짐을 보여준다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제23권1호
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• pp.140-148
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• 1999

Experiments on flame spread in an one-dimensional droplet array up to supercritical pressures of fuel droplet have been conducted In normal gravity and microgravity. Evaporating process around unburnt droplet is observed through high-speed Schlieren and direct visualizations in detail, and flame spread rate is measured using high speed chemiluminescence images of OH radical. Flame spread behaviors are categorized into three: flame spread is continuous at low pressures and is regularly intermittent up to the critical pressure of fuel. flame spread is irregularly intermittent and zig-zag at supercritical pressures of fuel. At atmospheric pressure, the limit droplet spacing and the droplet spacing of maximum flame spread rate in microgravity are larger than those in normal gravity. In microgravity, the flame spread rate with the increase of ambient pressure decreases initially, takes a minimum, and then decreases after taking maximum. This is so because the flame spread time is determined by competing effects between the increased transfer time of thermal boundary layer due to reduced flame diameter and the reduced ignition delay time in terms of the increase of ambient pressure. Consequently, it is found that flame spread behaviors in microgravity are considerably different from those in normal gravity due to the absence of natural convection.

• 한국추진공학회지
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• 제17권6호
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• pp.59-66
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• 2013

액체질소와 기체아르곤을 이용해 단일 제트와 동축 제트의 아임계 및 초임계 분무 특성을 관찰하였다. 분무의 가시화에는 shadowgraph 기법이 사용되었으며, 실험결과 분석을 위해 밀도구배강도 이미지가 사용되었다. 아임계 조건에서는 단일제트에 비해 동축제트가 제트 계면의 굴곡이 더 심해짐을 알 수 있었다. 초임계 조건에서는 동축제트의 초임계 질소가 단일제트에 비해 빠르게 확산되는 것을 확인하였다. 평균 이미지에서 제트 축방향 거리에 따른 제트 직경을 도출하였으며 초임계 조건에서는 동축 분무의 제트 직경이 더 빠르게 감소하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권1호
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• pp.1-6
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• 2018

아임계 및 초임계에서 액체질소 분류의 온도가 분사기 내부와 세 개의 축방향 하류 위치(0.9, 10.6, 28.1d)에서 열전대를 이용하여 측정되었다. 액체질소는 공급라인과 분사기를 냉각하며 분사되므로, 분류의 온도는 시간에 따라 감소한다. 이때 챔버와 분사기 사이에 분사 차압이 존재하므로, 아임계에서 분류는 감압비등에서 비등 그리고 비등이 일어나지 않는 상태로 변화한다. 초임계에서 가짜끓음이 존재함에 착안하여, 가짜 감압비등의 존재에 대해 가정하였으며, 실제로 초임계에서도 아임계와 유사하게 일정 온도 영역에서 하류에서 온도의 변화가 없는 구간이 확인되었으며, 이를 바탕으로 가짜 감압비등이 존재할 수 있음을 보였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권4호
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• pp.1482-1494
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• 2022

Power conversion cycles (Subcritical Steam, Supercritical Steam, Open Air Brayton, Recuperated Air Brayton, Combined Cycle, Closed Brayton Supercritical CO₂ (sCO₂), and Stirling) are evaluated for land-based nuclear microreactors based on technical maturity, system efficiency, size, cost and maintainability, safety implications, and siting considerations. Based upon these criteria, Air Brayton systems were selected for further evaluation. A brief history of the development and applications of Brayton power systems is given, followed by a description of how these thermal-to-electrical energy conversion systems might be integrated with a nuclear microreactor. Modeling is performed for optimized cycles operating at 3 MW(e) with turbine inlet temperatures of 500 ℃, 650 ℃ and 850 ℃, corresponding to: a) sodium fast, b) molten salt or heat pipe, and c) helium or sodium thermal reactors, coupled with three types of Brayton power conversion units (PCUs): 1) simple open-cycle gas turbine, 2) recuperated open-cycle gas turbine, and 3) recuperated and intercooled open-cycle gas turbine. Aeroderivative turboshaft engines employing the simple Brayton cycle and two industrial gas turbine engines employing recuperated air Brayton cycles are also analyzed. These engines offer mature technology that can facilitate near-term deployment with a modest improvement in efficiency.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년 영문 학술대회
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• pp.45-52
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• 2008

In order to investigate the initiation and propagation processes of a spherical detonation wave induced by direct initiation, numerical simulations were carried out using two-dimensional compressible Euler equations with an axisymmetric assumption and a one-step reaction model based on Arrhenius kinetics with various levels of ignition energy. By varying the amount of ignition energy, three typical initiation behaviors, which were subcritical, supercritical and critical regimes, were observed. Then, the ignition energy of more than $137.5{\times}10^6$ in non-dimensional value was required for initiating a spherical detonation wave, and the minimum ignition energy(i.e., critical energy) was less than that of the one-dimensional simulation reported by a previous numerical work. When the ignition energy was less than the critical energy, the blast wave generated from an ignition source continued to attenuate due to the separation of the blast wave and a reaction front. Therefore, detonation was not initiated in the subcrtical regime. When the ignition energy was more than the minimum initiation energy, the blast wave developed into a multiheaded detonation wave propagating spherically at CJ velocity, and then a cellular pattern radiated regularly out from the ignition center in the supercritical regime. The influence on ignition energy was observed in the cell width near the ignition center, but the cell width on the fully developed detonation remained constant during the expanding of detonation wave due to the consecutive formation of new triple points, regardless of ignition energy. When the ignition energy was equal to the critical energy, the decoupling of the blast wave and a reaction front appeared, as occurred in the subcrtical regime. After that, the detonation bubble induced by the local explosion behind the blast wave expanded and developed into the multiheaded detonation wave in the critical regime. Although few triple points were observed in the vicinity of the ignition core, the regularly located cellular pattern was generated after the onset of the multiheaded detonation. Then, the average cell width on the fully developed detonation was almost to that in the supercritical regime. These numerical results qualitatively agreed with previous experimental works regarding the initiation and propagation processes.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 추계학술대회
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• pp.1692-1697
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• 2004

The once-through heat recovery steam generator is ideally matched to very high temperature and pressure, well into the supercritical range. Moreover this type of boiler is structurally simpler than drum type boiler. In drum type boiler, each tube play a well-defined role: water preheating, vaporization, superheating. Empirical equations are available to predict the average heat transfer coefficient for each regime. For once-through heat recovery steam generator, this is no more the case and mathematical models have to be adapted to account for the disappearance of drum type economizer, boiler, superheater. General equations have to be used for each tube of boiler, and actual heat transfer condition in each tube has to be identified.