• 에너지공학
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• 제22권1호
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• pp.28-37
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• 2013

교반 탱크(stirred tank)는 회전하는 임펠러(impeller)를 이용하여 단상 또는 다상의 유체를 지속적으로 유동시키는 장치로 여러 산업분야에 활용되고 있다. 우수한 성능의 교반기를 설계하기 위해서는 교반 성능에 영향을 미치는 다양한 내부유동특성의 정량적 데이터의 확보가 반드시 필요하지만, 복잡한 구조의 내부유동에 관한 정량적 해석은 현재까지 어려운 문제로 인식되고 있다. 본 연구에서는 전산유체 해석을 통해 교반 탱크에 적합한 기법을 제안하기 위해 Flunet 6.3의 두 가지 모델을 사용하였다. mixture model을 이용하여 교반 탱크 혼합을 해석하였으며, standard, k-${\varepsilon}$ model을 이용하여 교반 탱크 내의 유동을 해석하였다. 해석 기법으로는 다중 좌표계(Multiple Reference Frame)와 이동 격자(Sliding Mesh) 기법을 이용하였다. 전산유체해석 결과를 가시화 실험 결과와 비교하여 교반 탱크의 내부 유동 및 혼합 특성을 파악하고, 교반 탱크 내부 유동 해석 시 적절한 해석기법 선정의 기초자료를 제시하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제22권6호
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• pp.750-757
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• 2016

본 연구에서는 파 주기와 기울기에 따른 단일 실린더와 다중 실린더의 wave run-up을 추정하였다. 3차원 비압축성 점성 난류 유동이며 서로 다른 상을 가지는 이상유체에 대한 수치해석을 수행하기 위하여, 본 연구에서는 전산 유체 역학 상용코드인 "STAR-CCM+"을 기반으로 하여 VOF기법과 realizable $k-{\varepsilon}$ 난류 모델을 사용하였다. 모델스케일에 대한 파 주기는 단일 실린더의 경우 1.269초와 1.692초이고, 다중 실린더의 경우 1.716초이다. 각 케이스 별로 1/30, 1/16의 파 기울기를 가진다. 최종적으로 파 기울기와 주기에 대한 wave run-up 추정 결과는 관련 실험 결과와 비교하였다. 수치해석 결과는 실험과 비교하여 정성적으로 유사함을 확인하였다.

• 해양환경안전학회:학술대회논문집
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• 해양환경안전학회 2005년도 추계학술대회지
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• pp.153-158
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• 2005

표면에 부착된 수직벽 후방의 난류전단흐름을 입자영상유속계를 이용하여 조사하였다. 하부 틈새를 갖는 수직벽 후류영역에서는 박리 후 비정상적인(unsteady) 재순환 영역이 형성되었으며, 약 x=3H위치에서 전단층의 재부착 및 난류경계층으로의 재발달 과정이 나타났다. 수직벽 직전의 오목한(concave) 유선곡률과 수직벽 후방의 볼록한(convex)유선곡률의 영향은 수직벽 주위에서 가장 크게 나타나고, 하류로 나아감에 따라 전단층 주위 유체의 유입 등으로 그 영향이 박리 전단층 내에서 커다란 와구조가 연속적으로 발생하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제32권11호
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• pp.897-905
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• 2008

Selective catalytic reduction(SCR) is known as one of promising methods for reducing $NO_x$ emissions in diesel exhaust gases. $NO_x$ emissions react with ammonia in the catalyst surface of SCR system at working temperature of catalyst. In this study, to raise the reacting temperature when the exhaust gas temperature is too low, a heater is located at the bottom of SCR reactor. At an ambient temperature, ammonia is radially injected perpendicular to the exhaust gas flow at inlet pipe and uniformly mixed in the mixing area after being impinged against the wall. To predict the turbulent model inside the mixing area of SCR system, the standard ${\kappa}\;-\;{\varepsilon}$ model is applied. This work investigates numerically the effects of induced heat on the gaseous flow. The results show that the Taylor-$G{\ddot{o}}rtler$ type vortex is generated after the gaseous flow impinges the wall in which these vortices influence the temperature distribution. The addition of heat disturbs the flow structure in bottom area and then stretching flow occurs. Vorticity strand is also formed when heat is continuously increased. Constriction process takes place, however, when a further heat input over a critical temperature is increased and finally forms shed vortex which is disconnected from the vorticity strand. The strong vortex restricts the heat transport in the gaseous flow.

• 대한조선학회논문집
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• 제47권1호
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• pp.20-29
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• 2010

The complicated flow characteristics of upper propeller wake influenced by hull wake are investigated in detail in the present study. A two-frame PIV (particle image velocimetry) technique was employed to visualize the upper propeller wake region. As the upper hull wake affects strongly propeller inflow, upper propeller wake shows much unstable vortical behavior, especially in the tip vortices. Velocity field measurements were conducted in a cavitation tunnel with a simulated hull wake. Generally, the hull wake generated by the hull of a marine ship may cause different loading distributions on the propeller blade in both upper and lower propeller planes. The unstable upper propeller wake caused by the ship's hull is expressed in terms of turbulent kinetic energy (TKE) and is identified by using the proper orthogonal decomposition (POD) method to characterize the coherent flow structure in it. Instabilities appeared in the eigen functions higher than the second one, giving unsteadiness to the downstream flow characteristics. The first eigen mode would be useful to find out the tip vortex positions immersed in the unstable downstream region.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2012년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.911-916
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• 2012

It is important to identify dynamic characteristics of nuclear fuel components. Since the fuel always exposed to turbulent flow, the dynamic contact between grids and rods is one of the fuel failure modes. The dynamic behavior of grids in nuclear fuels is quite complex, since two pairs of spring support are placed in the limited space. The strap in a cell has single spring and double dimples and this paper focuses on investigation of the grid strap(Test Fuel Strap, TFS) vibration in one cell. To identify the grid strap vibration, modal analysis of the strap is performed using Finite Element Method (FEM). Modal testing on a $5{\times}5$ grid structure without rods is performed. The modal testing results are compared to analytic results. In addition, random test considering rod effect is performed about a $5{\times}5$ grid with rods under real contact condition in the air. Finally, the strap vibration of a $5{\times}5$ fuel bundle in INvestigation of Flow INduced vIbraTion(INFINIT) facility is measured in real fluid velocity condition without heating. It is shown that modal frequencies from the test are almost equal to those peak frequencies in the INFINIT test.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권5B호
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• pp.483-489
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• 2011

본 연구에서는 잠제 주변의 세굴 및 퇴적현상을 수치적으로 모의하기 위해 기존의 수치 파동 모델에 모래입자의 거동 해석을 위한 lagrangian 입자 모델을 결합한 새로운 수치모델을 개발하였다. 수치 파동 모델로서는 파랑에 의한 해저지반 내의 모래입자의 이동과 유동화 해석을 위해 투수성 매체 내부의 유체저항(관성저항, 층류저항 및 난류저항)을 고려할 수 있는 수치모델에 LES 난류모델을 도입한 수치해석기법(허와 최, 2008)을 이용하였다. 또한, 모래입자의 이동해석을 위한 lagrangian 입자 모델로서는 많은 개개의 입자들의 동적해석에 탁월한 개별요소법(Cundall and Strack, 1979)을 적용하였다. 개발된 해석기법을 이용하여 불투과 잠제 전면의 세굴에 대한 수치시뮬레이션을 실시한 후, 기존의 수리모형실험과 정성적으로 비교하면서 그 적용성을 검토하였다.

• 한국주조공학회지
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• 제12권3호
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• pp.220-229
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• 1992

The degree of purification and the macrostructure of high purity aluminium were studied through the alternate stirring method in order to improve the nonuniformity of solute concentration in the unidirectional stirring method. The $2^3$ factorial design was done to examine the effects of experimental factors more qualitatively. In the relatively low stirring speed of 1500 rpm with alternate stirring mode, the uniform solute profile and refined grain structure were obtained due to strong washing effect and turbulent fluid flow. It was induced by the transition of the momentum boundary layer by alternation of the stirrer. It was concluded from this study that the alternate stirring mode was more effective to obtain the uniformity of solute even in the stirring speed of 1500 rpm. But the degree of purification decreased below the critical alternating period. When 2N(99.8wt.%) aluminium was used as the starting material the morphology of solid-liquid showed the cellular shape and the columnar grains were inclined to the direction of rotation. This inclined grain growth resulted from the difference of relative velocities of solid and liquid. The inclined angle was increased as the stirring speed increased and solidification proceeded. In the case of 4N aluminium, there was no inclined grain growth and it was confirmed from the macrostructure and SEM work that the morphology of solid-liquid interface was planar. From the factorial design, it was found that the alternate stirring mode showed poorer purification effect than that of unidirectional stirring mode at low speed(500 rpm). In addition, the factor that had the most significant effect on the degree of purification was the stirring speed.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.138-138
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• 2011

식생된 개수로에서 식생의 영향을 파악하기 위해 k-$\in$ 난류 모형을 이용하여 수치모의를 하였다. 식생의 영향을 고려하기 위해 항력항을 추가한 지배방정식을 구성하였으며, 지배방정식을 해석하기 위하여 유한체적법을 사용하였다. 수치모의에서 구한 식생된 개수로의 흐름구조를 기존의 수리실험 결과와 비교하여 비교적 잘 일치함을 확인할 수 있다. 난류의 생성과 소멸을 수치모의한 결과, 부분구간 식생된 경우 식생높이 보다 낮은 구간에서는 후류에 의한 난류 생성이 지배적이며, 식생높이보다 높은 구간에서는 주로 마찰에 의한 난류 생성이 지배적임을 보였다. 기존의 연구들은 식생의 영향을 고려하여 개수로의 흐름을 연구한 예는 드물며, 현재까지 진행되어진 국내의 연구는 난류모형을 이용하여 식생된 개수로에서의 흐름 구조를 모의하였다. 따라서 난류흐름을 모의하는데 가장 보편적인 k-$\in$ 난류모형을 이용하여 식생된 개수로에서 수직방향으로의 흐름구조와 식생의 영향을 해석하는 것은 그 자체로도 의미 있는 연구이며, 앞으로의 환경수리 문제를 해결하기 위해 선행되어야 하는 연구이다. 식생된 개수로에서의 난류구조와 부유사 이동에 대한 식생의 영향을 비정상 1차원 수직모형으로 해석하였으며, 폐합문제를 위해 2-방정식인 k-$\in$ 난류모형을 사용하였다. k-$\in$ 난류모형에 식생에 의한 항력항을 더하여 지배방정식을 구성하였다. 수직방향에 대해 흐름방향 유속 u, 난류에너지 k, 그리고 난류에너지 소산율 $\in$의 분포를 구하고, 부유사에 대한 수송방정식을 풀었다. 식생된 개수로와 식생되지 않은 개수로에서의 유속분포, 난류강도, 레이놀즈 응력 분포와 난류의 생성과 소멸을 구하여 식생이 난류흐름에 미치는 영향을 분석하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.813-820
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• 2014

본 연구에서는 부분 식생된 개수로에서 평균흐름 및 난류구조에 관한 수치모의 결과를 제시하였다. 이를 위하여 식생항력항이 포함된 레이놀즈 평균 Navier-Stokes 방정식을 수치해석 하였고 난류 모형으로 비선형 k-${\varepsilon}$ 모형을 이용하였다. 제시된 모형을 Nezu and Onitsuka (2001)의 실험수로에 적용하여 모의된 결과를 실험 계측자료 및 Kang and Choi (2006)의 Reynolds stress model 모의결과와 비교하였다. 실험결과와 비교한 결과에 따르면, 비선형 k-${\varepsilon}$ 모형이 평균흐름의 대체적인 경향을 잘 모의하는 것으로 확인되었다. 또한, 식생 영역과 비식생 영역의 경계면에서 쌍와 (twin vortices)가 생성되고 난류강도와 레이놀즈 응력의 최대점이 위치하는 것을 확인하였다. 레이놀즈 응력에 대해서는 경향은 잘 모의하지만 정량적으로 과소 산정하는 것으로 나타났다.