• 한국음향학회:학술대회논문집
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• 한국음향학회 2002년도 하계학술발표대회 논문집 제21권 1호
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• pp.469-474
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• 2002

In recent years, modularization of engine parts has increased the application of plastic products in air intake systems. Plastic intake manifolds provide many advantages including reduced weight, contracted cost, and lower intake air temperatures. These manifolds, however, have some weakness when compared with customary aluminium intake manifolds, in that they have low sound transmission loss because of their lower material density. This low transmission loss of plastic intake manifolds causes several problems related to flow noise, especially when the throttle is opened quickly. The physical processes, responsible for this flow noise, include turbulent fluid motion and relative motion of the throttle to the airflow. The former is generated by high-speed airflow in the splits between the throttle valve and the inner-surface of the throttle body and surge-tank, which can be categorized into the quadrupole source. The latter induces the unsteady force on the flow, which can be classified into the dipole source. In this paper, the mechanism of noise generation from the turbulence is only investigated as a preliminary study. Stochastic noise source synthesis method is adopted for the analysis of turbulence-induced, i.e. quadrupole noise by throttle at quick opening state. The method consists of three procedures. The first step corresponds to the preliminary time-averaged Navier-Stokes computation with a $k-\varepsilon$ turbulence model providing mean flow field characteristics. The second step is the synthesis of time-dependent turbulent velocity field associated with quadrupole noise sources. The final step is devoted to the determination of acoustic source terms associated with turbulent velocity. For the first step, we used market available analysis tools such as STAR-CD, the trade names of fluid analysis tools available on the market. The steady state flows at three open angle of throttle valve, i.e. 20, 35 and 60 degree, are numerically analyzed. Then, time-dependent turbulent velocity fields are produced by using the stochastic model and the flow analysis results. Using this turbulent velocity field, the turbulence-originated noise sources, i.e. the self-noise and shear-noise sources are synthesized. Based on these numerical results, it is found that the origin of the turbulent flow and noise might be attributed to the process of formulation and the interaction of two vortex lines formed in the downstream of the throttle valve. These vortex lines are produced by the non-uniform splits between the throttle valve and inner cylinder surface. Based on the analysis, we present the low-noise design of the inner geometry of throttle body.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권2호
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• pp.264-270
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• 2011

본 연구는 직렬배열 상태에 놓인 3원주 주위의 유동장 특성을 PIV를 이용하여 파악한 것이다. 실험은 레이놀즈수 Re=$3.0{\times}10^3{\sim}5.0{\times}10^3$ 범위 내에서 수평간격비(P/D)를 P/D=1.25~3.75로 변화시켜가며 행하였다. 각각의 실험 파라메터에서 Strouhal 수, 와도변화, 순간 및 평균 속도벡터 및 속도분포를 측정하였으며 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 3번째 원주 후방에서 측정한 Strouhal 수는 수평간격비 P/D에 따라 크게 3가지 영역으로 구분되며, 각 원주의 후류에서의 흐름 패턴은 이들 영역에 따라 달랐다. 각 원주 후방에서 시간평균 흐름은 거의 정체상태에 있었으며, 그 정체영역의 크기는 1번째, 2번째, 3번째 원주 순으로 작았다. 2번째 원주 전, 후방 영역에서는 받음각 미소 (${\alpha}= {\pm}5^{\circ}$)에 따라 서로 반대방향의 볼텍스가 형성했다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제33권1호
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• pp.95-104
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• 2022

Micro hydropower is a readily available renewable energy source that can be harvested utilizing hydrokinetic turbines from shallow water canals, irrigation and industrial channel flows, and run-off river stream flows. These sources generally have low head (<1 m) and low velocity which makes it difficult to harvest energy using conventional turbines. A horizontal-axis screw turbine was designed and numerically tested to extract power from such low-head water sources. The 3-bladed screw-type turbine is placed horizontally perpendicular to the incoming flow, partially submerged in a narrow water channel at no-head condition. The turbine hydraulic performances were studied using Computational Fluid Dynamics models. Turbine design parameters such as the shroud diameter, the hub-to-shroud ratios, and the submerged depths were obtained through a steady-state parametric study. The resulting turbine configuration was then tested by solving the unsteady multiphase free-surface equations mimicking an actual open channel flow scenario. The turbine performance in the shallow channel were studied for various Tip Speed Ratios (TSR). The highest power coefficient was obtained at a TSR of 0.3. The turbine was then scaled-up to test its performance on a real site condition at a head of 0.3 m. The highest power coefficient obtained was 0.18. Several losses were observed in the 3-bladed turbine design and to minimize losses, the number of blades were increased to five. The power coefficient improved by 236% for a 5-bladed screw turbine. The fluid losses were minimized by increasing the blade surface area submerged in water. The turbine performance was increased by 74.4% after dipping the turbine to a bottom wall clearance of 30 cm from 60 cm. The final output of the novel horizontal-axis screw turbine showed a 2.83 kW power output at a power coefficient of 0.63. The turbine is expected to produce 18,744 kWh/year of electricity. The design feasibility test of the turbine showed promising results to harvest energy from small hydropower sources.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제34권1호
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• pp.76-83
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• 2010

본 연구는 정렬배열 및 엇갈림배열 상태에 놓인 원주군 주위의 유동장 특성을 와법으로 수치계산한 것이다. 계산은 피치 비 Pt/D=1.25~2.0, 레이놀즈 수 Re=$4.0{\times}10^1{\sim}4.0{\times}10^4$의 범위 내에서 각 유동장의 순간 볼텍스 분포, 순간 속도분포를 계산하였다. 정렬배열 및 엇갈림 배열 모두 각 원주의 상방에서는 시계방향의, 하방에서는 반시계방향의 볼텍스가 발생하였다. 각 배열 모두 원주군 후방에서 역류의 발생여부는 피치 비와 레이놀즈 수에 기인하며, 같은 레이놀즈 수에서는 피치 비가 작을수록, 그리고 같은 피치 비에서는 레이놀즈 수가 클수록 원주군 후방에서 역류발생이 쉽게 일어났다. 그리고 그 경계영역은 정렬배열의 경우 피치 비 Pt/D=1.5, 레이놀즈 수 Re=400~4,000, 엇갈림 배열의 경우 피치 비 Pt/D=1.4, 레이놀즈 수 Re=40~400에 존재했다.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권1호
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• pp.10-17
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• 2018

풍력발전기의 효율을 증가시키기 위하여 피치제어가 주로 사용되어 왔으나 피로파괴와 효율의 감소를 일으키는 날개의 국부적인 유동을 제어할 수 없는 단점이 있다. 본 논문에서는 기존의 풍력발전기 블레이드에 합성제트 구동기 모듈을 설치하여 국부 유동을 제어하고 날개의 공력성능을 향상시키고자 한다. 합성제트 구동기는 작은 구멍을 통해 유체를 흡입/분출하여 유동 박리를 지연시켜 공력성능을 향상시킨다. 압전디스크를 사용하여 탈부착이 가능한 합성제트 구동기 모듈을 제작하고 풍동실험을 통해 오리피스 형상과 합성제트 속도에 따른 공력성능을 측정하였다. 직사각형 오리피스 형상을 사용하고 합성제트 속도가 커질수록 날개의 항력이 감소하고 양력이 증가하는 것을 확인하였다.

• 에너지공학
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• 제12권1호
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• pp.35-41
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• 2003

본 연구에서는 배가스의 현열회수를 통해 연소기기의 열효율을 향상시키는 축열연소시스템에서 구형축열체를 이용한 축열기내 열유동을 해석할 수 있는 수치해석 코드를 개발하였다. 이를 통해 축열기내 비정상 열유동을 해석하고 축열기 길이를 포함한 축열기 형상과 축열체 구경에 따른 배열회수와 압력손실의 관계를 파악해 보았다. 수치해석은 1차원 2상 유체역학 모델을 도입하여 MacCormack방식으로 해를 얻었으며, 실험적 경향과 일치함을 알 수 있었다. 개발된 수치코드를 통해 얻은 결론은 축열기 길이가 길고 입자구경이 작으며 축열기내 유체 유속이 빠른 경우에 많은 배열을 회수할 수 있으나 압력손실이 커짐을 알 수 있었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권4호
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• pp.351-357
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• 2013

플립칩 패키징에서 언더필 공정은 칩과 기판 사이를 에폭시로 채워서 본딩하는 공정으로 제품의 신뢰성 향상을 위해 수행되어 진다. 이 언더필 공정은 모세관 현상에 의해서 이루어지는데 유체의 계면과 범프의 배열이 계면 운동에 미치는 영향으로 인하여 공정 중 예기치 않은 공기층을 형성하게 된다. 본 연구에서는 모세관 언더필 유동에서 나타나는 비정상 계면 유동을 가시화하여 범프 배열에 따른 레이싱 효과와 계면의 병합 현상에 대하여 고찰하였다. 그 결과, 플립칩 내부의 범프가 고밀도일수록 유체의 흐름방향과 수직방향의 유동이 더욱 활발하게 진행되어 더 많은 공기층이 형성되었으며, 엇갈린 배열일 경우 직각 배열에 비해 이러한 현상이 더 지배적으로 나타난다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권11호
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• pp.1169-1176
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• 2011

액막류는 레이놀즈수 및 유동 안정성에 의해 파동이 없는 층류액막류, 파동을 동반한 층류 액막류 및 난류액막류로 구분된다. 파동액막류는 강한 비선형성에 의해 매우 복잡하여 기존에는 주로 실험적 연구가 진행되었다. 수치적 해석은 주로 파동이 없는 경우에 국한되었으며 여러 가지 자유표면 해석기법을 이용하여 평균액막두께를 예측하였다. 이 연구에서는 층류액막류의 파동현상을 레이놀즈수 20~1000 범위에서 수치해석하였다. 이 때, VOF 자유표면 해석기법에 기반한 여러 가지 수치방법을 비교 연구하였으며 평균액막두께, 파동속도 및 진폭을 실험결과와 비교하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권2호
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• pp.52-58
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• 2018

유체 유동 시스템에서 히스테리시스 현상은 다양한 산업 및 공학 응용 분야에서 발생하며, 최근 이에 대한 많은 연구가 수행되어 왔다. 이러한 현상은 주로 압력비가 일시적으로 변화하는 과정에서 발생하며 초음속 풍동에 영향을 미칠 것으로 예상되나, 이에 대한 연구는 찾아보기 힘들다. 본 연구에서는 초음속 풍동 내부에서 발생하는 히스테리시스 현상을 수치해석으로 조사하였다. 비정상, 축대칭, 압축성 N-S 방정식을 유한 체적법으로 이산화 하였으며, 난류모델은 Spalart-Allmaras을 적용하였다. 본 연구의 결과로 전압의 증감에 따라, 동일한 압력비에서 발생하는 충격파의 위치가 다르게 나타났으며, 이를 통해 초음속 풍동을 효율적으로 작동시킬 수 있는 최적의 압력비를 찾을 수 있음을 알았다.

• 대한조선학회논문집
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• 제59권6호
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• pp.400-412
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• 2022

This paper provides the results of numerical and theoretical predictions of oil outflows from damaged single-hull and double-hull ships.Theoretical equations derived from the unsteady Bernoulli equation and a CFD method for multi-phase flow analysis were used to estimate the oil outflow rate from cargo tank. The predicted oil outflow rate from a single-hull cargo tank damaged due to grounding and collision accidents showed a good agreement with the available experimental results in both numerical and theoretical analyses. However, in the case of the double-hull conditions, the time variation of the amount of water and oil mixture inside the ballast tank predicted by the theoretical equation showed some different behavior from the numerical results. The reason was that the interaction of the oil flow with the water inflow in the ballast tank was not reflected in the theoretical equations. In the problems of the initial pressure condition in the cargo and ballast tanks, the oil outflow and water inflow were delayed at the pressure condition that the tanks were sealed. When the flow interaction between the oil and water in the ballast tank was less complicated, the theoretical and the numerical results showed a good agreement with each other.