• Geomechanics and Engineering
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• 제10권4호
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• pp.387-403
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• 2016

In this paper, an integrated model for the wave (current)-induced seabed response is presented. The present model consists of two parts: hydrodynamic model for wave-current interactions and poro-elastic seabed model for pore accumulations. In the wave-current model, based on the fifth-order wave theory, ocean waves were generated by adding a source function into the mass conservation equation. Then, currents were simulated through imposing a steady inlet velocity on one domain and pressure outlet on the other side. In addition, both of the Reynolds-Averaged Navier-Stokers (RANS) Equations and $k-{\varepsilon}$ turbulence model would be applied in the fluid field. Once the wave pressures on the seabed calculated through the wave-current interaction model, it would be applied to be boundary conditions on the seabed model. In the seabed model, the poro-elastic theory would be imposed to simulate the seabed soil response. After comparing with the experimental data, the effect of currents on the seabed response would be examined by emphasize on the residual mechanisms of the pore pressure inside the soil. The build-up of the pore water pressure and the resulted liquefaction phenomenon will be fully investigated. A parametric study will also be conducted to examine the effects of waves and currents as well as soil properties on the pore pressure accumulation.

• International Journal of Fluid Machinery and Systems
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• 제6권2호
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• pp.87-93
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• 2013

In order to study the effect of the fluid-structure interaction (FSI) on the simulation results, the external characteristics and internal flow features of a diffuser pump were analyzed with a two-way flow solid coupling method. And the static and dynamic structure analysis of the blade was also caculated with the FEA method. The steady flow field is based on Reynolds Averaged N-S equations with standard $k-{\varepsilon}$ turbulent model, the unsteady flow field is based on the large eddy simulation, and the structure response is based on elastic transient structural dynamic equation. The results showed that the effect of FSI on the head prediction based on CFD really exists. At the same radius, the van mises stress on the nodes closed shroud and hub was larger than other nodes. A large deformation region existed near inlet side at the middle of blades. The strength of impeller satisfied the strength requirement with static stress analysis based on the fourth strength theory. The dynamic stress varied periodically with the impeller rotating. It was also found that the fundamental frequency of the dynamic stress is the rotating frequency and its harmonic frequency. The frequency of maximum stress amplitude at node 1626 was 7 times of the rotating frequency. The frequency of maximum stress amplitude at node 2328 was 14 times of the rotating frequency. No matter strength failure or fatigue failure, the root of blades near shroud is the key region to analyse.

• 대한토목학회논문집
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• 제4권1호
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• pp.79-92
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• 1984

Unit Stream Power(USP)의 이론(理論)에 의하여 총유사량해석(總流砂量解析)이 수행(遂行)되어졌다. 부유사(浮遊砂)에 관한 USP함수(凾數)로부터 Einstein의 기준점농도(基準點濃度)와 Stokes의 침강속도(沈降速度)를 적용(適用)하여 $S_R$에 관한 무차원(無次元) USP 방정식(方程式)을 유도(誘導)하였다. 또한 유량(流量)과 Reynolds수간(數間)의 관계식(關係式)을 유도(誘導)하고 USP와의 관계(關係)를 밝혔으며, 양자(兩者)는 서로 밀접(密接)한 관계(關係)가 있음을 보여주었다. $S_R$식(式)의 계수(係數)들을 한강하류부실험자료(漢江下流部實驗資料)와 Mantz의 실험자료(實驗資料)로부터 구(求)하여 우리 나라의 수개(數個) 하천(河川) 관측지점(觀測地點)에 적용(適用)하였다. 이로써 USP는 부유사(浮遊砂)와 $S_R$에 대하여 좋은 상관성(相關性)을 보여주었으며, 이 USP는 난류강도(亂流强度)가 증가(增加)함에 따라 같은 경향(傾向)을 보여 주었다. 본(本) 연구결과(硏究結果)는 총유사량추정(總流砂量推定)에 기여(寄與)될 수 있을 것으로 판단(判斷)된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권4호
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• pp.82-91
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• 2003

이중 충돌형(unlike doublet impinging) 분사기의 직경변화에 따른 혼합특성을 모사 추진제에 의한 실험적인 방법으로 연구하였다. 분사유동은 레이놀즈수 2,500부터 12,000 사이의 난류제트를 사용하였으며, 분사공 직경 비를 1부터 1.5까지 확대시켜 직경변화에 따른 혼합특성을 고찰하였다. 분사공의 형상변수는 최적의 혼합특성을 갖는 설계치로 고정하였으며, 대기압 하의 분사유동장의 공기역학적 영향은 배제하였다. 매개변수로서 운동량비를 사용하여 혼합효율의 변화(mixing doublet impinging)를 고찰하였으며, 패터네이터(patternater)를 사용하여, 연료와 산화제의 국소 질량분포 측정 및 혼합비 분포를 측정하였다. 운동량비와 혼합효율의 상관성을 침투정도로 고려하여 연료와 산화제의 속도비와 혼합효율의 상관성을 고찰하였다. 분사공 직경이 증가됨에 따라 최대 혼합효율점이 운동량비가 증가되는 방향으로 이동함을 보였으며, 연료와 산화제의 속도 비 0.65~0.7영역에서 분사공 직경변화와 무관하게 혼합효율이 최대가 되었다. 또한 혼합효율은 추진제의 분사 충돌 시 상대제트의 침투 깊이 정도에 따라 큰 영향을 받는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.31-43
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• 2001

상용관로에서의 마찰 계수는 관의 종류, 관의 크기에 따라 아주 폭넓게 변한다. 지금까지 여러 연구자들에 의하여 개발된 방법으로 정밀하게 여러 가지 마찰 계수를 산정할 수 있지만 일반적으로 간단한 경우의 해를 구하기 위해서는 반복적인 시산이 요구된다. 지수형 산정식은 양해적으로 그 해를 도출할 수 있으므로 직접적으로 해를 구하는 기법의 발전을 위하여 많이 적용되어 지고 있다. Hazen-Williams 방정식은 여러 다양성을 고려치 않았으며 단지 관의 거칠기 또는 관종에 대하여 고려하는 제한성을 보여주고 있다. 그러나 본 연구에서 사용되어지는 지수형 산정식의 매개 변수들은 폭 넓은 범위의 정밀한 해를 구하기 위하여 관의 크기, 레이놀즈수, 관의 종류를 포함한 다양성을 가질 수 있도록 허용하였다. 또한 상용관 설계를 위한 양해법 산정식을 개발하는데 있어 부차손실을 고려하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.181-193
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• 2000

본 논문에서는 파랑이 존재할 때 모래결위에서의 흐름과 부유사의 거동에 관하여 기술한다. 새로운 수치모형시스템을 구축하였으며 이를 규칙파랑을 이용한 기존 실험실 실험조건과 가상적불규칙파랑조건에 적용하였다. 흐름장 계산은 SMAC 방법에 근거한 프로그램 SOLA를 Kim 등(1994)이 일부 수정하여 제시한 프로그램을 사용하였다. 흐름계산 부모형은 x-z 면에서의 연속방정식과 Reynolds의 운동방정식을 기본방정식으로 한다. 흐름부모형으로 파랑궤적도, 전단응력, 압력의 분포를 계산하였다. 모형실험결과 중 수직방향궤적도는 관측자료와 잘 일치하였다. 퇴적물이동 부모형은 부유사의 이류확산을 나타내는 식을 기본방정식으로 한다. 수치기법은 분리기법을 이용하며, 모래결 표면으로부터 퇴적물이 연행되어 유체내로 투입된다. 규칙파랑 실험조건에 수치모형을 적용한 결과, 부유사농도의 연직분포가 Deltaflume의 실험자료와 유사하게 재현되었다. 가상적인 불규칙 파랑조건에 모형을 적용한 결과 부유사농도의 높게, 부유사확산 범위가 더 넓게 예측되었다.

• Tribology and Lubricants
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• 제34권5호
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• pp.169-174
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• 2018

A multi-stage compressor (MSC) is comprised of several impellers installed in the pinion gear shaft driven by a main bull gear. In the pinion shaft, a thrust collar (TC) is installed to support the thrust load. The TC makes the lubrication system simpler in the MSC; therefore, it is widely used in similar kinds of machinery. Typically, TCs are installed on both sides of the bull gear and pressure is developed in the lubricated area by creating a taper angle on the TC and bull gear surface. In the current study, we developed a numerical analysis model to evaluate the performance of the TC considering its design parameters. We sloved the Reynolds equation using the finite element method and applied the half Sommerfeld condition to consider cavitation. Based on the pressure calculated in the lubricated area, we calculated the power loss and minimum film thickness. In addition, we calculated stiffness and damping using perturbation method. We performed parametric studies using the developed model. The results of the analysis show that the maximum pressure presents in the center area of the TC and it increases with the taper angle. The area over which pressure is developed decreases with the taper angle. The results also show that there is an optimum taper angle providing minimum power loss and maximum film thickness. Additionally, the stiffness and damping decrease with the taper angle. As the applied load increases, the power loss increases and the minimum film thickness decreases. However, the stiffness and damping increase with the applied load.

• 전기학회논문지P
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• 제60권2호
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• pp.82-90
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• 2011

The small precision spindle motors in the high value-added products including the visible home appliances such as DLP projector require not only the energy conversion devices but also high efficiency, low vibration and sound operation. However, the spindle motors using the conventional ball bearing and sintered porous metal bearing have following problems, respectively: the vibration by the irregularity of balls and the short motor life cycle by the ball's abrasion and higher sound noises by dry contact between shaft and sleeve. In this paper, it is proposed that the spindle motor with a fluid dynamic bearing is suitable for the motor to drive the color wheel of the DLP(digital lightening processor) in the visible home appliances. The proposed spindle motor is composed of the fluid dynamic bearing with both the radial force and the thrust force. The fluid dynamic bearing is solved by the finite element analysis of the mechanical field with the Reynolds equations. The magnetic part of spindle motor, which is a type of Brushless DC Motor, is designed by the electro-magnetic field analysis coupled with the Maxwell equation. And the load capacity and the friction loss of fluid dynamic bearing are analyzed to bearing clearance variation by the fabrication error in designed motor. The design of the proposed motor is implemented by the load torque caused by the eccentricity and the unbalance of the fluid dynamic bearing when the motors are fabricated in error. The prototype of the motor with the fluid dynamic bearing is manufactured, and experiment results show the vibration, sound, and phase current at no load and color wheel load of the motors in comparison. The high performance characteristics with the low vibration, the low acoustic noise and the optimal mechanical structure are verified by the experimental results.

• 대한조선학회논문집
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• 제54권6호
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• pp.470-475
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• 2017

Since the intake air of gas turbine engine of marine purpose contains water particles, inertial separator for separating the air and water particles are provided. Saw type and wave type separator are now used to separate inflow water particle from the gas. In this paper, the design parameters of saw type separator are studied by numerical simulations. Using the commercial CFD program, Star-CCM+, Lagrangian-Eulerian method was used to perform the analysis of two phase flow of the mist in the air. This method solves Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations in Eulerian framework for the continuous phase, while solves equation of motion for individual particles in Lagrangian framework. Lagrangian multiphase method was applied to monitor the particles of different sizes and shapes and to verify collision between particles by chasing particles. Water particles were injected through injectors located at the inlet of the separator and escape mode was used which assumes that the particles attached on the surface of inertial separator were removed from the simulation, effectively escaping the solution domain. Through the numerical computations with the inlet condition of constant water particle size in the wetness fraction of 85%, efficiency of eliminating the water particle and the pressure drop between the inlet and outlet were examined.

• 한국습지학회지
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• 제18권1호
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• pp.84-93
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• 2016

해양과 육지 사이에 있는 연안습지는 연안의 수질을 개선하고 다양한 생물의 자연적인 서식처로 이용될 뿐 아니라 연안침식을 억제하는 기능을 가지고 있다. 연안식생은 외해에서 입사하는 파에너지 또는 폭풍해일을 감소하며 해저 안정화를 통해 습지를 유지하는 기능을 가지고 있다. 식생에 의한 파랑감쇠의 특성을 위해서는 식생과 파랑의 역학적 과정의 검토가 필수적이며 이를 통해 연안과정이나 연안의 동수역학적 특성을 이해할 수 있다. 본 연구에서는 파랑조건 이외에 식생형태에 따른 파랑감쇠 특성을 정량화하기 위해 수리실험을 통해 검토하였으며, 식생모형은 강성식생을 대상으로 규칙파가 작용하는 경우에 대해 파악하였다. 파형경사 ak와 상대수심 kh에 따른 수면위로 돌출된 식생에 대한 파랑감쇠를 검토하기 위하여 수리실험과 수치해석을 수행하였다. 실험결과에 대한 파고감쇠는 Dalrymple et al.(1984)의 파고감쇠식을 통해 식생에 의한 파고전달율, 감쇠율 및 항력계수를 해석하였다. 실험결과 식생에 작용하는 항력계수는 Reynolds수 보다는 Keulegan-Carpenter 수와 상관성이 있고, 파형경사가 증가할수록 파고감쇠율이 증가하고 있음을 확인하였다.