• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권5호
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• pp.605-610
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• 2011

내경이 0.105 m이고 높이가 2.5 m인 삼상(기체-액체-고체) 유동층에서 상대적으로 큰 기포와 작은 기포의 체류량 특성을 고찰하였다. 기체유속(0.01~0.07 m/s), 액체유속(0.01~0.07 m/s) 그리고 입자크기($0.5{\sim}3.0{\times}10^{-3}m$)가 상대적으로 큰 기포와 작은 기포의 체류량에 미치는 영향을 검토하였다. 삼상 유동층에서 이들 두 종류 기포들의 체류량은 동력학적 기체 유출 방법(Dynamic gas disengagement method)에 의해 측정된 각각 기포들에 의한 압력강하 정보로부터 정압강하법(static pressure drop method)에 의해 산출되었다. 기체조절기에 의해 조절되는 건조되고 여과된 공기와 물 그리고 밀도가 2,500 $kg/m^3$인 유리구슬을 각각 기체, 액체 및 고체유동입자로 사용하였다. 삼상유동층에서 이들 두 종류의 기포, 즉 상대적으로 큰 기포와 작은 기포들은 유동층 탑에 유입되는 기체와 액체의 흐름을 정지시킨 후 경과시간에 따른 탑 내부의 압력강하를 측정함으로써 효과적으로 조사하고 분리할 수 있었다. 이들 두 종류의 기포들은 경과시간에 따라 증가하는 압력강하의 기울기가 서로 매우 다르게 나타났다. 실험결과 상대적으로 큰 기포들의 체류량은 기체의 유속이 증가함에 따라 증가하였으나 액체의 유속이 증가함에 따라서는 감소하였다. 그러나, 이들 큰 기포의 체류량은 유동입자의 크기가 변화함에 따라 국부적인 최소값을 나타내었다. 상대적으로 작은 기포들의 체류량은 기체유속 또는 고체입자의 크기가 증가함에 따라 증가하였으나 액체의 유속이 증가함에 따라서는 약간 감소하였다. 이들 두 종류 기포들의 체류량들은 각각 본 연구의 실험 범위 내에서 조작변수들의 상관식으로 나타낼 수 있었다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제16권3호
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• pp.202-210
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• 2013

최근 소득증대로 인해 해양레저에 대한 관심이 높아짐에 따라 해양레저용으로 많이 이용되는 활주형선의 선형설계와 생산에 대한 많은 연구 개발이 필요해지고 있다. 지금까지 수행된 활주형선의 저항에 대한 연구를 분석해본 결과 활주형선은 속도가 빠르고 침수표면적이 매우 작기 때문에 일반 선박과는 다른 저항 특성을 가지고 있음을 알게 되었다. 본 연구는 현재 조선소와 추진기 및 엔진 생산업체에서 유효마력 산정에 널리 활용되는 Savitsky공식을 이용하여 연구대상 활주형선의 전저항을 먼저 계산한 후 이론해석과 풍동실험을 통하여 활주형선 주위에 대한 유동특성을 분석하고 속도와 트림각도 변화에 따른 공기저항, 양력 등을 구하였다. 또한 이 결과를 이용하여 전저항에 대한 공기저항의 비율을 속도와 트림각 변화에 대하여 이론해석결과와 실험결과를 비교하고 분석하였으며 본 연구결과는 좀 더 정확한 유효마력 추정에 활용되어 산출근거를 무시하고 막연하게 고마력 엔진을 장착하는 폐단을 막을 수 있을 것으로 기대된다. 한편 기상 이변으로 인한 자연재해가 증가하면서 온실가스에 대한 관심이 높아지고 있다. 국제해사기구(IMO)에서는 선박의 설계 단계에서 적용되는 에너지 효율 지수(EEDI)와 해상을 운항할 때 적용되는 에너지 효율지수(EEOI)를 제정하여 선박으로부터 배출되는 온실가스를 줄이려 하고 있다. 그러나 이 규정은 총톤수(GT) 400톤 이상의 선박에 적용될 예정이므로 해양레저용 선박과 같은 소형 선박은 대형 선박에 비해 단위 출력 당 온실가스 배출량은 오히려 많지만 이 IMO 규정에 의한 규제를 받지 않는다. 따라서 본 연구는 소형선박인 해양레저용 활주형선의 온실 가스 배출량을 산출함으로써 이에 대한 문제점을 제기하고 소형선박에 적용될 수 EEDI 계산법 제정의 필요성을 제시하였다.

• 한국축산시설환경학회지
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• 제18권3호
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• pp.207-220
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• 2012

본 연구에서 고형침전물이 누적되어 쌓이는 것을 효과적으로 부유시키고 혼합하여 미세한 공기방울이 액비에 접촉함으로서 발효촉진을 도모하고자 폭기식 2류체 제트노즐 설계조건 구명시험을 실시하여 1차 노즐과 2차 노즐 구경비 설정 및 1차 노즐에서의 액체의 적정 유속을 설정하고, CFD 이용 유동해석에 의한 노즐 분사구 위치를 설정하였다. 이 결과를 토대로 가축분뇨 액비저장조 침전물 교반장치를 제작하여 농가에 많이 보급되고 있는 200 ton 규모의 액비저장조에 설치하여 침전물 교반 성능을 평가한 결과는 다음과 같다. 1. 침전물 교반기의 설계조건 구명을 위해 2류체 노즐을 공시하여 시험한 결과 1차 노즐과 2차 노즐의 구경비를 1:2로 한 상태에서 1차 노즐의 유속을 12.3 m/s 이상으로 하여야 기체 기포의 미세화가 가능한 것으로 판단되었다. 2. 컴퓨터유동해석을 한 결과 노즐의 설치간격을 같게 하는 것이 노즐당 담당부피를 같게 설치하는 것보다 효율적인 것으로 분석되었다. 3. 설계요인 시험과 유동해석을 토대로 4개의 노즐이 일자형 관에 설치된 침전물교반 장치를 제작 200톤 저장조에 설치 가동시험을 실시하였다. 먼저, 전체 평균 TS와 VS가 각각 23.4 g/L, 15.5 g/L인데 반하여, 교반 전 40 cm 이상 높이의 TS 및 VS가 평균 21.1 g/L, 13.3 g/L으로 교반기를 가동하지 않는 경우는 많은 고형물이 바닥에 가라앉아 있음을 알 수 있다. 또한, 가동 후 45분이 경과한 후에는 TS와 VS 모두 전체 평균과 동일한 값을 나타내고 있어 침전물들이 충분히 부유되어 혼합됨을 확인할 수 있다. 액체제트 분사교반 45 분후에 평균 23.5 g/L, 15.5 g/L로, 액체-기체 2류체 노즐 사용시 23.6 g/L, 14.9 g/L로 증가한 것은 교반 전에 바닥에 침전되어 있던 고형물들을 부유시켜 교반 혼합하는 것이 가능한 것으로 판단되었으며, 호기발효를 고려하지 않은 균일도 측면에서는 액체제트를 사용한 것이 보다 균일한 것으로 나타났다. 4. 침전물 교반기의 가동주기를 알아보기 위해 가축분뇨의 교반을 중지하였을 때 2시간 후에도 0.4 m 높이에서 TS 및 VS가 증가하고 있어 교반정지 간격을 2시간으로 주어도 교반기 운영에는 큰 지장이 없을 것으로 판단된다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2006년도 에너지.가스.기후변화학회 연합춘계학술대회 및 특별심포지움
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• pp.164-169
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• 2006

본 연구는 가정용 가스 보일러의 배기가스 유동특성을 전산유체역학을 이용하여 정밀 분석하고 CO 검지 장치의 최적화 설계를 결정하는 것을 목적으로, CFD 상용코드 FLUENT 6.2를 이용하였다. 배기가스 포집위치에서 가스 유속의 균일성과 CO농도 검출기에서의 속도가 주요 성능 인자이며 포집기의 위치, 포집구멍의 크기 및 배기가스의 유량을 주요 변수로 선택하였다. 포집기의 위치는 배기부의 상부와 하부인 두가지의 경우이고 두 경우의 배관 높이 차이는 10 mm이다. 포집구멍의 직경 변화는 3 mm, 4 mm 및 5 mm인 세가지 경우이다. 마지막 변수인 배기가스의 유입속도는 20,000 kcal/hr용량의 k사 가스 보일러가 공기비 1.1일 경우에 정상 연소시 0.5 m/s임을 알았고 저부하와 고부하일 경우를 고려해서 0.3 m/s, 0.5 m/s 및 0.7 m/s의 세가지 경우를 변수로 결정하여 총 18가지 형태의 대상을 전산유체 역학을 통해서 분석하였다. 궁극적인 목표였던 배기가스의 균일성은 한가지 경우를 제외 하고는 만족할만한 결과를 얻었기 때문에 CO검지 장치가 위치할 곳에서의 속도 및 포집구멍의 크기가 CO농도 검출기 유속의 주요 인자라 할 수 있다. 결론적으로 포집구멍의 크기가 5 mm인 6가지 경우 중에서 두가지 경우는 검지장치의 유효속도를 초과하였고 포집구멍의 크기가 3 mm인 경우는 검지장치의 유입 속도가 상대적으로 작으므로 포집구멍의 크기는 4 mm가 적합한 것으로 판단하였다.

• 한국가스학회지
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• 제5권3호
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• pp.1-8
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• 2001

본 연구는 한국가스공사에서 운영중인 천연가스 공급관리소의 가스히터를 대상으로 겨울철 히터 가동 중단시, 가스히터 내부의 열전달 매체액 (Bath Water)이 빙점에 도달하는 시간을 계산하여 보수주기에 대한 결정 및 동파 취약 부위에 대한 영향을 판단하기 위해 가스히터의 체적을 고려한 비선형 3차원 전산모사를 수행하였다. 이용된 시뮬레이터는 미국 FLUENT사의 FLUENT V 5.0으로서 열유체 유동해석 범용 Code이다. 본 문제는 열전도에 관한 문제로 에너지 방정식을 푸는 방식으로 진행되지만 가스히터의 체적을 고려한 3차원 계산을 수행하기 위해 현장의 가스히터 형상 및 축적을 거의 유사하게 모델링하였고 표면에서 공기에 의한 대류 (Convection)문제와 단열재 사이의 전달 (Conduction)문제, 히터내부 액체의 자연대류 (Natural Convection) 그리고 배관을 통한 열손실의 문제를 고려한 복합적인 열전달 현상을 분석하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권12호
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• pp.1643-1651
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• 2012

현재 생활문화 수준의 향상과 소득 증대에 따라 환경오염에 대한 관심이 증가하고 있다. 또한, 수질오염에 대한 규제가 강화되어 수질오염 방지 및 하수처리 효율 향상을 위한 연구가 지속적으로 수행되고 있다. 하수처리 효율을 향상시키는 방법 중 하나는 수처리조 내에서 용존산소량을 늘려주는 것이다. 본 연구에서는 용존산소량을 늘려주고, 산소 발생기에서 발생되는 버블의 크기를 작게 만들 수 있는 설계 방안을 제시한다. 마이크로버블 발생노즐로 유입되는 물과 공기의 유동 형태에 따라 선회 및 충돌을 생성시켜 버블의 크기를 미세하게 만들었다. 본 해석결과에서 충돌 방식의 경우 버블의 크기는 목표치를 만족하지 못하였다. 반면 선회를 이용한 노즐에서는 $0{\sim}50{\mu}m$ 사이의 버블이 79.3%를 차지하고 있는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 개발된 마이크로버블 발생노즐은 하수처리 효율을 증대시킬 수 있을 것이다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제24권6호
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• pp.677-683
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• 2016

In this study, the pressures due to air resistances on the models of 1, 2, 3 and 4 as the automotive bodies grafted on various spoilers are investigated through the flow analysis. Model 1 has the flat type and model 2 has the shape that a flat plane is projected. Model 3 is attached with the slanted plate and model 4 has the shape that two slanted plates are installed on both sides. At the flow streams on the models of 1, 2, 3 and 4, the flow velocities are shown to become highest above the roofs of automotive bodies. The maximum flow velocities are also shown at the beginning points at the roofs of car bodies on the side planes of automotive bodies. The maximum pressures of 102,500 to 102,553 Pa as air resistances are shown at the bumpers of the front car bodies. The flow velocities on the inlet and middle planes become nearly same at the models of 1, 2, 3 and 4. But these velocities on the inlet plane at model 2 projected with the spoiler of flat plate become lower than the models of 1, 3 and 4. The air streams throughout the models become uniform at all models. The flow stream is shown most uniformly at model 2 projected with the spoiler of flat plate. But the flow stream is shown most irregularly at model 3 projected with the spoiler of slanting plate. By using the result of this flow analysis, it is thought to reduce the power of car effectively in driving by changing the configuration of automotive spoiler.

• 에너지공학
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• 제2권1호
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• pp.54-67
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• 1993

CC1$_4$/CH$_4$/공기로 이루어진 예혼합 화염에 대한 2종류의 난류반응 모델을 Dow 케미칼사의 3차원 로타리 킬른 소각로에 적용하여 그 타당성을 확인하였다. 첫번째 난류반응 모델은 반응률이 반응물질의 난류혼합 속도에 지배된다는 fast chemistry 모델(모델 1)이고, 두번째 모델은 비평형 난류반응 모델(모델 2)로서 열량이 낮고 화염 억제 작용이 있는 산업폐기물인, CC1$_4$존재에 따른 반응감속을 연소속도 자료에 의해 고려한 모델이다. 수치해석의 결과에 의하면 CC1$_4$의 화염억제 작용을 적절히 고려한 두번째 비평형 난류반응 모델은 Dow 케미칼사 로타리 킬른의 출구에서 실험적으로 나타나는 농도 성층화 현상을 정성적으로 규명할 수 있었으며, CC1$_4$/CH$_4$몰비 변화에 따른 연소반응 지연 양상도 확인할 수 있었다. 기타 두 모델에 대한 비교 및 유동의 결과를 자세히 제시하였다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제15권5호
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• pp.60-66
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• 2012

One of commonly physical phenomena encountered in pump sump systems in which its significant influence to the hydraulic performance of pump system plays an important role in the field of fluid engineering, is the appearance of free surface and submerged vortices. In this paper, a study of the vortices behavior and their formative mechanism of asymmetry is considered in this paper by using numerical approach. The Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) equations and k-omega Shear Stress Transport turbulence model used to describe the properties of turbulent flows, in company with VOF multiphase model, are implemented by Fluent code with multi-block structured grid system. In the numerical simulation, the calculated elevation of air-water interface and vortex core contours are used to classify visually surface vortices as well as submerged vortices. It is shown that the free surface vortex is identified by the concavity of liquid region from the free surface and swirling flow at that own plane. To investigate the distinctive behavior of these vortices corresponding to each given flow rate at the same water level, some numerical testing of them are considered here in such a manner that the flow pattern of surface vortex are obtained similarly to the obtained results from experiment. Furthermore, the influence due to the change of grid refinement and the variation of depth of the concavity are also considered in this paper. From that, these influential factors will be implemented to design a good pump sump with higher performance in the future.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권3호
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• pp.291-299
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• 2010

본 연구에서는 열의 수가 세 개인 원형관 및 종횡비가 고려된 납작관-평판휜 형상의 밀집형 열교환기 내 공기의 유동 및 열전달 특성을 RNG $k-{\varepsilon}$ 난류모델을 적용하여 수치적으로 해석하였다. 수치조건의 범위는 원형관인 경우 1,000<$Re_D_h$<10,000이며, 납작관인 경우 1,000<$Re_{D_h}$<10,000 및 3.06$f\;=\;CRe^m_{D_h}$의 형태로, Colburn j 계수는 $j\;=\;CRe^m_{D_h}$ 형태로 상관관계식을 제시하였다. 이러한 상관관계식은 향후 원형관 및 납작관-평판휜 형상의 열교환기 설계시에 기본적인 자료로 충분히 활용될 수 있을 것으로 판단된다.