• 한국항공우주학회지
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• 제34권4호
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• pp.1-10
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• 2006

비정상 공기역학적 해석코드와 동역학적 해석 프로그램이 연계된 코드를 이용하여 단분리 시스템의 유동해석과 함께 분리과정의 거동을 해석하였다. 본 연구는 일단 추진 모터를 가진 장거리 미사일 단분리과정 만을 연구대상으로 하였다. 연구의 목적은 이러한 단분리 시스템의 안전성과 신뢰도를 검증하기 위해 단분리 과정에 대한 비정상 동역학 시뮬레이션을 수행하였다. 특히 비행 중 받음각 요란에 의한 자유흐름 조건의 변화에 대해서도 시뮬레이션을 수행하여, 받음각 요란이 단분리의 안정성과 신뢰도에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 해석코드는 병렬화 된 중첩 정열격자계를 사용하여 비정상 초음속 오일러 코드로 공기역학적 해석을 한 후, 이 결과를 6자유도를 갖는 운동방정식의 입력 데이터로 하여 동역학적 시물레이션을 수행하였다.

• 한국융합학회논문지
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• 제10권11호
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• pp.321-326
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• 2019

대중교통의 이용량이 증가해 감에 따라 그 중 자동차의 연비를 올리기 위하여 많은 연구들이 수행되고 있다. 본 연구의 목표는 자동차의 3가지 모델을 통해 자동차의 연비를 높일 수 있기 위하여 전방 차체를 설계하고자 하는 것이다. 모든 모델들은 CATIA 프로그램으로 설계되었고 ANSYS 프로그램으로 자동차의 외부 공기에 대한 유동해석을 모델별로 수행하였다. 시속 90km/h의 운행 속도에서는 차체가 길쭉할수록 공기의 저항을 덜 받아 연비를 높일 수 있는 효과가 있다고 사료된다. 본 연구를 통하여 기차의 효율성을 극대화할 수 있는 자동차의 전방 차체를 설계하는데 도움이 될 수 있다. 본 연구에서의 자동차 내부에 있는 라디에이터 위치에 따른 유동 해석에 관한 설계 데이터를 이용함으로서 실제적인 자동차에서의 부품에 융합하여 그 미적 감각을 줄 수 있다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권9호
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• pp.837-845
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• 2013

공기부양 펌프는 액체 내 공기부양 효과에 의해 양수 조작이 어려운 액체 및 액체 내의 침전물을 손상 없이 토출할 수 있는 장점을 가지고 있다. 이러한 장점을 이용하여 DCFC(Direct Carbon Fuel Cell)에서 고온의 용융된 연료를 혼합 및 순환시키기 위해 공기부양 펌프를 적용할 수 있다. 이를 위한 연구의 일환으로 공기부양 특성을 파악하기 위한 기초 실험을 수행하였다. 본 실험에서는 공기부양 펌프 시스템을 구축하여 저수통 내에 모사 액체로 물을 채우고 관(tube)을 삽입한 후, 관 하단부에 가스유량을 공급하여 상단부의 토출유량을 측정하였다. 설계 인자로서 관직경과 잠수비를 변경하면서 이에 맞는 공기유량을 공급하였고, 정해진 각 조건에서 생성된 관 내부의 기포(bubble) 형상을 디지털 카메라로 촬영, 그 형상을 네 단계로 구분하였다. 펌프의 성능을 이론식을 모델링하여 실험 데이터와 비교하였고, 토출 유량을 측정하여 물이 토출되는 시작점인 가스유량과 전체 유량비와의 상관관계를 분석하였다.

• 한국항공운항학회:학술대회논문집
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• 한국항공운항학회 2015년도 추계학술대회
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• pp.35-38
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• 2015

본 연구에서는 스포츠급 경항공기 모형의 공력 특성을 공군사관학교 아음속 풍동에서 측정하였다. 풍동시험은 유속 40m/s에서 이전 모델과 최근 공력성능 향상을 위해 보완된 모델에 대해 비교 실험 수행하였으며, 정확한 데이터를 얻기 위하여 흐름각 효과, 벽면효과, 지지대 간섭효과를 보정하여 공력계수를 산출하였다. 실험 결과, 두 모델의 항력계수와 양력계수가 전체적으로 유사한 경향성을 보이나 고받음각에서의 양력특성의 차이가 발생하였다. 또한 실제 비행 시의 레이놀즈 수 유동을 모사하기 위하여 Trip strip의 영향에 대하여 실험하였다. 그 결과 Trip strip을 부착하였을 경우 항력계수가 증가하고 최소항력받음각이 낮아지는 결과를 획득하였다.

• 에너지공학
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• 제29권3호
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• pp.97-102
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• 2020

본 연구에서는 화재가 발생하였을 때 작동되는 옥외형 피난계단 구조물이 태풍에 따른 풍압이 작용하였을 때 내구성을 검증하기 위하여 단방향 유동-구조 연성해석을 진행하였다. 이를 위해, 피난계단 구조물 주위에 대한 유동장을 정상상태로 유동해석을 수행하였고, 이러한 해석결과를 구조해석을 위한 입력 데이터로 사용하여 구조응력, 변형량, 피로수명 등의 계산을 통해 내구성을 분석하였다. 유동해석 결과, 피난계단 구조물 형상에 따라 공기에 의한 유동 흐름이 다르게 나타났으며, 이러한 유동속도 분포는 구조물 표면에 전압력으로 작용하였다. 또한, 이러한 전압력에 의해 계산된 구조해석 결과, 최대응력값으로 계산된 안전율이 허용치 이상으로 나타났으며, 피로수명과 변형량 분석을 통해 내구성을 입증하였다.

• 대한기계학회논문집 C: 기술과 교육
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• 제2권2호
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• pp.73-80
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• 2014

상기도 내의 약물 전달을 알아보기 위하여 구강 호흡 시 공기유동에 대한 수치해석을 수행하였다. 상기도는 구강과 후두, 기관과 기관지로 구성되어 있다. 정밀 촬영한 CT 데이터로부터 의료영상 소프트웨어(Mimics)를 이용한 구분(segmentation)과 세심한 표면처리를 통하여 해부학적으로 정확한 모델을 만들 수 있었다. 이 3차원 컴퓨터 모델을 이용하여, 구강에서 기관지의 2번째 분지까지 이르는 유로의 수치 모델을 제작하였다. 수치해석은 상용 소프트웨어인 ANSYS/Fluent를 이용하여 계산하였다. 본 연구에 사용된 모델은 노즐이 부착되지 않은 상태에서 초당 250 mL를 흡입하는 정상 구강호흡 모델과 입구에 각각 20 mL/s, 40 mL/s, 60 mL/s의 유량을 갖는 노즐을 장착한 모델을 사용하였다. 전산 유동가시화 결과로부터, 노즐의 유량을 증가시킬수록 선회류의 발생 정도가 증가하여 구강 내 약물의 잔류 량은 증가하지만, 기관/기관지에 약물 도표는 균일하게 나타났다.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권6호
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• pp.8-16
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• 2003

3차원 비정상, 비압축성 Navier-Stokes 방정식 해석코드를 이용하여, 초소형 비행체 주위에 형성되는 저 레이놀즈수 유동장의 공력 특성을 연구하였다. 비정상 유동장의 효율적인 계산을 위하여, 개발된 코드는 MPI 프로그래밍 기법을 이용하여 병렬처리 하였으며, single partitioning 방법을 적용하여 3차원 형상에 대한 multi-block 격자계를 효율적으로 해석 하였다. 비교적 형상이 복잡하지 않은 초소형 비행체 주위 날개에 대해 해석한 후 초소형 비행체 전 형상에 대해 받음각을 변화시키며 공력계수 및 정안정성을 살펴보았다. 해석 결과, 서울대학교 미소공기역학실험실에서 수행한 아음속 풍동 실험데이터와 비교하여 보았을 때 대체로 잘 일치하였으며, 개념 설계한 비행체가 공기역학적으로 정안정성을 갖고 있음을 보일 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권6호
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• pp.485-496
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• 2015

본 논문은 와류 유동이 존재하는 케로신/공기 화염 자발광 특성을 실험적 접근방법으로 수행한 연구이다. 한국형 발사체 액체로켓엔진에 적용되는 Jet A-1 을 사용하였고, 와류 세기 영향을 파악하기 위해 세 가지의 스월러를 적용해 실험을 진행하였다. 와류 세기, 연소 공기온도 변화에 따른 화염 자발광을 분광기를 활용하여 계측하였다. 자발광 스펙트럼에서 $OH^*$, $CH^*$, $C_2{^*}$등의 라디칼에 의한 화학발광 특성을 파악하였다. 케로신 화염의 화학발광 세기는 와류 세기에 민감한 반응을 보였으며, 연소 공기온도에 의한 영향은 적게 받았다. 특히 $C_2{^*}$ 화학발광 방출 세기는 와류 세기와 당량비 변화에 민감하게 반응하였다. 화염 특성을 파악하기 위해 각 라디칼 세기 비로 데이터를 분석한 결과, $I_{OH^*}/I_{CH^*}$ 화학발광 세기 비는 공기 유량 변화에 의한 당량비 변화를 지시하기가 적합하며, $I_{C_2{^*}}/I_{CH^*}$ 화학발광 세기 비는 연료 유량변화에 따른 당량비 변화를 지시하기에 적합하였다.

• 터널과지하공간
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• 제22권3호
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• pp.173-180
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• 2012

본 연구에서는 방사성 폐기물 처분장 설계 시 필요할 수 있는 공기 유동 방향의 제어에 이점을 가진 Diagonal 환기 회로에 대해서 연구하였다. 연구 결과, Diagonal 환기 회로에서도 Diagonal 갱도(Branch)로 유입시킬 공기량과 공기 유동 방향을 미리 정한다면 다른 직 병렬 회로와 마찬가지로 수식이나 프로그램에 의한 공기량을 산정할 수 있음을 알 수 있었다. 이를 적용하기 위해 앞으로 처분될 고준위 방사성 폐기물의 추정 데이터를 통해 Diagonal 환기 회로와 병렬식 환기 회로가 적용된 고준위 방사성 폐기물 처분장의 설계안을 마련하였다. 마련된 설계안 별 비교 및 예상 운영 결과를 얻기 위해서 환기 네트워킹 프로그램인 Ventsim 프로그램을 통해 환기 네트워크 시뮬레이션을 수행하였다. 그 결과 저항 증가가 큰 수치로 발생할 것으로 예상되었던 Diagonal 처분장은 병렬식 환기 회로가 적용된 처분장과 비교하였을 때, 팬 압력은 1570 pa, 총 유량 84 $m^3/s$, 팬 효율 76.4%, 팬 소요 전력 181.2 kW 및 연간 팬 운영 비용 178,710,838원으로 압력과 유량값에서 최대 8% 정도의 차이를 보였고, 운영 비용 측면에서는 1.5%의 차이를 보였다.

• 에너지공학
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• 제24권1호
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• pp.114-122
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• 2015

수평 성층류 2상 유동에서 기체의 속도가 액체의 속도보다 상대적으로 큰 고유속 유동조건에서는 불규칙한 파형들이 생성되고 이때 상 경계면에서는 액적이탈이 발생한다. 한국원자력연구원(KAERI)에서는 이러한 상 경계면에서의 액적이탈 현상을 기구학적으로 예측하기 위하여 전단력, 표면장력, 그리고 중력 항으로 구성되는 새로운 액적이탈 모델을 제시하였다. 그러나 이 액적이탈 모델 내부에는 아직 결정되지 않은 모델 계수가 존재한다. 모델 계수를 결정하기 위해서는 두 상 사이의 계면파 특성과 관련되는 물리변수들에 대한 실험데이터의 확보가 필요하다. 주요 물리변수들에는 파의 기울기, 파의 빗변길이, 파의 속도, 파의 주파수, 그리고 파장이 있다. 본 연구에서는 계면파 특성과 관련된 주요 물리변수들을 측정하기 위하여 폭 40 mm, 높이 50 mm, 길이 4.2 m의 수평사각유로에서 가시화실험을 수행하였다. 실험은 1기압의 물-공기 성층류 유동에서 액적이탈이 발생되는 조건에서 수행되었다. 본 실험에서 계면 형상을 2차원적으로 가시화하고 계면파에서 국소적인 물속도 분포를 측정하기 위하여 유로 측면에서 PIV기법을 적용하였다. 추가적으로, 가시화실험을 통해 획득한 계면 이미지로부터 측정된 계면 높이를 검증하기 위하여 평행 와이어 전도도 센서를 개발하였다. 가시화방법과 센서를 통해 측정된 수위를 비교한 결과, 두 가지 방법론에 의해 측정된 수위결과가 잘 일치함을 확인하였다. 최종적으로 개발된 측정기법을 적용하여 액적이탈 조건에서 계면파 특성과 관련된 주요 물리변수들을 측정하였다.