• 한국유체기계학회 논문집
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• 제18권1호
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• pp.65-71
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• 2015

The purpose of this study is to investigate cavitating flow of the multistage centrifugal pump. Cavitation is observed in the impeller leading edge and trailing edge of the suction area. Head coefficients are measured under different flow operating conditions. The Rayleigh-Plesset cavitation model is adapted to predict the occurrence of cavitation in the pump. The two-phase gas-liquid homogeneous CFD method is used to analyze the centrifugal pump performances with two equation transport turbulence model. The simulations are carried out with three different flow coefficients such as 0.103, 0.128 and 0.154. The occurrence of cavitation described according to water vapor volume fraction. The head versus NPSH (Net Positive Suction Head) also measured using different flow coefficients. Development of cavitation in the centrifugal pump impellerI is discussed. It is showed that the simulation represents the head drop about 3%.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2011년 춘계학술대회논문집
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• pp.20-24
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• 2011

In this paper, numerical simulation of cavitation flow for modified NACA66 hydrofoil was made by using the multi-phase RANS equation based on pseudo-compressibility. The Homogeneous mixture model comprised of the mixture continuity, mixture momentum and liquid volume fraction equations was utilized. A vertex-centered finite-volume method was used in conjunction 2nd-order Roe's FDS to discretize the inviscid fluxes. The viscous fluxes were computed based on central differencing The Spalart-Allmaras one equation model was employed for the closure of turbulence. Reasonable agreements were obtained between the calculation results and the experiment for pressure coefficients on the hydrofoil surface.

• 지질공학
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• 제3권2호
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• pp.149-165
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• 1993

지하매질의 유동특성을 알기 위한 직접적인 방법은 아직도 현장수리시험에 의존하고 있다. 열극암반에서 유동모델의 개념정립을 위하여는 열극체계분포와 특히, 수리시험해석결과가 중요시되고 있다. 국내에서 수행되고 있는 수리시험은 조사공구간별에 따른 수리전도도를 방사상의 정상류로 가정하여 결과를 해석하고 있다. 또한 시험대상 매질을 균질한 대수층 또는 단순한 기하학적 형태의 매질로 간주하며 구간별 투수량계수는 시험구간을 가로지르는 각 열극의 투수량계수의 합과 같다고 가정한다. 국내 기존의 수리시험 및 해석방법으로는 수리학적 경계면의 영향(boundary effects)이나 유동로의 기하학적 형태(flow geometry)에 대한 자료를 얻기가 힘들며, 일정한 조사공 주변을 벗어나면 투수성열극의 연결성에 대한 정보를 구할 수 없다. 열극특성을 고려한 지하수유동 해석을 위하여 단일공 정압주입시험을 실시하였으며, 비정상류해석방법을 통하여 유동차원(flow dimension)에 대한 분석을 시도하였다. 시추시에는 단일패커시험을 일정구간별로 시행하였으며, 조사공의 시추후에는 이중패커에 의한 구간별 시험을 실시하였다. 비정상류해석으로 구한 수리전도도값은 정상류해석의 결과와 큰 차이(10배 이내)는 없었으나, 정압하에서 도출된 유동량변화곡선에서 유동차원분석이 가능하였다. 상부구간(<10m 깊이)의 단일 및 이중패커시험결과는 모두 정상류의 유동차원이 나타났으며, 이는 영향반경의 경계면이 open system임을 알 수 있다. 15m 깊이에서 도출된 유동량변화곡선은 1차원 유동상태에서 3차원(구상유동)으로 변화하였다. 하부구간(25m 깊이)의 시험결과는 closed system 특성이 관찰되었으며, 이는 조사구간에서 연결된 열극이 수리적으로 격리되어 있음을 알 수 있다. 현장수리시험으로부터 보다 많은 자료를 도출하기 위하여는 무엇보다도 수리시험장비의 보완이 필요하다. 특히 조사구간을 완벽하게 분리할 수 있는 패커장비와 미세한 유동량변화를 계측할 수 있는 유량계의 확보가 필수적이며, 조사구간의 압력변화를 자동기록할 수 있는 계측기기가 필요하였다.

• 터널과지하공간
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• 제30권4호
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• pp.320-334
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• 2020

본 수치해석연구에서는 국제공동연구프로젝트 DECOVALEX2019의 Task B의 일환으로 PFC3D를 기반으로한 수리역학연계모델을 개발하여 스위스 Mont Terri 지하연구시설에서 수행된 단층의 유체주입으로 인한 슬립시험을 모사하였다. 이를통해, 개발한 PFC3D 수리역학연계모델이 가진 한계점과 향후 보완할 점을 검토하고자 하였다. PFC3D를 기반으로한 3차원 입자결합모델 내 공극-유동통로모델을 생성하였으며 이를 사용하여 Mont Terri Step 2 단층내 유체주입실험을 모사하였다. 모델링결과 단층대를 따라 주입유체의 유동에 의한 단층대의 변형을 확인하였지만, 관측정에서의 시간에 따른 수압변화는 현장측정치와 부분적으로 일치하는 경향을 확인하였다. 현장측정 관측수압은 초기 유체주입 압력증가에 거의 변화를 보이지 않고 주입수압이 최대치에 도달할때쯤 급격한 증가를 보이는반면, 모델링에서는 주입압력이 증가함에 따라 관측수압도 부드럽게 증가하는 경향을 보였다. 이러한 부분적으로 일치하는 결과의 원인으로는 Mont Terri 현장의 단층을 모사하는 방법에 기인하는 것으로 판단하다. PFC3D에서는 단층을 손상대와 코어균열의 조합으로 모사하였고 단층대의 두께가 약 2 m로 주입유체가 단층대를 통해 유동하도록 모사하였기에 현장에서의 주입유체의 단층내 유동보다 그 유동범위가 크게 모사되었다고 판단한다. 또한, 현장단층에서와 같이 단층내부에 존재하는 충진물질로 인해 단층내 수리유동이 제한되어 국부적으로 과잉공급수압이 형성될 수 있는 기재를 모사하지 못한 점 또한 모델링 결과와 현장측정결과가 부분적으로 일치하는 원인일 수 있다. 단층변형의 경우는 모델링결과와 현장측정결과 유사한 수준으로 일치하는 결과를 확인하였다. 수치모델을 변형하여 단층대의 두께를 감소시키고 단층내 충진 물질의 비균질적인분포를 모사할 수 있는 방법론에 대한 후속 연구를 통해 PFC3D 수리역학연계모델의 유체주입으로 인한 단층활성화 연구로의 적용성을 향상시키는 것을 제안하고 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권3호
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• pp.1003-1010
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• 2013

본 연구에서는 식료품의 진열과 보관에 사용되며 전시효과가 우수한 냉기 강제순환식 쇼케이스의 성능을 예측하는 프로그램을 개발하였다. 압축기의 성능해석에는 제조사에서 제공한 성능선도를 사용하였고 모세관 내 압력손실은 균질유동 모델을 사용하여 계산하였다. 증발기와 응축기는 미소체적으로 구분하여 에너지 균형을 고려하였고 관내측과 공기측 열전달계수는 적절한 상관식으로부터 구하였다. 압축기로 3/4 마력급 왕복동식 2개를 사용하고, 팽창장치로는 내경 1.6 mm의 모세관을, 응축기와 증발기로는 상호 공유형태의 핀-튜브 열교환기를 적용한 쇼케이스 시제품에 대해 성능시험을 수행하고 시험결과와 비교했을 때, 본 프로그램은 시제품의 증발 온도와 응축 온도를 적절히 예측함을 확인하였다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2007년도 추계 학술대회논문집
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• pp.249-257
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• 2007

A high resolution numerical method aimed at solving gas-liquid two-phase flow is proposed and applied to gas-liquid two-phase shock tube problem. The present method employs a finite-difference 4th-order Runge-Kutta method and Roe's flux difference splitting approximation with the MUSCL TVD scheme. By applying the homogeneous equilibrium cavitation model, the present density-based numerical method permits simple treatment of the whole gas-liquid two-phase flow field, including wave propagation and large density changes. The speed of sound for gas-liquid two-phase media is derived on the basis of thermodynamic relations and compared with that by eigenvalues. By this method, a Riemann problem for Euler equations of one dimensional shock tube was computed. Numerical results such as detailed observations of shock and expansion wave propagations through the gas-liquid two-phase media and some data related to computational efficiency are made. Comparisons of predicted results and exact solutions are provided and discussed.

• 한국가시화정보학회지
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• 제9권3호
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• pp.59-64
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• 2011

In this study the change of free surface vortex is expressed through the time volume fraction using multiphase unsteady condition in sump, because in previous studies of the pump sump did not represent the behavior of the free surface vortex exactly due to the reason it was calculated using single phase and steady condition. The reliability of the computational analysis is verified through comparing experimental results with that of present numerical analysis. Homogeneous free surface model is used to apply interactions of air and water. The results show that the free surface vortex can be identified on the isotropic surface at air volume fraction 1%~5%. The vortices make an air column from the free surface to the sump intake and are created and destroyed repeatedly. The behavior of free surface vortex at numerical analysis is quite similar to experimental test. The result of vortex motion according to time, works on a cycle.

• 터널과지하공간
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• 제33권1호
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• pp.57-69
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• 2023

본 연구에서는 2차원 수리-역학적연계 개별요소모델링(DEM)을 사용하여 네델란드 그로닝엔(Groningen) 천연가스전 저류층의 유발지진을 모사하였다. 수치해석 코드는 ITASCA社의 상용프로그램인 PFC2D (Particle Flow Code 2D)를 사용하였으며 본 수치해석 연구에 적용하기 위해 수리-역학적 연계 모델 외 1) 비균질 저류층 압력분포 초기화, 2) 비선형 압력-시간이력 경계조건, 3) 국소 응력 분포 계산 등의 개별모듈을 추가개발, 적용하였다. 그로닝엔 가스전에 분포하는 복잡한 단층 형상을 포함하는 40 × 50 km² 크기의 2차원 모델을 생성하였고, 1960년부터 2020년까지 약 60년 동안의 가스생산, 즉 압 력저하로 인한 단층의 파괴거동을 모사하였다. 유발지진의 시공간적 발생을 수치해석모델로 재현하였고 그 발생 메커니즘을 규명하였다. 또한 저류층 압축으로부터 지표에서의 지반침하의 분포를 예측하였고 그로닝엔에서의 실측자료 사이에 유사성을 확인할 수 있었다. 이를 통해 본 연구에서 소개한 2차원 수리-역학적연계 개별요소모델링(DEM)의 복잡한 지질조건과 수리-역학적 연계 프로세스에 의한 단층거동을 구현할 수 있는 툴(tool)로서의 활용성을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제18권5호
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• pp.55-65
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• 2002

소성흐름을 발생시키는 측방유동 가능지반내에 설치된 매설관에 작용하는 토압에 대한 메카니즘을 규명하기 위해 파괴형상실험을 실시하고, 파괴형상실험을 토대로 지반변형속도를 고려하기 위해 Maxwell 점탄성 모델을 적용한 토압산정식을 제안하였다. 직접전단실험으로 구한 점성계수와 내부마찰각과 상재압을 고정하여 이론식으로 도출해낸 점성계수가 잘 일치하고 있음을 확인하였고 모형실험결과와 이론식에 의한 토압은 지반변형속도에 영향을 받으며 비교적 일치하며 지반변형이 없는 경우에도 정지토압을 받음을 알 수 있다. 또한, 지반의 지지력은 점성토에서는 관입전단파괴시의 값과 거의 일치하였다. 또한, 매설관 주변지반의 파괴모드는 매설관직경과 무관하게 지반변형속도에 영향을 받으며 작용토압은 균질한 지층의 경우 선형적으로 증가하고 조립질에 가까울수록 선형적 감소치를 보이므로 매설관주변지반의 매립재를 이용하여 매설관주변의 토압을 경감시킬 수 있음을 알 수 있다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권5호
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• pp.628-636
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• 2019

다양한 산업 공정에서 배관은 각 단위공정 사이의 연결 매개체의 역할을 하며, 내부의 유동에 있어 필수적인 장치이다. 따라서 배관의 최적설계는 안전과 비용의 측면에서 매우 중요한 문제이며, 설계 시 필수적인 사항은 배관 내 압력강하 및 유속, 배관 지름 등을 결정하는 일이다. 본 연구에서는 배관 지름 및 유속이 정해졌을 때 발생하는 압력강하, 배관의 압력강하 및 유속이 정해졌을 때의 배관 지름, 배관 지름 및 압력강하가 정해졌을 때의 유속을 결정하는 소프트웨어를 개발하였다. 배관 내 유동을 단일 상 흐름, 균질 2 상 유동, 분리 2 상 유동으로 구분하였으며 이에 따라 적절한 계산 모델을 적용하였다. 파이프의 재질 및 상대 거칠기, 유체의 물성치, 마찰계수의 계산을 위한 시스템 라이브러리를 구축하여 사용자의 입력을 최소화하였다. 배관 재질에 따른 가격 라이브러리를 구축하여 단위 길이당 배관 투자 비용의 산출을 가능하도록 구성하였다. 이러한 모든 기능은 사용자 편의를 위한 그래픽 사용자 인터페이스를 이용한 통합 환경에서 구현할 수 있으며, C# 언어를 개발 언어로 사용하였다. 소프트웨어의 정확도를 문헌 자료와 실 수행 과제의 예제를 통하여 검증하였으며 단일 상의 경우 1% 미만, 2 상의 경우 최고 8.8% 정도의 차이를 보였으며, 이에 따라 개발된 소프트웨어가 실제 공정의 계산에 유용하게 쓰일 수 있음을 알 수 있었다.