• 대한토목학회논문집
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• 제9권4호
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• pp.135-143
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• 1989

깊이 32m인 심층포기장치에서 기포(氣泡)의 형태(形態)와 거동(擧動)에 관하여 실험연구(實驗硏究)를 실시하였다. 연구(硏究) 결과(結果)에 의하면, 심층포기장치의 하향관(下向管)에 설치된 0.06cm의 단일(單一) 오리피스경(經)에서 발생되는 기포(氣泡)의 구체적(球體積) 상당경(相當經)(Dv)은 0.422-0.722cm이고 기포(氣泡)의 형상(形狀)은 타원체(橢圓體)이었다. 기포(氣泡) 체류량(滯留量) 기(氣)-액(液) 접촉면적(接觸面積)은 심층포기장치의 수심(水深) 증가(增加)할수록 감소(減少)하였으며, 기포(氣泡)의 하강속도(下降速度)는 액체(液體)의 순환(循環)유속보다 작고, 기포(氣泡)의 상승속도(上昇速度)는 액체(液體)의 순환(循環)유속보다 약간 크게 나타났다. 심층포기장치내의 기포분포(氣泡分布)는 거의 대수정정규분포(代數定定規分布)를 나타내고 있으며, 또한 기포(氣泡)의 갯수는 수심(水深)이 증가(增加)할수록 감소(減少)하며, 하향관(下向管)이 상향관(上向管)에 비하여 많았다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2010년 춘계학술대회논문집
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• pp.376-379
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• 2010

Bubble rising phenomenon is widely founded in many industrial applications such as a stream generator in power plant. Many experimental and numerical researches have been already performed to predict dynamic behavior of the bubble rising process. Recently numerical approaches are getting popular since it can offer much detailed information which is almost impossible to obtain from the experiments. Rising bubble could penetrate through the top free surface which makes the problem much more complicate in addition to the phase changing effect even with latest numerical techniques. In this paper, the top free surface effect on rising bubble has been investigated. The gas-liquid interface was explicitly tracked using high-order Level Contour Reconstruction Method(LCRM) which is a hybridization of Front-Tracking and Level-Set method. Break-up behavior of rising bubble at free surface showed different characteristics with initial diameter of bubble.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2011년 춘계학술대회논문집
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• pp.10-13
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• 2011

A level set method is proposed to simulate the incompressible two-phase flow considering the effect of surface tension. For reinitialization of level set junction, a direct approach method is employed, instead of solving hyperbolic type equation. A mixed element is adopted, so that the continuity mid Navier-Stokes equations are solved by using the quadratic elements (six-node triangular element mid nine-node quadrilateral element), mid the level set function is solved by using the linear elements (three-node triangular element mid four-node quadrilateral element). In order to verify the accuracy mid robustness of the codes, the present methods are applied to a few benchmark problems. It is confirmed that the present results are in good qualitative mid quantitative agreements with the existing studies.

• 대한조선학회논문집
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• 제39권1호
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• pp.16-27
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• 2002

이유체 비압축성 점성 유동장내에서의 이차원 기포의 운동과 변형을 레벨셋 방법을 도입하여 해석하였다. 지배방정식은 유한체적법을 사용하여 해석하였다. 본 방법의 수치계산결과는 발표된 실험결과와 계산결과의 비교를 통해 검증하였다. 수치계산에서는 초기상태에 유동장 내에 두 유체의 비교란 자유표면이 존재할 때 단일 및 다수의 기포의 운동과 변형을 해석하였다. 해석을 통해 표면장력의 변화와 밀도비의 변화에 따른 기포거동의 변화를 살펴볼 수 있었다. 자유표면은 기포가 자유표면으로 상승할 때 기포의 거동에 큰 영향을 끼친다. 레벨셋법을 사용하여 계산된 본 연구의 결과들을 통해서 기포거동의 특성을 살펴볼 수 있었다.

• 대한기계학회논문집
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• 제1권1호
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• pp.17-25
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• 1977

관벽의 영향을 무시할 수 있는 요기내의 액체중을 상승하는 단일공기포의 상승속도, 형산, 경로를 명확히 하고 원주형관, 정방형관, 평행평판간의 액체중을 상승하는 단일기포의 상승속도에 미치는 관벽영향을 구하였다. 원주형관을 상승하는 공기포는 dimensionless plot로 실험치를 통 적으로 표현할 수가 있었으며 관벽영향을 받지않고 관중을 상승할 수 있는 공기포에 대한 최저의 관경을 결정할 수가 있었다.

• 한국해양공학회지
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• 제10권3호
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• pp.117-124
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• 1996

A fluidized bed combustion chamber is widely used to incinerate waste material. The most important factor designing the incinerator is the flow characteristics in a fluidized bed, because combustion efficiency is influenced by the flow characteristics. This paper has invesitigated the flow characteristics of bubbles in fluidized bed by means of meassuring a pressure fluctuation in the fluidized bed. A pressure probe system has used to measure the pressure. The data concerned with bubble rising velocity, bubble size, distribution of bubbles and frequency of bubble generation or decay are obtained to find the flow characteristics of bubbles in the fluidized bed. The result obtained from this experimental study can be used to design the fuel feeding system of fluidized bed combustion type incinerator. And it is possible to predict the mixing of waste material and fluidizing material.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제48권3호
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• pp.359-364
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• 2010

직경이 0.152 m인 삼상슬러리 기포탑에서 연속 슬러리상 영역(${\varepsilon}_f$), 기포영역(${\varepsilon}_b$) 그리고 기포의 후면에서 기포와 같이 상승하는 소용돌이 영역인 wake 영역(${\varepsilon}_w$)의 세 종류의 기능영역을 분류하여 이들 각 영역의 체류량을 구하였다. 기포탑에서 기포영역과 wake 영역의 체류량은 전기저항 탐침법에 의해 결정하였다. 기체유속($U_G$)과 슬러리상에서 고체입자의 농도($S_c$)가 삼상슬러리 기포탑에서 각 기능영역의 체류량에 미치는 영향을 검토하였다. 슬러리 기포탑에서 기체유속이 증가하면 연속 슬러리상의 체류량은 감소하였으나, 기포와 wake의 체류량은 증가하였다. 슬러리상에서 고체입자의 농도가 증가함에 따라 연속 슬러리상 영역의 체류량은 증가하였으나, 기포와 wake 영역의 체류량은 감소하는 경향을 나타내었다. wake 영역의 체류량은 기포영역 체류량의 15~40% 정도를 나타났으며, 기체유속이 증가함에 따라 wake 영역의 기포영역에 대한 분율은 감소하였다. 본 연구의 범위에서 세 기능영역의 체류량은 각각 실험 변수의 상관식으로 나타낼 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권3호
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• pp.505-510
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• 2012

기포탑 반응기에서의 기체 체류량은 기포의 크기 분포 및 상승 속도와 밀접한 연관성을 갖는다. 따라서 많은 연구자들에 의하여 기포탑 반응기 내에 기포의 크기를 제어하기 위한 연구들이 진행되어 왔다. 본 연구에서는 스파져 이외의 영역에서도 기포의 거동을 제어하고 기체 체류량을 증진시키기 위하여 다단형 기포탑 반응기를 사용하였다. 특히, 3 종류의 서로 다른 크기의 반응기를 사용하여 다단 다공판이 기포의 유동 특성에 미치는 효과를 확인하였다. 나아가 개별 기포가 다공판을 통과하였을 때의 쪼개짐 빈도수 및 크기 분포 변화에 대하여 관찰함으로써 다공판의 영향에 대한 이해를 넓혔다. 또한 다양한 다공판 배치 형태에 따른 유동 특성을 관찰함으로써 다단형 기포탑 반응기에서의 다공판 설치에 대한 기준을 제시할 수 있었으며, 이를 바탕으로 높이 22 m, 직경 0.36 m의 벤치 스케일 다단형 기포탑 반응기를 제작하여 그 성능을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권8호
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• pp.633-643
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• 2015

본 연구의 목적은 고효율 미세기포 공급장치인 산기관을 개발하기 위하여, 미세기포를 이용하여 하폐수에 용존산소를 효율적으로 공급하고 슬러지에 의한 기공의 막힘을 최소화함으로써 호기성 미생물에 의한 유기물 분해공정의 효율성과 내구성을 개선하고자 하였다. 종래의 미세기포 산기관을 개선하기 위하여, 실험과 전산해석 방법을 이용하여 미세기포를 발생시키면서 슬러지에 의한 막힘현상이 없는 원뿔형 산기관을 개발하였다. 전산해석을 통하여 단위 산기관 내부의 공기유동패턴을 확인하여 산기관 설계를 보완하고, 모의 생물반응기에 단위 산기관을 적용하여 발생 기포 거동 실험과 2상유체유동에 대한 전산해석을 수행하였다. 실험 결과로서 모의 생물반응기 내에서 발생기포 수직 길이 및 상승속도 등 기포거동에 대한 통계치를 도출하였으며, 전산해석 결과로서 기포군의 거동을 포함한 유동특성에 대한 메커니즘을 규명하였다. 이를 통하여 고효율 산기관 설계를 체계화하였고 모의 생물반응기 내에서 기포거동과 내부유동 현상을 규명함으로써, 실증 수처리장 규모 생물반응기에 산기관 군체를 적용하여 산소전달특성 및 내부유동특성을 파악하고 시스템을 설계하는데 중요한 근거를 제시하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권10호
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• pp.710-716
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• 2013

대기 오염, 기후 변화 등 환경 문제와 자원 고갈로 인해 화석 연료를 대체할 에너지에 많은 관심이 집중되고 있다. 폐바이오매스의 에너지화 분야에서도 다양한 연구가 이루어지고 있다. 폐목질계 바이오매스의 급속열분해는 바이오매스 에너지화 기술 중 하나로 액상 연료를 생산할 수 있다. 바이오매스의 급속열분해에는 주로 기포유동층 반응기가 쓰이고 있으며, 기포유동층 급속열분해 반응기에서는 반응물에 열을 효과적으로 전달하기 위하여 고체입자의 유동매체를 이용한다. 이러한 기포유동층 반응기에서 유동층 내 고체 입자의 움직임과 혼합은 기포의 거동에 영향을 받는다. 이로 인해 열전달 현상이 달라지고 결과적으로는 폐목질계 바이오매스의 급속열분해 반응 속도가 변한다. 따라서 본 연구에서는 기포유동층 반응기 내부의 수력학적 특성과 폐목질계 바이오매스 급속열분해 반응에 관한 연구를 수행하였다. 반응기내의 기체-고체 유동에 대해 Eulerian-Granular 방법을 사용하여 반응기를 시뮬레이션 하였으며, two-stage semi-global reaction model로 폐바이오매스의 급속 열분해반응을 모사하였다. 결과를 살펴보면, 유동층 내에서 기포들이 생성되고 상승하면서 크기가 증가한다. 이러한 기포의 거동에 의해 기포 주위의 고체 입자는 여러 방향으로 움직이게 된다. 고체 입자상의 활발한 움직임으로 바이오매스 입자가 유동층에 골고루 퍼져 일차 반응이 유동층 전반에서 일어난다. 그리고 일차 반응 중 타르가 생성되는 반응 속도가 가장 높게 나타난다. 그 결과 기체상 생성물 중 타르가 약 66 wt.%로 가장 많이 발생한다. 반면 이차 반응은 유동층에서보다 freeboard에서 더 많이 일어난다. 따라서 기포의 거동이나 입자의 움직임에 의한 영향은 일차 반응보다 상대적으로 적을 것으로 판단된다.