• 동력기계공학회지
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• 제14권2호
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• pp.22-27
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• 2010

본 논문은 유한체적법에 근거한 CFD 분석기법을 이용하여 증기 이젝터의 성능에 대하여 구동노즐의 기하학적 형상에 따른 영향을 조사하였다. 구동노즐의 직경비를 변화시키고 또한 직경비를 일정하게하고 구동 노즐의 위치를 변화시키면서 최적의 조건을 조사하였다. 연구 결과 이젝터의 성능은 구동노즐의 직경과 노즐의 출구 위치에 의해 좌우됨을 확인하였다. 일정 노즐 면적비에 대하여 노즐 목 직경이 감소함에 따라 혼입율이 증가하는 것을 확인하였고 일정 노즐 목 직경에 대하여 면적비의 증가는 혼입율의 감소의 원인이 된다는 것을 확인할 수 있었다. 또한 혼입율은 노즐의 출구 위치에 따라 영향을 받는다는 것도 확인하였다. 혼입율은 노즐 출구의 위치가 이젝터의 상류로 이동할수록 증가하고 그 위치는 이젝터의 일정단면적부 직경(D)에 대하여 0.4D일 때 최적의 성능을 보였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.194.1-194.1
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• 2016

방사성 폐기물의 운반이나 장기 보관 시 방사성 물질의 침출을 차단하기 위한 유리화 기술을 실현하기 위해 이송식 아크 플라즈마에 대해 전산해석을 수행하였다. 본 연구에서는 운전전류나 아크길이와 같은 운전조건 변화에 따른 열플라즈마의 특성 변화 뿐만 아니라 150 kW급 고출력 이송식 아크 플라즈마의 최적 설계를 위하여 핵심 부품인 파일럿 노즐의 길이와 직경 변화에 따른 예상 용융영역을 전산해석 하여 방사성 폐기물의 유리화 기술을 상업적으로 이끌어내는데 기초 자료를 제공하고자 하였다. 노즐직경은 4, 5, 6 mm로 변화시켰으며, 길이는 2, 4, 6mm로 하였다. 이러한 다양한 설계조건에 대하여 운전변수로는 전류 200 A, 방전 기체인 알곤의 유량 15 L/min, 아크 길이 2 cm로 고정하였다. 전산해석 결과 노즐직경이 작을수록 아크압축 효과에 의해 중심부에서 최고 온도가 높은 열플라즈마 제트를 발생시킬 수 있으나, 반경방향으로 온도구배가 커서 고온 구간이 급격히 감소하는 경향이 예상되었다. 반면 노즐직경이 증가할수록 아크 압축효과는 줄어들지만 반경방향으로 온도가 완만히 감소하여 콘크리트가 대부분인 유리화 대상물질을 충분히 용융시킬 수 있는 $2,600^{\circ}C$ 이상의 고온 면적이 넓어지게 될 것으로 예상되었다. 또한, 노즐길이가 줄어들 경우 아크방전의 안정성은 다소 떨어 질 수 있으나 수 있으나 고온의 열플라즈마 제트가 반경방향으로 효과적으로 넓어 질 수 있음이 예측되었다. 따라서 고온 영역의 확장 관점에서 이송식 아크 플라즈마 토치를 제작할 경우 아크의 안정성을 유지하는 범위 내에서 파일럿 노즐의 직경을 크게 하고 길이는 짧게 하는 것이 효과적인 유리화를 위해 유리할 것으로 예상되었다.

• 기계저널
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• 제35권1호
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• pp.36-45
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• 1995

주노즐내의 공기제트의 효율을 높이기 위해, 주노즐 제트 속도는 높을수록 높은 마찰력을 초래 하여 위사의 속도를 증가시킨다. 가속관의 길이가 증가하면 노즐출구에서의 공기의 속도와 난 류가 감소하며; 가속관의 직경이 증가할 때에는 공기속도가 감소하며 난류는 증가한다. 탱크압력, 가속관의 길이 등 유동조건에 따라 유동은 니들 끝과 가속관 출구에서 이중 초크(M=1)가 발 생할 수 있다. 에어가이드 직경과 노즐직경의 그 비율이 클수록 제트에 의한 유동의 비말동 반(entrainment)이 크게 된다. 실제 노즐직기내의 유동은 위사를 동반한 유동이므로 위와 같은 정성적인 설명에 위사의 물성치에 따른 고려를 반드시 하여야만 한다. 현장에서의 노즐설계는 노즐형상 자체의 영향은 물론 각종 위사의 물성치에 맞는 압축공기 압력 최적조건이 무엇인가를 찾는 일도 매우 중요하다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권5호
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• pp.2610-2616
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• 2014

이젝터는 펌프의 일종으로서 고압의 유체가 지닌 압력에너지를 이용하여 흡입 유체를 빨아들여 이송하는 기계장치이다. 본 논문은 유한체적법 기반의 CFD 분석을 이용하여 이젝터의 성능에 영향을 미치는 혼합실 형상에 따른 영향을 조사하였다. 혼합실 내부의 노즐 직경과 노즐목 길이, 그리고 노즐 끝단과 유체가 외부로 빠져나가는 디퓨저 입구까지의 거리를 변화시키면서 성능을 좌우하는 흡입유체가 가장 잘 흡입되는 최적의 조건을 조사하였다. 연구 결과 이젝터의 성능은 노즐의 직경이 가장 큰 영향을 나타내는 것을 확인하였다. 혼합실 내부 노즐의 직경이 감소함에 따라 혼입율이 증가하는 것을 확인하였고 노즐 직경이 증가할수록 혼입율이 감소되는 것을 확인하였다. 반면 노즐목 길이, 노즐끝단과 디퓨저 입구까지의 거리에 대한 영향은 미비한 것으로 확인되었다. 마지막으로 CFD분석 자료를 토대로 인공신경망을 이용하여 더욱 구체적인 이젝터 혼합실 형상, 노즐 직경 23.8mm를 제시하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.317-323
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• 2020

본 연구에서는 수막설비에 사용되는 워터커튼 노즐의 형상 인자 변화에 따른 분사압력과 방사유량 그리고 액적의 평균크기의 상관관계를 분석하였다. 이를 위해서 노즐의 내부 직경과 폭을 변화한 총 5개(D5W3, D5W6, D5W8, D4W6 그리고 D7W6) 각각의 노즐을 제작하였으며, 액적 측정 실험 장치를 구성하여 노즐의 수력직경 변화에 따른 유량 계수와 액적의 분포 상수를 반복실험을 통하여 산출하였다. 그 결과 유량계수는 노즐의 직경과 폭이 증가함에 따라 수력직경의 0.79 지수승과 62.8의 상수값에 비례하여 증가하는 것으로 나타났으며, 평균 액적의 크기는 분사 압력의 -0.235 지수승의 크기로 감소하였다. 특히, 본 연구에서 정의한 액적의 분포상수는 수력 직경의 0.258 지수승과 244.21의 크기에 비례하여 증가하는 것으로 나타났으며, 동일 워터커튼 노즐에 대해서 분사압력의 크기가 증가할수록 평균 액적의 크기가 감소하는 것을 검증하였다. 본 연구 결과는 수막설비용 노즐의 형상 설계에 따른 유동 특성을 예측하기 위한 노즐의 분사압력, 방사유량 그리고 평균 액적크기의 설계 자료로 활용이 유용할 것으로 판단된다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제34권2호
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• pp.250-258
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• 2010

부상화염에서 노즐직경과 연료유량을 변화하면서 화염전파속도와 연료과농영역, 연료희박영역, 확산화염 영역에서의 체적연소반응속도의 변화 특성을 수치해석을 통하여 살펴보았다. 본 연구에서 사용한 3가지 연료노즐 직경(d=0.25, 0.30, 0.35mm)에서 연료분출속도를 증가시키면 화염전파속도가 증가하지만 변화폭은 4.3%를 넘지 않는다. 연료분출속도를 증가함에 따른 연료량 증가는 직접적이고 선형적으로 체적연소반응속도에 연관되어 있음을 알 수 있었고, 따라서 부상화염에서 연료량의 증가는 화염전파속도 보다 체적연소반응속도가 연료량 변화에 대응함을 알 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.407-416
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• 2007

가스터빈에서 연료 분무 노즐은 연소 특성에 영향을 미치는 중요한 부품이다. 스월 분무 장치를 설계하기 위하여 유량과 분무액적 평균 직경을 설계변수로 정하고 연료 분무 노즐의 최적화를 수행하였다. 설계변수는 이중 노즐의 실험값들을 비교하여 중요한 영향을 미치는 변수로 선정하였다. 민감도는 유량과 분무액적 평균 직경의 변화에 따른 값을 사용하였다. 이중 오리피스형 스월 분무장치의 형상 최적설계를 통하여 유량의 미립화를 높이도록 연구하였다. 최적설계를 위하여 실험 계획법을 이용하였으며, 영향을 적게 미치는 설계변수들은 설계대상에서 제외하였다. 분무 노즐의 분무액적 평균 직경을 사용한 결과는 Jasuja의 액적 평균 이론을 이용하여 도출된 결과와 유사함을 알 수 있었다. 연구 결과는 이중 오리피스형스월 분무장치와 이와 비슷한 종류의 노즐 최적화를 위한 특성을 파악하고 최적의 유량과 허용 공차를 제시하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제24권7호
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• pp.939-944
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• 2018

청정소화약제는 지구오존층 보호를 위해 발효된 몬트리올 의정서에 따라 할론 1211 및 할론 1310을 대체할 수 있는 약제를 말한다. 국 내외적으로는 청정소화약의 시스템 표준화와 성능평가가 수행되고 있다. 본 논문은 일반적인 청정소화약제 시스템을 바탕으로 다양한 노즐의 형상에 대한 모델링 및 수치해석을 수행하여 최적의 노즐 형상을 제안하였다. Type A와 B의 2가지 형상에 대한 노즐의 3차원 모델링을 통해 노즐의 분출속도가 개선될 수 있도록 하였다. 2가지 형상의 노즐에 대하여 유동해석을 실시하였으며 노즐의 홀 직경을 다르게 하여 가스속도 및 압력분포를 측정하였다. 측정결과 노즐 홀 수 및 직경에 따라 노즐출구에서 분출속도가 달라지는 것을 확인 할 수 있었으며 노즐 홀 직경에 관계없이 유량은 압력이 증가함에 따라 증가하는 경향을 나타내었다. 실험을 통해 얻어진 결과를 바탕으로 노즐 직경이 5 mm인 경우의 K-factor값이 $101.8l/min{\cdot}bar^{-0.5}$임을 확인하였으며, 최종적으로 노즐 홀 5 mm인 12개의 홀이 2층 구조로 되어 있는 형상의 노즐을 제안하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권8호
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• pp.813-821
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• 2015

본 논문에서는 배치식 살균기의 문제점을 분석하여 연속 살균기를 모델링하고 설계하였으며 온도편차를 제어하였다. 살균기의 노즐 직경, 홀 직경, 노즐 길이 등의 설계 파라미터를 이용하여 온도를 해석하였다. 살균기의 온도편차에 중요한 노즐 직경, 제트박스의 직경, 노즐의 홀 피치 등의 설계 파라미터를 반응표면분석법에 의하여 최적화하였다. 그리고 본 연구에서 제안한 설계 파라미터를 이용하여 살균기의 실험장치를 개발하여 온라인으로 테스트를 실시하였다. 온라인 테스트 결과 목표온도까지 상승하는데 약 7.3 min 소요되었고 온도편차는 약 $0.84^{\circ}C$로 양호하였으며 해석적으로 최적화를 실시한 결과와 동일한 최적조건을 도출하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제14권5호
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• pp.51-56
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• 2010

고속회전 시험장치를 이용하여 V 형태의 회전식 연료 노즐의 오리피스 직경에 따른 분사특성을 파악하기 위한 연구를 수행하였다. 시험장치는 고속 회전장치, 연료공급장치, 아크릴 케이스로 구성하였다. 분무 오리피스의 직경과 회전속도를 변화시켜가며 분무실험을 수행하였다. 분무입자의 크기 및 속도 측정은 PDPA(Phase Doppler Particle Analyzer) 시스템을 사용하였고, Nd-Yag Laser를 이용하여 분무특성을 가시화하였다. 실험결과, 분무오리피스의 직경이 커질수록 분무입자의 크기가 작아졌으며, 분무입자 크기가 가장 작은 값을 보이는 분무오리피스의 한계 직경이 존재하였다. 오리피스의 직경이 이 한계직경 보다 클 경우 분무입자의 크기는 더 이상 감소하지 않았다. 이것은 분무 오리피스의 직경이 한계직경보다 커질 경우 오리피스 내의 액막이 균일하게 분포하지 않기 때문으로 판단된다.