• 한국분무공학회지
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• 제16권4호
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• pp.186-194
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• 2011

This study performed the numerical analysis of the internal nozzle flows including cavitation phenomena by using the automated body-fitted grid generator and the multi-fluid model. The effect of grid refinement and the validation of multifluid model were investigated using four computational meshes under two test conditions. The mesh #3 was chosen as the optimum which can reduce the computational time and have good prediction ability to identify the cavitation region simultaneously. In addition, the computed results using multi-fluid model were compared with the reference experimental observations and numerical simulation results using homogeneous equilibrium model. From the distribution of volume fraction and velocity field, the multi-fluid model predicted the internal nozzle flows well when the liquid quality parameters were selected as $1.0{\times}10^{12}$ for initial number density and 25 ${\mu}m$ for bubble diameter.

• 유변학
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• 제3권1호
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• pp.13-21
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• 1991

본연구에서는 단단한 구형 입자가 적은 변형속도에서 2차 유체로 간주될 수 있는 점탄성 용액의 disc-plate (비틀림)흐름에 놓였을 때의 측면 이동속도에 관하여 분석하였다. 이론적 계산을 통해 비틀림 유체 흐름에서 입자는 항상 중심쪽으로 이동하고 안쪽으로의 이 동속도의 크기는 유체의 성질과 흐름의 형태의 함수라는 것을 발견하였으며 이것은 2차 유 체에서 입자는 높은 전단속도 영역에서 낮은 전단속도 영역으로 이동된다는 예측과 일치한 다는 것을 알 수 있었다. 그러나 2차 유체 모델로 부터의 이결과는 이전연구자들에 의해 관 찰된 비틀림 유체 흐름에서의 바깥방향으로의 입자의 이동은 설명하지 못하였다.

• 유변학
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• 제5권1호
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• pp.14-22
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• 1993

신장유동의 예로 등온 방사공정을 구성방식의 예로 변형률속도에 따라 변하는 풀림 시간을 가지는 White-Metz-ner 모델을 사용해서 점탄성유체의 거동에 관한 해석적 연구를 수행했다, 그결과 풀림시간의 변형률속도에 대한 의존도에 따라 점탄성유체를 두가지로 구 분할 수 있음을 알 수 있었다, 다시말해서 풀림시간이 변형률속도에 대해서 작은 의존도를 가지는 그룹I의 유체의 경우는 변형률속도가 커짐에 따라 신장점도가 증가하며 Weissen-berg수 (무차원 풀림시간)가 커짐에 따라 방사사선의 속도가 증가한다, 반면에 풀 림시간이 변형률속도에 대해서 큰 의존도를 가지는 그룹 II의 유체의 경우는 변형률 속도가 커짐에 따라 신장점도가 감소하며 Weissenberg수가 커짐에 따라 방사사선의속도가 감소한 다. 이렇게 대조적딘 점탄성유체에 관한 결과는 유사한 거동을 보고한 다른 연구자들의 결 과와 잘 부합한다. 또한 Weissenberg수가 다른경우의 신장점도 곡선들을 무차원 변형률속 도를 Weis-senberg수에 비례하게 Shift 시키면 master Curve를 얻을수 있었다.

• 유변학
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• 제3권1호
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• pp.47-55
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• 1991

본 연구에서는 구형기포가 미분형의 upper convected Maxwell 모델을 따르는 유체 내에서 수축할 때의 현상을 이론적으로 해석하였다. 수치해법으로는 Lagrangian 좌표계에서 지배방정식을 유도 사용함으로써 자연스럽게 자유표면을 추적하는 동시에 압력변수도 반복 에 의하지 않고 직접적인 방법으로 계산할 수 있는 Galerkin-유한요소법을 개발사용하였다. 본연구의 결과 유체의 탄성은 변형초기에 충분히 발달치 못하기 때문에 수축을 가속화시키 지만 수축 후기에는 지연시킴을 알 수 있었다. 수축의 속도는 적분형 Maxwell 유체에서 보 다 빠른 것을 알수 있었는데 이는 유체의 정지이력에 의한 것으로 판단되었다, 또한 Maxwell 유체내에서 기포가 수축할 경우 탄성에 의한 반동현상이 나타나며 반동이 점성에 의하여 감쇄될 때의 진폭과 주기는 비례함을 보였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.103-103
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• 2021

실험실에서의 파랑생성에 흔히 사용되는 피스톤형 조파장치는 수심에 따라 유속이 동일하게 생성된다는 제약이 있어 주로 천해파의 생성에 적합한 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 이러한 제약조건 없이 다양한 유속분포의 파형을 생성하는 수직 다열화된 조파장치가 개발되었다. 우선, 수심방향으로 이산화된 각 패들(paddle)의 스트로크에 대해 선형해석해가 유도되었다. 개발된 해석해는 패들의 수 및 유속분포에 따라 기존의 피스톤형 혹은 플랩형 조파장치 해석해로 근사함이 밝혀짐으로써 포괄적으로 활용될 수 있음이 확인되었다. 즉 개발된 해석해를 활용하면 선택적으로 피스톤형 및 플랩형 조파성능이 구현될 수 있다. 더불어 개발된 해석해는 다상유체의 내부파 생성에도 확정되어 적용가능함이 확인되었다. 다음으로, 개발된 조파장치를 수치적으로 구현하였다. 오픈소스 3차원 수치모형인 OpenFOAM 중, 두 개 이상의 불연속 및 비압축 유체에 대한 Navier-Stokes 방정식을 해결하는 수치 모듈을 사용하여 제안된 수직다열화된 조파장치의 성능이 평가되었다. 이때 동적격자모델(olaDyMFlow)을 결합함으로써 개발된 조파장치 움직임이 물리적 조파장치와 흡사하도록 수치적으로 구현하였다. 모의결과, 여러 개의 다열화된 패들이 층류 흐름 조건에서 심해파를 효율적으로 생성시키고, 중간수심 파랑조건에서는 제안된 조파장치가 상대적으로 덜 유리함을 확인할 수 있었다. 마지막으로 공기, 기름 및 물 등 3상의 흐름조건에서 단 두 개의 패들을 활용하여 각각 내부파 및 표면파를 생성하되었으며, 모의 결과는 해석해과 비교됨으로써 개발된 조파장치의 성능이 검증되었다.

• 유변학
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• 제7권3호
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• pp.181-191
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• 1995

점탄성유체의 물성치들 중 정압열팽창계수 및 밀도는 자연대류 열전달 연구에 전단 속도 0에서의 점도는 점탄성유체에 대한 모델들 사용 시 필요하다. 본 연구에서는 점탄성유 체이며 마찰 감소 첨가제, 유전자 분리용액동으로 사용하는 Separan AP-273 용액의 정압열 팽창계수, 밀도 및 전단속도 0에서의 점도에대한 농도 및 온도의 영향을 조사하였다. 작동유 체의 물성치들은 10~6$0^{\circ}C$의 온도범위와 100~20,000wppm의 농도범위에서 측정되었다. 작 동유체의 물성치들에 미치는 열주기와 노화의 영향을 조사하기 위해서 정압열팽창계수와 전 단속도 0에서의 점도를 교대로 두 번씩 측정했다. 정압열팽창계수 및 밀도를 측정하는 장치 의 측정 정밀도는 증류수에 대한 측정치와 문헌에 나타난 자료를 비교하여 얻었고 이는 $\pm$ 2%이내였다. Separan AP-273용액의 정압열팽창계수 및 밀도는 증류수의 값들로 대치될수 있다. 작동유체의 정압열팽창계수와 밀도는 열주기와 노화의 영향을 받지 않았다. 낙하식 점 도계를 사용해 측정한 겉보기점도 값들을 나타내느 flow curve에서 전단속도가 0이 되는방 향으로 겉보기점도를 외삽시켜 Separan AP-273용액에 대한 전단속도0에서의 점도를 얻었 다. 정압열팽창계수 측정 전후에 측정한 작동유체에 대한 전단속도 0에서의 점도는 열주기 와 노화로 인해 퇴화되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권1호
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• pp.10-24
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• 2013

본 논문은 과학 및 공학에서 폭넓게 연구되고 있는 다규모 모사(multiscale simulation; MSS)에 대하여 간단하게 그 현황을 살펴본 후, 이러한 MSS를 공정개발에 효과적으로 적용하기 위하여 공정개발을 위한 PD-MSS (MSS for process development)를 제시한다. 4단계로 제시된 PD-MSS는 PLS(공정수준모사), FLS(유체수준모사), mFLS(미세유체수준모사), 그리고 MLS(분자수준모사) 로 구성된다. 각 규모의 특징과 주요 기법들, 그리고 이들 4개 규모 간 연관성을 설명한다. PD-MSS의 예로서 흡수탑, 유동층 반응기, 그리고 흡착공정의 모사가 소개된다. 성공적인 다규모 모사(MSS)를 위하여 다규모적 화학공학 문제들에 대한 이해, 각 규모 및 규모간 자연현상을 표현할 수 있는 모델 개발, 수학적 모델을 전산상에서 구현할 수 있도록 하는 소프트웨어 개발, 그리고 계산을 수행하는 하드웨어에서의 조화로운 발전이 필요하다. 다규모 모사는 모사결과의 정확도(accuracy), 컴퓨터의 계산능력(computation capacity), 그리고 효율성(efficiency)을 제한 조건으로 주어진 문제에 접근해야 할 것이다. 거시적 규모와 미시적 규모는 상대적으로 잘 정리되어 있지만, 이들 사이인 중간규모(mesoscale) 에서의 모델은 병목현상을 보이고 있다. 따라서 물리적 현상을 신뢰성 있고, 정확하게 예측하기 위하여 중간규모에 대한 많은 연구가 요구된다. 시작단계에 불과한 PD-MSS는 공정개발에 있어서 시간과 비용을 절감할 수 있는 지속 가능한 기술로서 자리잡게 될 것이다.

• 대한기계학회논문집
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• 제9권1호
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• pp.56-63
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• 1985

본 논문에서는 유체의 틈(gap)이 있는 동심 사각형 및 육각형 구조물의 가상 질량을 이론적으로 구하고 이를 실험치 및 수치해와 비교 검토한다. 대부분의 원자 로의 핵연료봉이 육각 또는 사각형의 통(can)에 넣어져 배열되며, 통 사이의 작은 틈 으로 냉각수가 흐르고 있으므로 본 논문은 이러한 경우에 대한 가장 간단한 모델의 하 나가 된다. 이론해는 유동을 이차원 포텐셜흐름(potential flow)으로 가정하고, 통 사이의 틈이 작을 때 정합점근전개(matched asymptotic expansion)의 방법을 써서 근 사적으로 구한다. 실험은 구조물을 외팔보로 이상화시켜 틈의 크기를 변화시켜 가면 서, 공기 중에서와 물 속에서의 고유진동수 및 감쇠계수를 측정하여 가상질량을 구한 다. 수치해는 H. Chung and S.S. Chen의 프로그램을 이용하여 유한요소법으로 구한 다.

• 대한기계학회논문집
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• 제7권2호
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• pp.218-225
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• 1983

측벽부착형 순유체조자에서 제어입력이 존재할 때 2차원 난류제트가 오프셋된 경사면에 재접합하 는 현상을 연구하였고 정상상태하의 재접합모델을 이론적으로 전개하였다. 순유체조자의 상하면 이 제트의 확산에 미치는 영향을 조사하기 위하여 제트의 중심선에 따라 최대속도를 측정하였고, 그 결과에 따라 본 모델에 사용한 제트확산계수(.sigma.)의 값은 자유제트의 것 (.sigma.=7.67)보 다 큰 .sigma.=10.5로 택하였다. 이론적 모델을 확증하기 위하여 제트의 재접합점과 변형각도에 관한 기존 논문에 보고된 실험적 연구결과와 비교하여 좋은 일치를 보았다.

• 유변학
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• 제3권1호
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• pp.56-67
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• 1991

압출공정에서 발생하는 전달현상을 이해하기 위하여 싱글-스크류 압출기에서의 비 뉴톤성 유체의 비등온유동에 대한 수치해석을 위한 유한요서법(FEM)을 개발하였다. FEM 은 준-3차원 물리적 모델을 기본으로 하였고 온도분포해석을 위하여 전진방법을 도입하였 다. 본 연구에서 도입한 수치해석적 모델과 더 간단한 준-2차원 모델을 온도분포의 예측에 관하여 초점을 맞추어서 비교 하였다. 압출기의 내부채넬에서 순환유동이 온도분포에 미치 는 영향의 중요성이 강조되었다. 순환유동의 효과를 파악하기 위하여 유한 요소식에서 순환 과 관련된 대류항을 빼도록 유한요소 프로그램을 개조 하였고 개발된 원래의 프로그램과 개 조된 프로그램의 해석을 수행한후 해석결과 중에서 특히 온도분포에 있어서의 차이점을 비 교하였다. 이로부터 간단한 준-2차원 모델은 순환효과를 무시했기 때문에 속도분포의 예측 에서는 별문제가 없으나 온도분포의 예측에 있어서는 크게 잘못될 수 있음을 알수 있다.