• Journal of Biosystems Engineering
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• 제10권1호
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• pp.24-38
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• 1985

경사진 밀폐 공간에서 마주 보는 두 벽면의 온도 차로 인하여 발생되는 자연 대류 현상은 여러 공학 분야에서 볼 수 있는 중요한 열전달 현상으로서, 최근 들어 평판형 태양열 집열기를 설계하려는 사람들에게 많은 관심의 대상이 되고 있다. 평판형 태양열 집열기의 경우 덮개판으로 부터의 대류 열손실을 감소시킴으로서 집열 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 사용목적에 따라 소형 집열기를 제작할 수 있어 경제적으로 유리하게 될 것이다. 밀폐된 공간에서 최초에 정지 상태에 있는 얇은 유체층을 하부에서 가열시켜 주면 열팽창 현상이 일어나고, 이것에 의한 부력이 점도나 열전도도 등의 안정화 요인을 극복할 수 있을 정도로 커지면 System이 불안정하게 되어 자연 대류 현상이 수반되며 이 때문에 열전달율이 급격히 증가하게 된다. 이러한 현상의 지배 방정식은 연립 비선형 편미분 방정식으로 특수한 경계 조건외에는 일반적으로 해석적 해를 구하기가 어렵기 때문에 실험적 연구가 많이 실시되어 왔고 이들 결과의 대부분은 전반적인 열전달 특성치만을 구하는데 집중되어 왔다. 본 연구에서는 수치 해석법의 하나인 유한 차분법을 도입하여 이차원으로 가정한 경사진 평판형 밀폐 공간에서의 자연 대류 현상의 지배 방정식을 유한 차분화시켜, $$2.74{\times}10^3\leq_-Gr\leq_-2.0{\times}10^6$$, Pr=0.73, $$15^{\circ}\leq_-a\leq_-150^{\circ}$$, 종횡비는 1, 2, 3, 5, 9에 대하여 정상 상태에서의 해를 구하면서 수치적으로 실험하였다. 본 연구에서 얻어진 결론을 요약하면 다음과 같다. (1) 해석적으로 구하기 어려운 경사진 밀폐 공간에서 자연대류현상의 지배 방정식을 유한 차분법으로 해결할 수 있으며, 대류항과 확산항을 따로 고려한 유한차분법이 효과적임을 확인하였다. (2) 저온과 고온 벽면에서의 온도를 각각 균일하게 놓고 단변으로 이루어진 벽면은 완전히 절연되어 있는 경우에 대하여 수치해를 구한결과, 이전의 해석적 및 실험적 결과와 일치하였으며, 시간의 경과에 따른 온도 및 유선의 변화를 현상학적으로 관찰할 수 있었다. (3) 평균 열전달 계수에 미치는 경사각의 효과를 살펴본 결과 종횡비가 1 인 경우 경사각이 $45^{\circ}$에서, 종횡비가 2, 3, 5, 9인 경우 경사각이 $60^{\circ}$에서 각각 평균 열전달 계수 최대치가 나타났다. (4) Ra수(Rayleigh number) 가 증가될수록, 경사각에 상관없이 평균 열전달 계수도 증가되었다. 한편 Ra수 및 경사각의 변화에 따라 종횡비가 증가될수록 평균 열전달 계수는 경사각이 $90^{\circ}$인 경우를 제외하고는 감소됨을 볼 수 있었다. 경사각이 $90^{\circ}$인 경우, 평균 열전달 계수는 종횡비가 2 인 곳에서 최대치를 얻을 수 있었으며, 종횡비가 계속 증가될수록 평균 열전달 계수는 점차 감소되어짐을 볼 수 있었다.

• 수산해양기술연구
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• 제18권1호
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• pp.47-53
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• 1982

본 논문은 비균일대칭성 열Flux인 수직사각 Duct내의 층류조합대류 열전달 효과를 해석하기 위하여 그 유동의 특성 지배 방정식 및 비균일 열Flux의 경계조건을 무차원화 시켜 이를 Galerkin's 방법에 의해 유한요소식으로 정식화하고 이에 대하여 R 하(a) 수 및 압력구배 변수에 대해서 Duct 내의 온도분포, 속도분포 및 Nusselt 수의 값을 계산하였고 온도분포를 열 Flux가 일정 및 없는 경우와 비교하였으며 또 닥트내의 열전달 특성을 R 하(a) 수, 응력구배변수 및 Corner에 따른 변호경향을 조사하였다. 그 결과 1. 본 해석의 경계벽 온도분포 계산치와 유효자료들과의 비교에서 열 Flux가 일정 또는 없는 경우는 그 값이 일치하였다. 2. 닥트내의 온도분포와 Nusselt수의 값은 R 하(a) 수 및 압력구배 변수에 비례하여 증감하였다. 3. Nusselt수는 Corner에서 유속지연에 의한 온도분포의 특성 때문에 그 값이 감소하였으며 최대치는 0.7부근이었다

• 대한기계학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.197-206
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• 1990

본 연구에서는 수평등온평면의 가장자리에 주위물의 온도와 동일한 수평등온 평판을 부착한 모델을 사용하여 수평평면 선단의 하부에서 유체가 상부로 유입되는 것 을 방지함으로서 특별한 가정없이 단열평판의 선단에서의 경계조건을 직접 구할 수 있 었다.그리고 기존 밀도식의 복잡성과 신뢰도를 개선한 Gebhart등의 밀도식을 사용 하여 수치해석결과의 신뢰도를 증진하였다. 유한착분법을 사용하여 수평등온평면 주 위에서 일어나는 자연대류에 대한 기배방정식을 수치계산하여 주위물의 온도변화가 유 선분포, 온도분포, 국소열전달계수 및 평균 Nusselt수에 미치는 영향을 구명하였고, 상향 및 하향 수평등온면 주위에서 일어나는 자연대류의 유동형태와 열전달 특성을 비 교 검토하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제5권4호
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• pp.306-317
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• 1995

수평 브릿지만법은 갈륨 비소 반도체 결정을 성장시키는데 많이 사용된다. 수평 브릿지만 법에 의하여 성장된 단결정 내에서 불순물 분포를 알아보기 위하여 성장 과정 중의 액상에서 열전달, 물질전달, 유체흐름과 고상에서 열전달을 의사 정상상태를 가정하여 2차원 및 3차원 모델을 세우고 유한요소법에 의하여 수치모사하였다. 이때 고-액 계면의 위치와 형태도해의 일부분으로 다른 해들과 동시에 구하였다. 2차원 단열 경계조건에서는 3차원의 계면이 2차원의 경우보다 덜 휘어졌고, 대류 강도는 비슷하였다. 대류강도의 증가에 따라 수직 편석은 최대값을 보였으나 계면이 2차원에서 더 휘어져 최대값은 2차원에서 대류 강도가 더 작을 때 나타났다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권1호
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• pp.41-51
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• 2016

볼나사 시스템은 볼과 그루브 사이에서 발생하는 마찰에 의해 온도가 상승하며, 이에 따른 열변형이 이송계의 위치결정 정도를 저하시킨다. 이를 보상하기 위해서는 볼나사 온도분포의 우선적 예측이 필요하다. 본 논문에서는 나사축 회전속도에 따른 온도분포를 해석하기 위해 볼나사 축과 너트를 각각 실린더와 중공 실린더로 가정한다. 경계조건인 대류 열전달계수, 볼과 그루브에서 발생하는 마찰토크와 접촉열전도를 볼나사 운전 및 조립 조건에 대하여 정식화 한다. 그리고, 현시적 유한차분법을 적용한 온도 분포 예측 시뮬레이터를 개발하고 그 유용성을 검증한다.

• 대한기계학회논문집
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• 제10권3호
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• pp.408-418
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• 1986

본 연구에서는 표면은 단단하고 내면은 강인한 조직을 얻기위하여 대형 성형 탄 로울에 대하여 노에서의 급속가열 및 대기 상태에서의 자연냉각의 열처리가 수행 되어진다. 급속가열 및 냉각시 성형탄 로울 내부의 온도 분포 예측을 위하여 대류 및 복사 열전달 경계조건을 가지는 1차원 비정상 열전도 방정식이 유한 차분법을 사 용하여 해석되어졌다. 여기서 급속가열시 연소가스로 부터 기체복사에 의하여 성 형탄 로울의 바깥표면을 통하여 흡수되는 열량은

• 대한기계학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.1071-1082
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• 1995

Numerical analyses have been performed to obtain the absorption heat and mass transfer coefficients and the absorption mass flux from a falling film of the LiBr aqueous solution which is cooled by cooling air. Heat flux at the wall is specified in terms of the heat transfer coefficient of cooling air and the cooling air temperature. Effects of operating conditions, such as the heat transfer coefficient, the cooling air temperature, the system pressure and the solution inlet concentration have been investigated in view of the local absorption mass flux and the total mass transfer rate. Effects of film thickness and film Reynolds number on the heat and mass transfer coefficients have been also estimated. Analyses for the constant wall temperature condition have been also carried out to examine the reliability of present numerical method by comparing with previous investigations.

• 에너지공학
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• 제8권1호
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• pp.67-75
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• 1999

여러 종류의 내화재로 구성된 석탄가스화기에서의 온도분포 및 열손실량을 구하기 위한 전산해석을 수행하였다. 석탄가스화기 내화재 설계를 위한 적절한 방법론을 제안하기 위하여 1차원 이론적 해석, 2차원 전도열전달 해석 및 3차원 대류-전도 복합열전달 해석 등 세가지 방법론으로 해석을 각각 수행하였다. 해석 결과들은 석탄가스화기 실험 결과와 정상적 정량적으로 잘 일치하는 것으로 나타났다. 결과의 정확성, 수치해석 상의 수렴성 및 계산시간 등을 종합적으로 고려해 볼 때, 전산해석에 핵심 경계조건인 가스화기 내벽의 온도를 적절히 설정할 수 있는 경우에는 2차원 전도열전달 해석이 공학적 설계에 적용하기 알맞은 방법론으로 판단되었다. 전산해석 결과에 의하면, 현재 실험이 진행중인 하루 3톤 처리 용량급의 석탄가스화기에서의 총 열손실량은 설계치 운전 기준으로 약 1% 정도인 것으로 판별되었다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1996년도 춘계학술발표회논문집(2)
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• pp.707-712
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• 1996

중대사고시 원자로 압력용기내 또는 원자로 공동(cavity) 내에서의 노심용융물은 주입되는 물로 인하여 물과 접촉하는 표면이 냉각되면서 피막층(crust)이 형성된다. 이러한 피막층의 형성은 노심용융물과 냉각수 사이의 열전달 현상에 영향을 미치며 중대사고 발생시 사고 진행에 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 이러한 용융물의 피막층 형성의 해석모델을 수립하기 위해 전이현상과 전도와 대류를 포함하는 2차원 열전달과 상변화를 수반하는 문제를 포함하는 운동량방정식과 에너지방정식을 2차원으로 구성하였으며 에너지방정식은 엔탈피의 함수로 나타내었다. 그리고 이러한 2차원 지배방정식을 해석하기 위해 유한차분법 및 SIMPIER 알고리즘을 이용하였다. 비교대상으로는 한국원자력연구소에서 수행한 냉각수의 비등과 기체주입 효과가 고려되지 않은 실험을 대상으로 하였다. 계산결과 용융물의 피막층은 파동(wave) 형태로 형성되었으며 일정시간이 경과하면 변화가 없는 안정한 상태가 되었다. 용융물 내에서의 온도분포는 액체상태일 경우에는 하부가열면과 상변화가 일어나는 경계면부근을 제외하고는 거의 일정한 온도분포를 나타내고 있으며 용융물이 고화된 피막층에서는 급격한 온도변화를 보여주고 있다.

• 산업기술연구
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• 제31권A호
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• pp.21-25
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• 2011

A comparison of temperature distributions along the fin length coordinate between two different fin tip boundary conditions for a circular pin fin is made by using the one-dimensional analytic method. One tip boundary condition is the actual fin tip boundary condition and fin tip temperature is arbitrarily given for another fin tip boundary condition. The value of the fin base temperature is depend on the fin base thickness and fin radius. One of the results shows that the temperature distribution along the fin length coordinate for the actual fin tip boundary condition and that for the arbitrarily given fin tip temperature are the same if the arbitrarily given fin tip temperature and the fin tip temperature for the actual fin tip boundary condition are the same.