• Journal of Biosystems Engineering
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• v.10 no.1
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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.

• Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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• v.18 no.1
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• pp.47-53
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• 1982

An analysis of convection, in a fully developed laminar steady flow through the vertical square duct under the condition of variational symmetric heat flux, is considered. Finite element solution algorithm by Galerkin's method with triangular elements and linear interpolation polynominals for the temperature and velocity profiles are derived for the vertical square duct. The comparison of temperature distribution due to variational symmetric heat flux in the duct were made with available the other data when the condition of peripheral heat flux were uniform and zero. Numerical values for the dimensionless temperatures and Nusselt numbers at selected Rayleigh numbers and pressure gradient parameters were obtained at a few nodal points for the vertical square ducts and effects of corner in the duct were investigated.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.14 no.1
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• pp.197-206
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• 1990

Numerical results of heat transfer from a horizontal isothermal surface are presented for wall temperature T$_{w}$ = 0 .deg. C and ambient water temperature, T$_{\infty}$, from 1 .deg. C to 15 .deg. C. They include streamlines, temperature profiles, local heat transfer coefficients and average Nusselt numbers for the entire flow fields. For a upward-facing horizontal isothermal surface, the results show steady two dimensional flow regimes for T$_{\infty}$ .leg. 4.4 .deg. C, but no solution was obtained above T$_{\infty}$ = 4.4 .deg. C. For a downward-facing horizontal isothermal surface, the flow regimes are steady two dimensional flow for T$_{\infty}$ .geq. 4.9 .deg. C, and the numerical calculation was failed below this ambient water temperature. The mean Nusselt number has its maximum value at about T$_{\infty}$ = 3.4 .deg. C for upward-facing horizontal isothermal surface. For the case of downward-facing horizontal isothermal surface, the mean Nusselt number increases as the ambient water temperature increases.es.s.s.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.5 no.4
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• pp.306-317
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• 1995

Abstract Gallium arsenide crystal is usually grown from the melt by the horizontal Bridgman method. We constructed pseudo - steady - state model for crystal growth of GaAs which inclue melt, crystal and the free interface. Mathematical equations of the model were solved for flow, temperature, and concentration field in the melt and temperature field in the crystal. The location and shape of the interface were also solved simultaneously. In 2 - dimensional model, the shape of the interface is flat with adiabatic thermal boundary condition, but it becomes curved with completely conducting thermal boundary condition. In 3 - dimensional model, the interface is less curved than 2 - dimensional case and the flow intensity is similar to that of 2 - dimensional case. With the increase of flow intensity vertical segregation shows maximum value in both 2 - and 3 - D model. However, the maximum value occurs in lower flow intensity in 2 - D model because the interface is more curved for the same flow intensity.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.40 no.1
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• pp.41-51
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• 2016

Friction generated from balls and grooves incurs temperature rise in the ballscrew system. Thermal deformation due to the heat degrades positioning accuracy of the feed drive system. To compensate for the thermal error, accurate prediction of the temperature distribution is required first. In this paper, to predict the temperature distribution according to the rotational speed, solid and hollow cylinders are applied for analysis of the ballscrew shaft and nut, respectively. Boundary conditions such as the convective heat transfer coefficient, friction torque, and thermal contact conductance (TCC) between balls and grooves are formulated according to operating and fabrication conditions of the ballscrew. Explicit FDM (finite difference method) is studied for development of a temperature prediction simulator. Its effectiveness is verified through numerical analysis.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.10 no.3
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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

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.19 no.4
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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.

• Journal of Energy Engineering
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• v.8 no.1
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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.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1996.05b
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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.

• Journal of Industrial Technology
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• v.31 no.A
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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.