• Journal of Energy Engineering
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• v.4 no.1
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• pp.126-139
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• 1995

저속의 압축성 유동장에서의 원형 실린더 주위의 유동 및 열전달특성을 해석하였다. 비압축성 유동장에서의 실린더 주위의 유동 및 열전달현상에 대하여는 실험과 수치해석을 포함한 광범위한 연구가 진행되어 왔으며 매우 잘 알려져 있다. 실린더 벽면과 주위 유동장의 온도차가 큰 경우, 밀도의 변화가 커지므로 유동장은 압축성 유체가 되나 지배 방정식의 복잡함과 적절한 수치해석 방법의 부족으로 실린더 주위의 유동장을 압축성유체로 해석한 경우는 매우 드물다. 현재 압축성유동 해석에 널리 사용되는 time marching algorithm은 저속의 유동장 해석시 지배방정식에 나타나는 eigenvalue들의 괴리에 의하여 수렴속도가 현저히 떨어지게 된다. 본 연구에서는 이와 같은 난점을 극복할 수 있는 time-derivative preconditioning 방법을 사용하여 온도차가 큰 유동장에서의 강제 및 혼합대류에 대한 계산을 수행하였고 이들의 열전달특성을 비교하였다. 강제대류의 경우 실린더 벽면 온도의 증가에 따른 밀도 감소의 영향은 유동장의 Re수를 감소시켜 확산의 영향을 증가시키면서, 혼합대류의 경우 부력의 영향은 가열되는 유동장의 범위와 재순환 영역을 강제대류에 비해 현저히 감소시킨다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.9 no.4
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• pp.518-527
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• 1985

대류-대류의 복합 열전달 문제를 유한차분법을 사용하여 수치적으로 연구하였다. 아래로부터 가열되는 직사각형 공동 내에서의 자연 대류와 공동 위쪽의 외부 난류 경계층 유동이 복합된 경우의 열전당 현상을 고려하였다. 두개의 서로 다른 모우드의 대류가 온도 분포가 미리 알려져 있지 않은 얇은 수평평판에 의해 분리되어져 있다는 점이 본 논문의 특이점이다. 수치적 해석은 Reynolds 수와 Grashof 수 및 공동의 기하학적 종횡비의 매개 변수적 효과가 발견되도록 행하여 졌다. 외부 난류 경계층 유동의 강도에 따라 공동 내에서의 유동 형태가 변할 수 있음을 알았다. 즉 내부 부력 세포의 회전 방향은 외부 유동의 존재에 의해 특성적으로 정해지며 공동 내의 유동 세포의 수는 Grashof 수가 증가 할수록 많아진다.

• Journal of computational fluids engineering
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• v.1 no.1
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• pp.47-54
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• 1996

비유선형 물체 주위의 유동은 정체유동, 경계층 박리 및 재부착, 주기적 와열의 생성등의 복잡한 유동현상이 공존한다. 이와 같은 유동의 2-방정식 난류모델을 이용한 정확한 예측은 일반적으로 불가능 하다고 인식되어 왔으나, 본 연구에서는 기존의 비교적 단순한 난류모델을 활용한 정사각주 주위의 비정상 난류유동의 예측 가능성을 체계적으로 규명하였다. 적절한 난류모델의 선정과 더불어 시간 정확도, 공간 정확도 및 대류항 처리법 등이 해석의 결과에 미치는 영향을 살펴 보았다. 기존의 표준 κ-ε모델은 정체점 주위에서 난류생성항의 과도한 예측으로 말미암아 재부착 및 와열생성의 정확한 예측이 불가능 하였으나, RNG κ-ε 모델을 사용한 경우 이와 같은 현상을 제거 할 수 있었다. 그러나 이 경우에도 예측의 정확도가 시간 증분, 격자의 크기 및 대류항 처리법 등에 영향을 받았으며, 특별히 대류항 처리법에 따라 상당히 민감하게 변하는 것을 알 수 있었다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.23 no.3
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• pp.27-35
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• 2014

The existing flow regime map on mixed convection in vertical cylinders was investigated through an analysis of original literatures and its re-formation. The original literatures related to the existing map were reviewed. Using the investigated data and heat transfer correlations, the map was redrawn independently, and compared with the existing map. The redrawn map showed that mixed convection regime was not curved lines but straight lines and the transition regime was unable to be reproduced. Unlike the existing map with a little data, there are lots of data in the redrawn map. The reviews revealed that the existing map used the data selectively among the experimental and theoretical results, and a detailed description for lines forming mixed convection and transition regime was not provided. While considerable studies on mixed convection have been performed since that of Metais and Eckert, the existing map has still been used as the best method to distinguish natural, forced and mixed convection regime.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.34 no.5
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• pp.481-489
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• 2010

Experiments on laminar mixed convection in a vertical pipe were performed for the Re range 1,000-3,000, the $Gr_H$ range $10^5-10^8$, the Pr range 2,000-7,000, and aspect ratio range 1-7. Using the analogy concept, heat transfer systems were simulated by mass transfer systems. A cupric acid.copper sulfate electroplating system was adopted as the mass transfer system, and the mass transfer rates were measured. The measured Nu values were far greater than those previously reported because of the large value of pr in this experiment. As the aspect ratio in this study was not sufficiently large for the flow to be fully developed, the test results were similar to those for mixed convection on a vertical plate rather than that inside a long vertical pipe. It was concluded that the behavior of laminar mixed convection of a developing flow in a vertical pipe at a low aspect ratio and low $Gr_H$ is similar to that of laminar mixed convection in the vertical plate. As the aspect ratio and $Gr_H$ increase, the laminar mixed convection phenomena becomes similar to that observed in a fully developed flow in the vertical pipe.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.15 no.4
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• pp.65-72
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• 2011

Numerical simulation has been performed to investigate the bubbly flow in the liquid with vertical temperature gradient. The objective of this study is to establish an accurate numerical prediction program of gas-liquid two-phase flows in a vertical temperature gradient condition, whose mathematical model is formulated by the Eulerian-Lagrangian model. The present numerical results reveal the temperature mixing mechanism and the fluid dynamical characteristics induced by the bubbly flow in the liquid with stratified temperature. The effects of bubble radius, void fraction, and gas flow rate on bubble-driven convective flow are considered, too.

• Journal of the Korea Concrete Institute
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• v.15 no.2
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• pp.314-322
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• 2003

Pipe cooling method is widely used for reduction of hydration heat and control of cracking in mass concrete structures. However, in order to effectively apply pipe cooling systems to concrete structures, the coefficient of flow convection relating the thermal transfer between inner stream of pipe and concrete must be estimated. In this study, a device measuring the coefficient of flow convection was developed. Since a variation of thermal distribution caused by pipe cooling has a direct effect on internal forced flows, the developed testing device is based on the internal forced flow concept. Influencing factors on the coefficient of flow convection are mainly flow velocity, pipe diameter and thickness, and pipe material. Using experimental results from the developed device, the coefficient of flow convection was calculated. Finally, a general prediction model was proposed by theoretical procedures. The proposed prediction model is able to estimate the coefficient of flow convection with flow velocity and material properties of pipe. From comparison with experimental results, the coefficient of flow convection by this model was well agreed with those by experimental results.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.7 no.4
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• pp.483-488
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• 1983

비교적 저온의 순수물 속에 있는 수직얼음 원기둥 주위에서 일어나는 자연대류 현상을 수치계산 방법을 사용하여 이론적인 해를 추구하였으며 기존 실험결과와 비교하였다. 유동의 형태는 주위 유체의 온도에 따라서 상향유동, 하향유동, 이 양자가 동시에 존재하는 유동의 형태로 구분되었으 며 해를 구할 수 있는 영역내에서는 상향유동과 하향유동이 동시에 존재하는 구역에서 열전달율 이 최소가 됨을 알 수가 있었다.

• Fire Science and Engineering
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• v.19 no.4 s.60
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• pp.18-25
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• 2005

In this study, numerical analysis of two-dimensional unsteady natural convection of air in a square enclosure heated from below, was performed as a basic research of fire science. SIMPLE algorithm was used to the pressure term of momentum equations in the numerical analysis. The numerical analysis were studied for the two model cases and two heat conditions, respectively, which are different with insulation of enclosures and position of heat applied. Also, the ceiling temperatures of enclosure were measured to compare the accuracy of numerical analysis, and it is found that the temperature predicted by numerical analysis were agreed well with the measurements. Streamline and isotherm of the each model case were acquired for each time step.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.952-956
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• 2010

저수지에 설치된 물순환장치는 저수지 수문상황과 자연조건의 변화에 따라 유동특성이 상이하므로 연구자가 고려하는 다양한 조건에서 현장 측정하기는 불가능하다. 이런 문제를 대체하는 방안으로 전산유체유동(CFD) 모형을 적용한 모사를 실시함으로서 다양한 조건에 따른 효과를 평가할수 있게 된다. 본 연구에서는 전산유체유동을 통한 대류식 물순환장치의 유동영향범위와 수질변화 등을 평가하고, 다양한 조건에서 모사를 실시하여 최적운영방안을 도출하고 실제운영에 활용토록 하고자 한다. 수체거동을 모사하기 위해 실제 저수지를 형상화한 Domain을 3가지로 구성하였다. 첫번째는 반경 20m, 깊이 40m Domain에 물순환장치를 중앙에 설치한 것이며(D20), 두 번째는 반경 40m, 깊이 40m에 두 개의 물순환장치를 양쪽에 설치하였고(D40), 세 번째는 반경 100m, 깊이 40m로 설정(D100)하였고 양쪽에 두 개의 물순환장치를 설치한 것으로 구성하였다. CFD에 의한 개별 대류식 순환장치의 유동모사결과 D20은 시간의 경과에 따라 수온성층이 하강하는 현상이 나타났으며 이러한 결과로 판단할때 40m 간격으로 대류식 순환장치를 설치하여 운영하면 탈성층이 나타날 수 있을것으로 판단되었다. D40에 대하여 CFD에 의한 유동모사를 실시하였으며 시간의 경과에 따라 수온성층의 변화는 나타나지 않았다. 이러한 결과로 판단할때 40m 간격으로 한줄로 대류식 순환장치를 설치하여 운영하면 성층을 깨는 현상은 나타나지 않을 것으로 평가되었다. 반면 Dye테스트시 심층에서 상승한 수체는 수온성층 표면에서 수평방향으로 계속 퍼져 나가면서 옆장치에서 상승된 수체와 혼합이 활발히 이루어 지는 현상을 나타내었다. 장치간 거리가 100m인 대류식 물순환장치에 의한 유동모사시 수온성층의 변화는 전혀 나타나지 않았으며, Dye테스트시 심층에서 상승한 수체는 수온성층 위에서 수평방향으로 퍼져 나가면서 옆에서 가동되는 장치에서 상승된 수체와 혼합 현상을 나타내기는 하나 D40보다 혼합시간이 더 걸리는 것으로 나타났다.