• 대한기계학회논문집B
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• 제29권7호
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• pp.814-819
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• 2005

The phase change heat transfer has been applied to the processes of machines as well as of manufacturing. The cycle in a heat exchanger includes the phase change phenomena of coolant for air conditioning, the solidification in casting process makes use of the characteristics of phase change of metal, and the welding also proceeds with melting and solidification. To predict the phase change processes, the experimental and numerical approaches are available. In the case of numerical analysis, the Enthalpy method is most widely applied to the phase change problem, comparing to the other numerical methods, i.e. the Equivalent Specific Heat method and the Temperature Recovery method. It's because that the Enthalpy method is accurate and straightforward. The Enthalpy method does not include any correction step while the correction of final temperature field is inevitable in the Equivalent Specific Heat method and the Temperature Recovery method. When the temperature field is to be used in the calculation, however, there must be converting process from enthalpy to temperature in the calculation scheme of Enthalpy method. In this study, an improved method for the Equivalent Specific Heat method is introduced whose method dose not include the correction steps and takes temperature as an independent variable so that the converting between enthalpy and temperature does not need any more. The improved method is applied to the solidification process of pure metal to see the differences of conventional and improved methods.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권4호
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• pp.285-291
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• 2017

본 연구에서는 무인 항공 장비에 장착되는 전자 장비에 상변화 물질을 적용한 방열 설계를 수치적으로 진행하였다. 상변화 물질에 대한 열특성 실험을 통해 용융점($T_m$), 용융시 온도 증분(${\Delta}T_m$) 및 체적 팽창을 확인하였으며, 이를 통해 해석 모델 검증을 진행하였다. 용융시 용융점에서 발생하는 온도 정체 현상을 모사하기 위해 등가 비열법으로 계산한 열 물성치를 상변화 물질의 해석 모델 물성치로 입력하였으며, 실험 결과와의 비교를 통해 해석 모델의 신뢰성을 검증하였다. 검증된 해석 모델을 통해 핀과 함께 상변화 물질이 충진된 장비 하우징의 방열 성능을 향상시키고, 이를 통해 장비의 열적 안정성을 확보하였다. 현재 상변화 물질이 충진된 하우징의 방열 성능 극대화를 위해 핀 최적 설계에 대한 추가적인 연구가 진행 중에 있다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제26권10호
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• pp.1436-1444
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• 2002

A three dimensional numerical model was developed to analyze the mold filling and solidification processes straightforwardly in a casting processes. On the basis of the SIMPLER algorithm, the VOF method and the Equivalent Specific Heat method were adopted to deal with the free surface behavior and the latent heat evolution. The complete model has been validated using exact solutions and experimental results. The importance of three-dimensional effects has been highlighted by comparing the results from the three-dimensional analysis with those given by a two-dimensional analysis.

• 대한기계학회논문집B
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• 제28권4호
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• pp.433-440
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• 2004

Since the numerical analysis was adopted in the mold design, lots of computational methods have been proposed for the simulations of casting processes for the various shaped molds. Today, it is possible to simulate the filling and solidification processes of most casts using the VOF technique. Though the three-dimensional numerical model based on the Cartesian coordinate system can be applied to any shape of cast, it becomes very inefficient when the three-dimensional model is applied to the cast of axi-symmetrical shape since the control volume includes at least 11 of the physical model. In addition, the more meshes should be distributed along the circumferential boundaries of curved shape in the Cartesian coordinate system fur the better results, while such curved circumferential boundary does not need to be considered in the two-dimensional cylindrical coordinate system. This motivates the present study i.e. developing a two-dimensional numerical model for the axi-symmetrically shaped casts. The SIMPLER algorithm, the VOF method, and the equivalent specific heat method have been adopted in the combined algorithm for the flow calculation, the free surface tracking, and the phase change heat transfer, respectively. The numerical model has been applied to the casting process of a pulley, and it was proven that the mesh and time effective calculation was accomplished comparing to the calculation using three-dimensional model.

• 한국융합학회논문지
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• 제12권1호
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• pp.243-250
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• 2021

이온화된 기체인 플라즈마의 의료분야에서 적용은 현재 주로 살균분야에 국한되어 적용되고 있지만 바이오플라즈마기술의 등장으로 그 응용범위가 확대되고 있는 실정이다. 또한, 인체에 직접 조사하거나 비열처리하는 경우에는 정교한 시술을 위해 핸드헬드가 가능한 고밀도 소형화가 요구된다. 변압기로 인한 전자기파 영향이 없고 소형으로 구현이 가능한 형태의 로젠형 압전변압기는 압전효과를 이용한 전기-기계 커플링을 통해 전압변환을 달성하며 상대적으로 에너지밀도를 높일 수 있는 장점으로 휴대용 플라즈마 발생장치에 이용되고 있다. 본 논문에서는 로젠형 압전변압기의 등가회로를 이용한 모델링을 수행하고, 의료용으로 적용가능한 형태의 플라즈마 발생장치를 설계 및 제작하였다. 이를 위해 플라즈마 발생 모듈은 12V 입력전원으로 5.8kV의 출력전압을 발생시키도록 하프브리지 커버터 토폴로지 전력변환장치를 적용하여 고전압 동작하도록 설계하였다. 설계를 통해 제작된 프로토타입을 통해 의료용합형 플라즈마 기기로의 활용가능성에 대해 확인하였고, 이러한 연구결과를 통해 플라즈마 제트 또는 직접조사용 등의 다양한 의료기기로서의 역할을 확보할 것으로 사료된다.