• 한국추진공학회지
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• 제16권4호
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• pp.70-79
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• 2012

공력학적 성능을 평가하는 대형 유동 시험장치에서 시험체 입구로 들어가는 유체의 압력, 온도, 유량등은 시험체의 성능 계산에 필수적인 항목이므로, 이 값들을 정확하게 측정하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 벨마우스와 레이크를 사용하여 보정 유량 범위가 5 ~ 8 kg/s인 대용량 유량을 계측하는 방법을 연구하였다. 벨마우스는 ISO Standard를 따라 0.5% 정확도를 만족할 수 있도록 설계하였고, 레이크는 등면적으로 배치하도록 설계하였다. 총 9 회의 서로 다른 조건의 시험을 분석한 결과 레이크 레이놀즈 수와 유량값의 비가 1차 함수 관계에 있음을 확인하였고, 이 관계식을 이용하여 레이크의 유량값을 벨마우스의 값을 기준으로 최대 -0.507%, 평균 -0.000274% 오차율로 보정할 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권4호
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• pp.516-521
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• 2014

고점성이며 낮은 표면장력 매체로 구성된 기포탑에서 축방향 국부 열전달 계수와 총괄 열전달 계수에 대해 고찰하였다. 기체공탑유속(0.02~0.10 m/s), 액체 점도($0.1{\sim}0.3Pa{\cdot}s$) 그리고 액체 표면장력($66.1{\sim}72.9{\times}10^{-3}N/m$)이 국부 및 총괄 열전달 계수에 미치는 영향을 검토하였다. 열전달 영역은 기포탑 내부 열원과 기포탑 간의 열전달계로 구성하였다. 즉, 기포탑의 중앙에 수직 열원을 설치하여 내부 열원으로 하였다. 열전달 계수는 주어진 운전조건에서 열원에 제공되는 열량과 내부 열원과 기포탑 간의 온도차를 연속적으로 측정하여 결정하였다. 국부 열전달 계수는 기체공탑유속이 증가함에 따라 증가하였으나 기체 분산판으로 부터의 축방향 거리가 증가함에 따라, 액체의 표면장력이 증가함에 따라 감소하였다. 총괄 열전달 계수는 기체공탑유속이 증가함에 따라 증가하였으나 액상의 점도와 표면장력이 증가함에 따라서는 감소하였다. 총괄 열전달 계수는 기체공탑유속, 액상의 점도와 표면장력의 함수로 상관계수 0.91의 상관식을 얻을 수 있었으며 넛셀 수, 레이놀즈 수, 플란틀 수 그리고 웨버 수의 함수로 상관계수 0.92의 상관식으로 나타낼 수 있었다. $$h=2502U^{0.236}_{G}{\mu}^{-0.250}_{L}{\sigma}^{-0.028}_L$$ $$Nu=325Re^{0.180}Pr^{-0.067}We^{0.028}$$.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권6호
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• pp.720-726
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• 2009

가압으로 운전되는 삼상슬러리 기포탑에서 기포 체류량과 압력강하를 목적함수로하여 기포탑의 설계 및 scale-up을 위한 수력학적 similarity를 고찰하였다. 또한, 본 연구에서 선택한 각 실험변수가 기포탑의 직경변화에 따라 기포탑 내 기포 체류량에 미치는 영향을 분석하였다. 슬러리 기포탑에서 기체체류량 및 압력강하의 결정에 영향을 미치는 주요 인자로써 기체유속($U_G$), 연속 슬러리 상의 점도(${\mu}_{SL,eff}$) 및 표면장력(${\rho}_{SL}$), 운전압력의 변화에 따라 변화하는 기체상의 밀도(${\rho}_G$)와 슬러리 밀도(${\rho}_{SL}$)의 차($\rho_{SL}$-${\rho}_G$), 기포탑 내부에서 단위길이 당 압력강하(${\Delta}P/L$), 기포탑의 직경(D) 그리고 기포탑에서 다상흐름에 작용하는 중력의 영향을 고려하기 위해 중력가속도(g) 등을 선정하였다. 선정된 7개의 슬러리 기포탑의 수력학적 특성에 영향을 미치는 파라메타들과 3개의 기본차원들로부터 차원해석에 의해 수력학적 특성을 지배하는 4개의 무차원 군을 도출하였다. 도출된 무차원 군인 레이놀즈 수, 프라우드 수 그리고 웨버 수 등이 기포탑에서 기포체류량에 미치는 영향을 검토하였다. 기포탑 내부에서의 압력강하와 기체 체류량 등을 무차원 군의 상관식으로부터 효과적으로 예측할 수 있었다. 본 연구의 결과는 가압슬러리 기포탑의 설계 및 scale-up 등에 매우 유용한 정보를 제공할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제33권4호
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• pp.35-40
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• 2019

본 연구에서는 콘 칼로리미터의 발열량 산출 값에 대한 신뢰성 평가를 위한 기초 연구로 산소소모지수법의 주요 인자인 질량유량에 관한 측정 불확도 관계식을 분석하였다. 본 연구에서 사용한 콘 칼로리미터의 덕트는 길이가 5 m이고 직경이 0.2 m로 내부가 완전히 빈 공간인 경우와 기공의 직경이 3 mm인 격자망 그리고 기공의 직경 10 mm와 기공률 0.76인 허니컴 형상의 덕트를 각각 제작하였다. 덕트 내부로 유입되는 질량유량을 산출하기 위해서 양방향 차압계와 온도센서를 유동의 수직방향으로 균일한 위치에 4개씩 설치하였으며, 레이놀즈 수 증가에 따른 속도구배와 유동의 섭동을 측정하였다. 그 결과 흡입용량이 증가할수록 난류강도에 비례하여 세 가지 형상 모두 속도구배가 증가하였으며, 95% 신뢰수준에서 질량유량에 대한 확장 불확도의 편차는 완전히 빈 공간, 격자망(d_p = 3 mm) 그리고 허니컴(d_p = 10 mm, 𝜖 = 0.76) 순으로 낮게 나타났다. 주목할 만한 점으로는 송풍기의 흡입용량이 가장 높은 조건일 때 격자망(d_p = 3 mm)이 허니컴(d_p = 10 mm, 𝜖 = 0.76) 형상에 비해서 흡입용량의 저항성은 높은데 비해서 질량유량의 확장불확도는 오히려 증가하였으며, 본 연구의 결과는 콘 칼로리미터의 덕트 내부 유동 안정성 향상을 위한 설계 자료의 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 수산해양기술연구
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• 제23권3호
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• pp.117-126
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• 1987

연구에서는 작동 유체중에 포집되어 있는 불용성 포집 계면층을 통과하는 금속입자 운동에 대한 특성을 조사하기 위하여 상호 불용인 착색 글리세린수용액과 사염화탄소 등의 계면층을 만들고 단일강구를 하강시켜 이 계면을 통과 할 때의 계면의 변화에 의한 유체 이동의 궤적과 그 후연에 생기는 기포체적에 관한 이론해석 및 실험분석을 통하여 다음의 결론을 얻었다. 1. 상층액 내에서의 강구 하강에 의한 유체 이동궤적은 상층액과 하층액의 비중 및 점도가 모두 같은 경우를 제외하고는 상층액의 두께에 영향을 받는다. 2. 하층액의 점도가 상층액의 점도와 같거나 큰 경우의 불용성 계면에서는 용액의 물성치에 관계없이 그 궤적 형상이 일정하고, 하층액의 점도에 의해 지배적이며 그 궤적의 형상은 다음과 같다. (1)/(V-2.35)=0.014+0.038$\mu$l super(-1) + 0.028$\mu$l super(-2). 3. 하층액의 점도가 상층액의 것보다 큰 경우의 유체 이동궤적의 체적은 구의 하강거리와 상하층액의 점도비에 의해 다음과 같다. V(Sr) super(0.34)=7.86a super(-2.08). 4. 후류기포생성체적의 비는 R sub(e)수가 100 이하에서 R sub(e)수에 의존하나 그 이상에서는 M sub(0)수의 영향이 지배적이며 그의 상관식은 다음과 같다. (V sub(w)/V sub(b))M sub(0) super(-0.22)=0.012R sub(e) super(1.53) ; R sub(e)<100. (V sub(w)/V sub(b))M sub(0) super(-0.22)=62.5 ;R sub(e)>100

• 대한토목학회논문집
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• 제26권6B호
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• pp.641-649
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• 2006

본 연구에서는 PIV를 이용하여 측정한 평균유속장의 실험결과에 근거하여 10의 종횡비를 갖는 3차원 순수사각형제트의 거동을 고찰하였다. 장축상의 횡분포에서 안장형 분포가 관찰되었다. 점원개념으로부터 유도된 이론적인 중심선유속의 식은 측정된 중심선유속과 잘 일치하였으며 원류핵영역, 2차원영역, 그리고 축대칭영역의 분할을 제시하였다. 이러한 이론적인 중심선유속의 감소에 의해 분할된 2차원영역의 범위가 천이영역에 비해 상대적으로 작게 관찰되었다. 작은 종횡비를 갖는 사각형제트의 거동이나 실제 해양의 깊은 수심에서 다공확산관을 통해 방류되는 하 폐수의 거동을 예측하기 위한 2차원모형의 적용은 2차원영역을 지난 천이영역과 축대칭영역에서 중대한 오차를 야기할 수 있다. 2차원영역에서 가우스 상수가 보존되는 경향을 보였으며 2차원영역의 끝 지점에서 확장률이 감소함을 알 수 있었다. 중심선유속으로 무차원화 된 중심선 난류 강도는 초기에 급격히 증가하였고 높은 레이놀즈수에서 상대적으로 높은 난류강도를 보여주었다.

• 한국수산과학회지
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• 제28권2호
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• pp.194-201
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• 1995

본 실험에서는 자루그물의 구조와 형상 및 사용 그 물감의 규격의 변화에 따른 저항의 변화를 조사하고, 그 저항이 전보에서 구한 저항식에 의해 정도 높게 해석되는가를 확인하기 위하여, 유연도가 큰 Nylon 그물감으로 자루그물을 사각추형으로 설계하고 상기 각 요소들을 변화시켜 회류수조(관측부 길이 : 7.00m, 수로 폭 : 1.45m, 수심 : 1.20m)에서 유속 v에서 받는 저항 R을 측정한 후, $R=kSv^2$(S: 그물 벽의 면적)에 의해 저항계수 $k(kg\;\cdot\;sec^2/m^4)$를 구하고 k로써 각각의 경우를 비교하였다. 실험에서 얻어진 결과를 요약하면 대략 다음과 같다. 1) 정사각추형으로 설계된 자루그물의 입구를 둘레가 서로 같은 원형 틀과 정사각형 틀에 교대로 부착하면, 수중 형상은 원형 틀에서는 매끈한 원추형이 되고 정각각형 틀에서는 입구 주변만을 제외한 나머지 모든 부분이 원추형이 되었기 때문에, k값에는 별다른 차리가 생기지 않았다 또한, 직편각추형으로 설계된 자루그물을 직체각형 틀에 부착하면 입구 주변만을 제외한 나머지 모든 部分이 타원추형이 되었는데, 그 때의 k값은 정사각추형으로 설계된 그물이 수중에서 원추형을 이루는 경우와 거의 같았다. 2) 정사각추형으로 설계된 자루그물에 대해 발의 길이 1에 대한 지름 d의 비 d/1를 변화시키면 k는 d/1가 큰 그물일수록 커지는 경향이었고, 입구 면적 $S_m$ 및 그물감의 재료는 일정하게 하고 $S/S_m$ 또는 흐름에 대한 그물의 영각 $\theta$를 변화시키면 k는 $S/S_m$가 커질수록 작아지는 경향이었다. 그러나, $kS/Sm$는 $S/S_m=1-4$ 또는 $\theta=15-90^{\circ}$의 범위에서는 거의 일정하였고, $S/S_m>4$ 또는 $\theta<15^{\circ}$ 직선적으로 증가하였다. 3) 본 실험에서 얻은 결과를 전보에서 구한 그물 저항식에 의해 해석하면, 자루그물에 있어 그물코의 면적에 대한 발의 체적의 비 $\lambda$ 즉 $$\lambda={\frac{\pi d^2}{21\;sin\;2\varphi}$$를 대표치수로 하는 레이놀즈수를 $R_e$라 하고($2\varphi$: 그물코의 전개각), 흐름에 수직인 평면에 대한 그물의 총 투영면적을 $S_n$이라 할 때, $R_e<100$의 영역에서는 $$k=160R_e\;^{-01}(\frac{S_n}{S_m})^{1.2}\;(\frac{S_m}{S})^{1.6}$$으로 주어졌고 $R_e\geq100$ 영역에서는 $$k=100(\frac{S_n}{S_m})^{1.2}\;(\frac{S_m}{S})^{1.6}$$으로 주어졌다. 이러한 결과는 전보에서 구한 k와 일치하는 것이므로, 전보에서 구한 k는 자루그물에 대한 책험의 결과와 잘 일치한다는 것을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권1호
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• pp.239-246
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• 2017

국내 중소하천의 횡단구조물인 보 또는 낙차공은 대부분 고정식 콘크리트 구조물이며, 저층수의 배제가 쉽지 않다. 횡단구조물로 인해 유사가 퇴적되며, 유사에 흡착한 오염물들이 그대로 하천의 바닥을 오염시키고 있다. 이에 저층수 및 퇴적유사에 대한 관심이 증가하고 있는 실정이며, 이러한 대안의 하나로 횡단구조물 상류와 하류를 하상 아래로 연결시키는 구조물로써, 보 상류 저층의 물 및 유사 배제를 목적으로 저층수배출관을 설치하는 방안이 있다. 그러나 사석이 유입되고, 배제 되지 않을 경우 효율성이 크게 저하될 가능성이 있다. 이에 본 연구에서는 저층수 배출관 내 사석을 배제할 수 있는 능력에 대한 연구를 수행하였다. 사석과 거동이 유사한 유사(sediment)의 한계조건(critical condition) 중 한계전단력(critical shear stress) 유도과정과 달랑베르의 원리(d'Alembert principle)를 응용하여 이동 중인 사석이 배제될 수 있는 조건(${\tau}_c{^*}$)을 유도하였다. 그러나 저층수 배출관 내 유입된 사석은 정지상태가 아닌 이동 중이므로, Lagrangian 기법을 활용하여 수리실험에서 도출된 유속으로 상대속도(relative velocity)를 제시하였다. 수리실험은 축척효과(scale effect)를 최소화하기 위해 폭이 5.0 m이고, 높이가 1.0 m인 광폭 개수로를 제작하였으며, 사용된 사석은 가공된 완전 구형을 사용하였다. 실험 결과 유속과 구형 입자 속도와의 비가 0.5~0.7 사이로 나타났으며, 이러한 결과를 유도된 식에 적용하여, 최종적으로 사석이 배제되는 조건을 도출하게 되었다. 구간은 입자레이놀즈수($Re_p$)와 무차원 한계 전단력(${\tau}_c{^*}$)에 따라 크게 3가지로 구분되었다. 배제 구간(exclusion section), 확률적 배제 구간(probabilistic exclusion section), 비배제 구간(no exclusion section)이다. 본 연구결과는 횡단구조물의 저층수 배출관 설계시 유용한 기초 정보를 제공할 수 있을 것이다.

• 한국수산과학회지
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• 제28권2호
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• pp.183-193
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• 1995

본 연구에서는 그물을 그것의 영역권 내로 물을 유입한 후 영역권 밖으로 투과시키는 하나의 유공성 구조물로 간주하고, 벽 면적이 S되는 그물이 유속 v에서 받는 저항 R을 $R=kSv^2$으로 취하여, 레이놀즈수를 $R_e$, 그물 입구의 단면적을 $S_m$, 흐름에 수직인 평면에 대한 그물의 총 투영면적을 $S_m$이라 할 때 저항계수 k를 $$k=c\;Re^{-m}(\frac{S_n}{S_m})n(\frac{S_n}{S})$$으로 표시한 후, 지금까지 행해진 평면 그물감에 대한 저항 실험 결과들을 이용하여 이 식의 타당성과 각계수 값을 함께 조사하였다. 조사 결과, 발의 지름이 d, 그물코의 크기가 21, 전개각이 $2\varphi$ 그물감의 $R_e$에 관한 대표치수를 그물코의 면적에 대한 발의 체적의 비 $\lambda$, 즉 $$\lambda={\frac{\pi\;d^2}{21\;sin\;2\varphi}$$로 택하였을 때, c와 m의 값은 각각 $240(kg\;\cdot\;sec^2/m^4)$ 및 0.1로 일정해졌고, n의 합은 1.2로서 1.0보다 컸기 때문에 매듭과 발에서 생기는 반류가 그물코 속으로의 물의 투과를 나쁘게 하여 저항을 증대시킨다는 것을 알 수 있었다. 반면, $R_e$가 커서 그 영향이 무시되는 경우는 $cR_e\;^{-m}$의 값이 상수가 되는데, 그 값은 흐름에 대한 그물감의 영각 $\theta$가 $ 45^{\circ}<\theta\leq90^{\circ}$의 구간에 있을 때 100$(kg\cdot sec^2/m^4)$으로 주어졌고, $ 0^{\circ}<\theta\leq45^{\circ}$의 구간에 있을 때는 후류의 영향 때문에 $100(S_m/S)^{0.6}\;(kg\cdot\;sec^2/m^4)$으로 주어 졌다. 그런데, 평면 그물감에 대 한 $S_m$ 및 $S_n$의 값은 각각 $$S_m=S\;sin\theta$$ 및 $$S_n=\frac{d}{I}\;\cdot\;\frac{\sqrt{1-cos^2\varphi cos^2\theta}} {sin\varphi\;cos\varphi} \cdot S$$로 주어지므로, 이들과 상기 c, m 및 n 값을 이용하면 평면 그물감의 저항계수 k가 구해지는데, $\theta=0^{\circ}$인 경우는 저항 특성 자체가 변하여 k가 그물감 표면의 조도에 따라 달라졌으므로 $$k=9(\frac{d}{I\;cos\varphi})^{0.8}$$으로 주어졌다. 그러나, 이상의 결과를 실제 그물에 적용할 때는 $\theta=0^{\circ}$ 때의 것은 고려하지 않아도 되고, 전기한 c 및 m 값도 불충분한 자료에 의한 것들이기 때문에 $R_e$의 영향이 무시되는 경우의 것만을 이용하면, 그물 각부의 $\theta$가 $45^{\circ}<\theta\leq90^{\circ}$의 구간 또는 $0^{\circ}<\theta\leq45^{\circ}$의 구간에 들어오는 그물의 저항계수 $k(kg\cdot sec^2/m^4)$는 $$k=100(\frac{S_n}{S_m})^{1.2}\;(\frac{S_m}{S})$$ 또는 $$k=100(\frac{S_n}{S_m})^{1.2}\;(\frac{S_m}{S})^{1.6}$$으로 주어진다는 것을 알 수 있었다.