• Title/Summary/Keyword: 밀도변화를 갖는 유동

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Prediction of Isothermal and Reacting Flows in Widely-Spaced Coaxial Jet, Diffusion-Flame Combustor (큰 지름비를 가지는 동축제트 확산화염 연소기내의 등온 및 연소 유동장의 예측)

  • O, Gun-Seop;An, Guk-Yeong;Kim, Yong-Mo;Lee, Chang-Sik
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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    • v.20 no.7
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    • pp.2386-2396
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    • 1996
  • A numerical simulation has been performed for isothermal and reacting flows in an exisymmetric, bluff-body research combustor. The present formulation is based on the density-weighted averaged Navier-Stokes equations together with a k-epsilon. turbulence model and a modified eddy-breakup combustion model. The PISO algorithm is employed for solution of thel Navier-Stokes system. Comparison between measurements and predictions are made for a centerline axial velocities, location of stagnation points, strength of recirculation zone, and temperature profile. Even though the numerical simulation gives acceptable agreement with experimental data in many respects, the present model is defictient in predicting the recoveryt rate of a central near-wake region, the non-isotropic turbulence effects, and variation of turbulent Schmidt number. Several possible explanations for these discrepancies have been discussed.

A Numerical Study of the Flow Field in the Combustion Chamber of the I.C Engine with Offset Valve (편심 밸브를 갖는 내연기관의 연소실 내부 유동장에 대한 수치적 연구)

  • 양희천;최영기;유홍선;고상근;허선무
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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    • v.16 no.8
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    • pp.1552-1565
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    • 1992
  • Three dimensional numerical calculations were carried out for two different combustion chambers with the offset valve in order to investigate the swirl and the squish effects on the flow fields. The modified K-.epsilon. turbulence model considering the change of the density under the condition of the rapid compression and expansion of the pistion was used. During the compression process, it was found that the squish flow which controls the subsequent combustion process was produced due to the piston bowl in the bowl piston type combustion chambers but not for the flat piston type. The swirl velocity close to the solid body rotation was maintained in the flat piston type combustion chambers, but for the bowl piston type a resulting from the change of the solid body rotation was generated in the radial-circumferential plane. For the swirl ratio effect, as the swirl ratio increases, it was found that a large and strong vortex was generated in the radial-circumferential plane of bowl piston type combustion chambers because of the strong inward flows from the combustion chamber wall. These computational results were compared with the results of LDA measurement.

Development of amorphous Si solar cell with narrow band gap for Tandem cell (Tandem cell 적용을 위한 narrow band gap을 갖는 a-Si 태양전지 개발)

  • Kim, Sunho;You, Dongjoo;Ahn, Seh-Won;Lee, Heonmin;Kim, Donghwan
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2010.06a
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    • pp.63.1-63.1
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    • 2010
  • 실리콘 박막 태양전지의 효율을 향상시키기 위해 밴드갭이 다른 흡수층을 적용한 tandem형 적층 태양전지를 이용하고 있다. 일반적으로 1.7eV이상의 밴드갭이 큰 비정질 실리콘을 이용하여 단파장의 빛을 흡수하고, 상대적으로 낮은 1.1eV 정도의 밴드갭을 갖는 미세결정 실리콘 층으로 장파장을 흡수하게 된다. 이렇게 연결된 tandem형 태양전지의 효율을 극대화하기 위해서는 각 태양전지에서 발생하는 전류 밀도를 일치시키는 것이 필요하다. 이를 위해 비정질 실리콘의 두께가 증가되는 경우가 있는데 이러한 경우 비정질 실리콘의 광열화 특성(Lihgt-induced degradation)으로 안정화 효율이 감소하게 된다. 따라서 비정질 실리콘 태양전지의 전류 밀도를 향상 시켜 두께를 최소화하는 것이 매우 중요하다. Tandem형 태양전지에서 비정질 실리콘 태양전지의 전류 밀도를 향상시키기 위해 두 개의 전지사이에 광 반사층을 적용하여 태양전지를 제조하게 된다. 이러한 경우 비정질 실리콘의 전류 밀도는 증가하지만, 광 반사 층의 장파장 흡수로 인하여 하부 태양전지의 전류 밀도 감소가 더 커지게 되어 전체 발생 전류 밀도는 오히려 감소하게 된다. 본 논문에서는 비정질 실리콘의 밴드갭을 제어하여 광 흡수 파장 영역 확대로 전류 밀도를 향상시키는 연구를 진행하였다. PECVD의 RF power 조건을 제어하여 1.75eV에서 1.67eV까지 밴드갭을 변화시켰다. 이와 같은 조건의 박막을 광 흡수층으로 갖는 p-i-n 구조의 비정질 실리콘 태양전지를 제작하였다. i층의 밴드갭이 감소됨에 따라 장파장 영역의 흡수가 확대되어 전류 밀도가 증가 하였지만, Voc의 감소가 컸다. 이는 i층의 밴드갭이 좁아짐에 따라 p층과의 불연속성이 커졌기 때문이다. 이러한 악영향을 줄이기 위해 p층과 i층 사이에 buffer층을 삽입하여 태양전지를 제작하였다. 이와 같은 최적의 buffer층 삽입을 통하여 불연속성을 줄임으로써 Voc의 상승효과를 확인하였다. 본 연구의 결과로 좁은 밴드갭을 갖는 광 흡수 층을 적용하여 전류 밀도를 향상시키고, 최적화된 buffer층 삽입으로 Voc를 향상시킴으로써 고효율의 비정질 실리콘 태양전지를 제작하였다. 이를 tandem형 태양전지에 적용할 경우 초기 효율뿐만 아니라 얇은 두께에서 제조할 수 있기 때문에 광열화 특성이 향상되어 안정화 효율의 증가를 가져올 수 있다.

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최대밀도점 부근의 순수물속에서 균일 열유속을 갖는 수직 원기둥에 의한 자연대류 -수치해석-

  • 추홍록
    • Proceedings of the Korean Institute of Industrial Safety Conference
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    • 1997.11a
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    • pp.223-228
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    • 1997
  • 밀도가 온도의 변화에 따라 비선형적으로 변하는 경우, 예를 들어 공업적으로 많이 이용되고 있는 저온의 물인 경우에는 $4^{\circ}C$부근의 최대밀도점의 존재로 인해 매우 특이한 유동형태 및 열전달 특성이 나타난다. 또한 유체와 접하는 고체면이 평판의 경우와는 달리 어떤 일정의 곡률을 가지는 원기둥일 경우에는 곡률반경의 효과에 대한 특성이 고려되어야 한다. 이러한 현상은 공업적 측면뿐만 아니라 자연환경의 변화 등에서 매우 중요한 의미를 갖는다. (중략)

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Analysis of flow speed distribution in the acoustic streaming generated by two piston sources (두 개의 피스톤음원으로부터 발생된 음향유동의 유속분포 해석)

  • Kim, Jungsoon;Jung, Jihee;Kim, Moojoon
    • The Journal of the Acoustical Society of Korea
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    • v.39 no.5
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    • pp.400-405
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    • 2020
  • To analyze the flow distribution formed by multiple acoustic sources, the distribution of acoustic streaming speed caused by an ultrasonic transducer composed of two identical piezoelectric vibrators was examined for various angles between the sound sources. In order to measure the distribution of the speed along the acoustic axis of the transducer, a simple measurement method using a droplet indicator having density similar to that of water is suggested. The simulation results calculated by a numerical method and experimental results showed a similar tendency, and the change of flow speed distribution with the intersection angle between acoustic beams radiated from two acoustic sources was analyzed.

부유성 HNS의 근접영역의 확산 특성에 대한 수치해석

  • Go, Min-Gyu;Jeong, Chan-Ho;Lee, Mun-Jin;Jeong, Jeong-Yeol;Lee, Seong-Hyeok
    • Proceedings of KOSOMES biannual meeting
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    • 2017.11a
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    • pp.162-163
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    • 2017
  • 해양 HNS(Hazardous and Noxious Substances)의 유출 사고 시, 막대한 인명 피해와 환경 훼손을 피하기 위해 유출 사고 조기 예측과 정확한 확산 경로를 예측하는 것이 필수적이다. 본 연구의 최종목적은 전산유체역학을 이용하여 HNS사고가 발생하였을 때 위험구역을 적절히 예측할 수 있는 수치해석기법을 개발하고, 다양한 해양사고조건과 환경영향을 고려하여 근접역에서의 2차원 확산 특성을 고찰하고 확산 현상을 예측하기 위한 모델을 개발하는 것이다. 본 연구에서는 상용코드인 ANSYS FLUENT(V. 17.2)을 사용하여 근접역에서의 2차원 확산특성을 모사하고 분석하였다. 특히, 누출된 HNS의 위치별 농도를 예측하기 위해 종수송방정식(Species Transport Equation)을 이용하였으며 RANS(Reynolds-Averaged Navier-Stokes) 방정식과 표준 $k-{\varepsilon}$ 모델을 이용하여 난류유동을 모사하였다. 해석된 결과는 문헌에서 얻어진 실험데이터와 상호비교하였으며 해수의 유속, HNS의 밀도에 따른 유층 두께, 해수면 HNS 평균 농도 그리고 HNS 전파 속도를 분석하였다. 유층 두께는 해류 유속에 따라 변화하며 변화 경향에 따라 두 구간으로 나눌 수 있다. 해류 전파 속도는 대체로 해류 유속과 선형적 비례관계를 갖는 것으로 나타났다. 해수면 평균 HNS 농도는 해류 유속에 선형적으로 비례하여 감소하며, HNS 밀도가 큰 경우 해수면 평균 HNS 체적 농도는 더 빠르게 감소하게 된다. 이러한 결과는 HNS 확산 특성을 분석하고 관련된 예측모델을 개발하는 데에 기여할 수 있다.

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Reynolds Shear Stress Distribution in Turbulent Channel Flows (난류 채널 유동 내부의 레이놀즈 전단 응력 분포)

  • Kim, Kyoung-Youn
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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    • v.36 no.8
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    • pp.829-837
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    • 2012
  • Direct numerical simulations were carried out for turbulent channel flows with $Re_{\tau}$ = 180, 395 and 590 to investigate the turbulent flow structure related to the Reynolds shear stress. By examining the probability density function, the second quadrant (Q2) events with the largest contribution to the mean Reynolds shear stress were identified. The change in the inclination angle of Q2 events varies with wall units in $y^+<50$ and with the channel half height in y/h > 0.5. Conditionally averaged flow fields for the Q2 event show that the flow structures associated with Reynolds shear stress are a quasi-streamwise vortex in the buffer layer and a hairpin-shaped vortex in the outer layer. Three-dimensional visualization of the distribution of high Reynolds shear stress reveals that the organization of hairpin vortices in the outer layer having a size of 1.5~3 h is associated with large-scale motions with high Reynolds shear stress in the outer layer.

Assessment of Turbulent Spectral Estimators in LDV (LDV의 난류 스펙트럼 추정치 평가)

  • 이도환;성형진
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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    • v.16 no.9
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    • pp.1788-1795
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    • 1992
  • Numerical simulations have been performed to investigate various spectral estimators used in LDV signal processing. In order to simulate a particle arrival time statistics known as the doubly stochastic poisson process, an autoregressive vector model was adopted to construct a primary velocity field. The conditional Poisson process with a random rate parameter was generated through the rescaling time process using the mean value function. The direct transform based on random sampling sequences and the standard periodogram using periodically resampled data by the sample and hold interpolation were applied to obtain power spectral density functions. For low turbulent intensity flows, the direct transform with a constant Poisson intensity is in good agreement with the theoretical spectrum. The periodogram using the sample and hold sequences is better than the direct transform in the view of the stability and the weighting of the velocity bias for high data density flows. The high Reynolds stress and high fluctuation of the transverse velocity component affects the velocity bias which increases the distortion of spectral components in the direct transform.

Numerical Analysis of Heat Transfer of Aligned Wing Type Pin-Fin Array of Air Cooling Module with Various Fin Shapes for Electronic Packaging Application (날개형 핀-휜의 기하학적 형상이 전자기기 모듈 냉각용 공기냉각기의 유동 및 열전달에 미치는 영향)

  • Kim, Soo-Youn;Heo, Kyeon;Shin, Seok-Won
    • Clean Technology
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    • v.14 no.4
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    • pp.265-270
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    • 2008
  • In this study, the flow and heat transfer of the aligned pin-fin array of the air cooling module for electronic packaging application were numerically analyzed with various fin shapes. The geometric cross-sectional shapes of pin-fins considered in this study were ellipse, wing and circle. The fins had same cross-sectional area and height, but they had different surface areas. As the results, the surface area, the heat transfer coefficient, and the heat transfer performance of pin-fins greatly depended on their shapes. Of the three types of pin-fins, the wing type pin-fin with suitable shape produced the best heat transfer performance. This result implies that the cooling capacity of the pin-fin cooler can be significantly enhanced only by the change of fin shape without increasing air flow-rate or fin density.

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Application of Lumley's Drag Reduction Model to Two-Phase Gas-Particl Flow in a Pipe(II) - Mechanism of Heat Transfer- (고체 분말이 부상하는 2상 난류 수직관 유동에 대한 Lumley의 저항감소 모델의 적용 (II) - 열전달 기구 -)

  • 한기수;정명균;성형진
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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    • v.14 no.1
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    • pp.214-224
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    • 1990
  • A "two-fluid" model using thermal eddy diffusivity concept and Lumley's drag reduction theory, is proposed to analyze heat transfer of the turbulent dilute gas-particle flow in a vertical pipe with constant wall heat flux. The thermal eddy diffusivity is derived to be a function of the ratio of the heat capacity-density products .rho. over bar $C_{p}$ of the gaseous phase and the particulate phase and also of the ratio of thermal relaxation time scale to that of turbulence. The Lumley's theory dictates the variation of the viscous sublayer thickness depending on the particle loading ratio Z and the relative particle size $d_{p}$/D. At low loading ratio, the size of viscous sublayer thickness is important for suspension heat transfer, while at higher loading, the effect of the ratio .rho. $_{p}$ over bar $C_{p}$$_{p}$/ .rho. $_{f}$ over bar $C_{p}$$_{f}$ is dominant. The major cause of decrease in the suspension Nusselt number at lower loading ratio is found to be due to the increase of the viscous sublayer thickness caused by the suppression of turbulence near the wall by the presence of solid particles. Predicted Nusselt numbers using the present model are in satisfactory agreements with available experimental data both in pipe entrance and the fully developed regions.