• 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 Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.20 no.4
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• pp.619-625
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• 2019

It is difficult to design because of the plug-holing phenomenon in which the amount of smoke discharged from the vertical vent is smaller than the designed amount of smoke. In this study, the effect of cross-sectional area ratio of tunnel and natural ventilation and heat release rate of fire source on plug-holing phenomenon occurring in natural ventilation system was experimentally analyzed. In the experiment model reduced to 1/20 size, the aspect ratio of the tunnel and the vertical vent was fixed, and the influence on the plug-holing phenomenon was confirmed by varying the sectional area ratio of the tunnel and the vertical vent. Experimental results show that the plug-holing phenomenon is caused by the comparison of the smoke boundary layer temperature with the temperature in the vertical vents, and the flow and temperature distribution characteristics under the vertical vents are changed as the cross-sectional area ratio of the tunnel and vertical vents increases. The plug-holing phenomenon is affected by the cross-sectional area ratio between the tunnel and the vertical ventilation. The greater the cross-sectional area ratio, the greater the probability of plug-holing.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• v.2 no.3
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• pp.461-467
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• 2016

In order to install the floating transport type wind-turbine foundation, water pumping is used to sink the foundation. During this process, its mass and center of gravity, and buoyancy center become continuously changed so that the dynamic stability of the floating foundation become unstable. Dynamic stability analysis of the floating foundation is a complex problem since it should take into account not only the environmental wave, wind, and current loads but also its weight change effect simultaneously considering six-degree-of-freedom motion. In this study, advanced numerical method based on the coupled computational fluid dynamics (CFD) and multi-body dynamics (MBD) approach has been applied to the dynamic stability analysis of the floating foundation. The sloshing effect of foundation internal water is also considered and the floating dynamic characteristics are numerically investigated in detail.

• Tunnel and Underground Space
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• v.12 no.1
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• pp.31-36
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• 2002

This paper concerns smoke propagation in tunnel fires with various size of fire source. Experiments carried out in model tunnel and those results were compared with numerical results. The Froude scaling law was used to scale model tests for comparison with larger scale tests. In order to validate for numerical analysis, temperature distribution of predicted data was compared with measured data. Examining the temperature distribution, we found that smoke layer does not come down under 50% of tunnel heights for a short tunnel heights for a short tunnel firs without ventilation. Front velocity of smoke layer is proportional to the cube root of heat release rate. And it is in good agreement with existing empirical expression and numerical prediction. In a short tunnel fire, horizontal propagation of smoke layer is more important than vertical smoke movement for evacuation plan.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1373-1377
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• 2008

강우-유출에 의해 성층화된 저수지로 유입하는 하천수는 저수지 표층에 비해 낮은 수온과 높은 부유물질(SS) 농도를 가지므로 저수지 표층수보다 상대적으로 높은 밀도를 유지한다. 하천으로부터 유입한 밀도류는 유속에 의한 관성력이 두 수체의 밀도차에 의한 음의 부력보다 큰 구간까지는 저수지 표층을 따라 진행하지만, 두 힘이 같아지는 지점에서 밀도류는 더 이상 진행하지 못하고 저수지 수면 아래로 침강하며 이 과정에서 수체간의 많은 혼합이 일어난다. 따라서 홍수시 유입한 탁수의 침강점에 대한 정확한 예측은 수질관리를 위한 현장조사, 그리고 탁수거동 해석 및 최적관리대책 마련에 중요한 요소이다. 본 연구의 목적은 홍수시 대청호로 유입하는 하천 밀도류의 침강위치를 홍수규모별로 경험식과 수치모델을 통해 산정함으로써 두 방법 간의 장 단점을 비교하고, 탁수 현장조사와 최적관리를 위한 기초정보를 제공하는데 있다. 유입수의 모의조건은 그 동안 대청호에서 발생한 홍수 크기를 기준으로 9개의 등급으로 나누었으며, 저수지 성층조건은 여름철 탁수가 유입되기 전의 발달된 성층구조를 적용하였다. 유입수와 저수지 성층구조의 특성치는 밀도 Froude 수($Fr_i$)로 나타냈으며, $Fr_i$ 조건별로 침강점 위치를 저수지 단면을 삼각형태로 가정한 Hebbert et al.(1979) 경험식과 2차원 수치모델로 산정하여 그 결과를 비교하였다. 대청호로 유입한 탁수는 홍수규모에 따라 대정리 수역에서 회남수역 사이 구간에서 침강하였으며, $Fr_i$ 값이 클수록 침강점 수심이 깊어지는 경향을 보였다. 경험식으로 산정한 침강점 수심은 정상상태 조건을 가정하므로 홍수에 의한 수위변화를 고려하지 못하며, 실제의 불규칙한 하상표고를 일정한 하상경사로 가정하기 때문에 2차원 모델의 결과보다 과대산정하는 경향을 보였다. 따라서 홍수가 연속해서 발생하며 수위변화가 심한 국내 저수지 여건에서 하천 유입 밀도류의 거동을 보다 정확히 예측하기 위해서는 2차원 또는 3차원 수치모델을 적용하는 것이 타당할 것으로 판단된다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.20 no.2
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• pp.624-631
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• 1996

This study describes extinguishment mechanism of the purely buoyant diffusion flame using the water spray. Experiments are systematically carried out for the oul pool fire with the six different atomizing nozzles. From the measurement of burning rate which represents the combustion intensity of fire, it is observed that the water spray is able to act to enhance fire rather than to extinguish fire. The air entertainment due to the water spray is visualized to understand this phenomenon, acting to enhance fire. In order to observe effects of droplet size on fire extinguishment, and amount of water which reaches the flame base, fuel surface, and mean diameter of droplets are measured. When water droplets are too small, they do not reach the flame base because they can the water spray having too small doplets is ineffective for extinguishment of the oil fire.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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• v.25 no.6
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• pp.357-364
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• 2013

In previous study, the hybrid floating structure composed of a pontoon and a semi-submersible was suggested to reduce the motions of floating structure. It was reported that the suggested hybrid floating structure could reduce the motions. However, the hybrid floating structure could not support enough buoyancy. In this study, the combination floating structure is newly suggested to resolve the problem. In order to adopt the shape of floating structures reducing the motions, the hydrodynamic analysis of various floating structures such as the pontoon, the hybrid and the combination of floating structure is carried out through hydrodynamic analysis program ANSYS AQWA. It is found that the combination floating structure is remarkably effective to reduce the motions compared to the other cases. Thus, the suggested combination floating structure may be a useful offshore structure for constructing a very large floating structure.

• The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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• v.17 no.4 s.107
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• pp.380-386
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• 2006

Electric fuel sender fur the vehicle fuel gauge system was designed and fabricated based on the CPW(Co-Planer Waveguide) transmission line theory. It is applied on this system that characteristic impedance of RF transmission line can be varied by the surrounded material of the line. By the characteristic impedance owing the level of gasoline or diesel fuel in vehicle fuel tank, CPW line has corresponding reflected signal as much as changed impedance. Detected signal is amplified, and delivered to fuel indicator into cluster unit on dash board. Conventional floating mechanical buoy level gauge has several defects as low reliability and high break down rate by mechanical operation, and has not good linearity for the fuel level difference. CPW line with electric circuits are constructed on 1.6 mm thickness epoxy substrate, and measurement shows that this system has more accurate level and better linearity than conventional mechanical system. New electric fuel sender which has good productivity with long lifetime and low-in-cost by the SMT chip assembling could be replaced this system with conventional floating buoy system.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.34 no.12
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• pp.1035-1042
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• 2010

The thermal stratification effect has been thought as one of the way to avoid dramatically generating the heat from HCCI combustion. We investigate the effect of thermal stratification on HCCI combustion fueled by DME and n-Butane. The thermal stratification occurs in a combustion chamber of a rapid compression machine with premixture by buoyancy effect that is made of fuel and air. The premixture is then adiabatically compressed, and during the process, the in-cylinder gas pressure is measured and two-dimensional chemiluminescence images are prepared and analyzed. Under the thermal stratification, the LTR starting time and the HTR starting time are advanced than that of homogeneous case. Further, the LTR period and the luminosity duration under homogeneous conditions are shorter than the corresponding quantities under stratified conditions. Additionally, under stratified conditions, the brightest luminosity intensity is delayed longer than that of homogeneous condition.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1998.04a
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• pp.17-17
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• 1998

연소반응을 가지는 후류(wake)는 가스터빈 연소실의 flame holder 등에서 발생한다. 후류유동의 안정성 혹은 불안정성은 이러한 유동에 있어서 많은 영향을 끼치므로 상당히 중요하다. 본 연구는 위와 같이 연소 반응에 의한 밀도구배를 가지는 후류유동에 대하여 불안정성 해석을 수행하였다. 교란에 대한 지배방정식은 Navier-Stokes 방정식에서 점성항을 제외한 Euler 방정식을 고려하였다. 충류유동의 압력은 일정하다고 가정하였다. 교란 방정식을 유도하기 위하여 충류 유동이 평행하여 유동 방향에 수직한 방향의 구배만이 존재한다고 가정하였다. 모든 변수들은 충류 유동의 값과 움직이는 파장의 형태를 가지는 작은 교란의 합으로 생각하여 압력에 대한 교란방정식을 구하며, shooting법과 Newton-Raphson법에 근거를 두는 반복법을 사용하여 풀었다. 불안정성 해석을 수행하는 기본 유동의 속도장 및 온도장은 불안정성 해석을 수행하는 기본 유동의 속도장 및 온도장은 비압축성의 경우 우선 Gaussian Profile 가정함과 동시에 연소반응을 포함하는 유동장을 보다 정확히 구하기 위하여 Navier-Stokes 방정식으로부터 구한 결과를 사용하였다. 연소반응을 포함하는 유동장을 구할 때에는 해석상 편의를 위해 예혼합물질은 이상기체로, 화학반응은 1단계의 비가역반응으로 가정하였으며, 반응열로 인한 부력의 효과는 무시하였다. 위와 같은 유동장을 가지고 불안정성 해석을 수행한 결과 후류유동은 두 개의 변곡점을 가지며 sinuous 모드와 varicose모드의 두 개의 불안정성 모드가 있음을 보였다. 밀도 변화가 있는 경우나 밀도 변화가 없는 경우 모두 sinuous 모드의 가장 불안정한 모드가 varicose 모드의 가장 불안정한 모드보다 더 불안정함을 보여주어 후류 유동은 자유 유동에 가까운 위상 속도를 가지는 sinuous 모드에 의해 지배될 것임을 예측할 수 있다. 연소반응이 완전연소에 가까울수록 그리고 압축성 효과가 클수록 유동내부의 온도가 증가하고 점성 또한 증가하여 후류유동은 안정됨을 알 수 있었다 유동변수들의 contour로부터 유동의 특성을 예측한 결과 baroclinic 항이 dilatational 항보다 상대적으로 크며, 중심선 상하에 생기는 vortex를 더욱 성장시킬 것으로 생각된다.