• 한국방재학회지
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• 제3권2호
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• pp.70-75
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• 2003

• 생물환경조절학회지
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• 제1권1호
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• pp.72-83
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• 1992

우리 나라 축사는 생산효율 제고를 위하여 대형화, 밀폐화, 고밀도화, 자동화 경향이 뚜렷하다. 대형의 밀폐된 고밀도 축사는 쾌적한 실내환경을 전제로 하기 때문에 기계적으로 실내환경을 적절히 제어하지 않으면 안된다. 제한된 공간에 먼지, 병원성 미생물, 유해기체, 수분이나 열의 과도한 집적은 생산과 재생산효율에 심각한 영향을 미친다. 그러므로 축사내 생산주체인 가축과 작업인이 쾌적한 실내환경에서 생산활동을 할 수 있도록 열적, 화학적/생물학적 환경을 물리적으로 제어하지 않으면 안된다. 본 연구는 실험축사내 가축이 일정한 열을 발생할 때 실내공기의 유동형태를 예측하기 위해서 수행하였다. 이 연구의 결과를 실내환경제어를 위한 환기시스템 책략 개발의 기초자료로 활용할 수 있다. 실험축사내의 공기유동을 예측하기 위해 Body-Fitted Coordinate(BFC)의 격자배열과 k-$\varepsilon$ 난류모형 및 SIMPLE계열 solution scheme을 사용하였으며, 예측의 유효성 검정은 Boon(1978)의 실험결과를 이용하였다. 예측한 공기유동의 형태와 실험한 공기유동의 형태를 비교한 결과 대체로 만족할만한 결과를 얻었다. 그러나 유입공기의 온도가 1$0^{\circ}C$인 경우의 공기유동은 실험유동형태와 약간의 차이가 있었다. 즉, 실험에서는 수평슬롯으로 유입 된 공기가 바로 아래로 굴절되어 유동하였으나, 예측의 결과는 일정 거리로 수평방향으로 유동하다가 아래로 굴절하였다. 이런 유동의 차이는 k-$\varepsilon$ 난류모형 자체가 경험적으로 부력에 민감하게 반응않는 결함이 원인이 될 수도 있으며, 실험의 부적절한 수행이 원인이 될 수도 있다. 이 유동의 경우 Reynolds 수가 3,000정도의 난류이며, 완전발달유동 (fully-developed flow)이므로 관성력 (inertia force)이 부력 (buoyancy force)보다 커, 일정거리 수평으로 유동하다가 아래로 굴절할 수도 있기 때문이다. 앞으로 이를 규명하기 위한 보다 깊이 있는 연구가 이루어져야 할 것이다.

• 대한기계학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.247-256
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• 1986

본 연구에서는 종횡비가 0.2인 직각 밀폐용기내에서 소금물을 시험유체로 하여 양단의 온도 및 농도차가 수평방향으로 가해지는 경우(CASE 1,2) 밀폐용기내 에서의 유동현상과 열전달 특성을 온도 및 농도분포, 흐름의 가시화를 통해 실험적 으로 관찰, 조사하였다

• 한국결정성장학회지
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• 제10권3호
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• pp.177-184
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• 2000

약한 cusp 자장이 가하여진 Czochralski실리콘 단결정 성장에서 유동장의 종횡비에 따라 부력과 열모세관 현상이 용융물질의 유동과 물질(산소)전달에 미치는 영향이 수치적인 방법으로 연구되었다. 실리콘 단결정 성장이 진행됨에 따라 도가니안의 용융물질의 깊이가 즐어들어 유동장의 종횡비가 감소하고, 이에 따라 현존하는 유동장에 작용하는 자장의 상대적인 형태가 변화하므로 유동의 형태가 계속 변화한다. 유동장 내부에서 자유표면으로 접근하여 Marangoni 대류를 구성하는 용융물질의 흐름(열모세관 현상)과 함께 도가니 벽 근처의 자유표면 바로 아래에서 순환류가 발생하는데, 이 순환류의 존재로 인하여 부력의 효과가 “전반적으로”나타나지 않고 도리어 “국소적으로”나타나는 특성을 갖는다. 종횡비가 작아질수록 유동장의 대부분에서 자장의 반경방향 성분이 축방향 성분보다 우세하여 용융물질의 유동은 횡방향 성분(수평성분)이 현저해지므로 자오면에서의 온도분포는 점차 반경방향에 의존하는 특성을 갖게 된다 종횡비가 작아질수록 결정의 가장자리에서 온도구배가 작아지며 따라서 열모세관 현상포 약화된다 또 이때 결정주위의 산소의 농도가 작아지며 따라서 흡수되는 산소의 양도 작아진다.

• 설비공학논문집
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• 제10권2호
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• pp.217-226
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• 1998

A numerical study has been carried out for two- and three-dimensional buoyant turbulent flow in a stairwell model. The Reynolds-averaged Navier-Stokes and energy equations are solved with the authors'own computer program. Two models by the Boussinesq approximation and the density-gradient form are used for buoyancy terms in the governing equations. Two- and three-dimensional predictions of the velocity and temperature fields are presented and the results are compared with experimental data. Comparisons have also been made in detail with two-dimensional predictions. Two-dimensional and three-dimensional simulations have predicted the overall features of the flow satisfactorily. A better agreement with experiment is achieved with three-dimensional simulations.

• 설비공학논문집
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• 제11권1호
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• pp.73-80
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• 1999

This paper describes a numerical study of three-dimensional buoyant turbulent flow in a stairwell model with three convective differencing schemes, which include the upwind differencing scheme, the hybrid scheme and QUICK scheme. The Reynolds-averaged Navier-Stokes and energy equations are solved with a two-equation turbulence model. The Boussinesq approximation is used to model buoyancy terms in the governing equations. Three-dimensional predictions of the velocity and temperature fields are presented and are compared with experimental data. Three-dimensional simulations with each scheme have predicted the overall features of the flow fairly satisfactorily. A better agreement with experimental is achieved with QUICK scheme.

• 에너지공학
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• 제4권1호
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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.

• 한국해안해양공학회지
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• 제7권3호
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• pp.248-256
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• 1995

표층밀도분류에 대한 수치계산에서 문제로 되는 것은 자유수면의 처리, 레이놀즈응력/플럭스항, 특히 난류변동성분에 미치는 부력효과 등에 관련된 것이며, 이것에 대한 보다 집중적인 연구가 필요하다. 또한, 농도장이나 온도장에서의 난류변동성분을 측정하는 데 있어서의 어려움으로 인한 실험자료의 부족으로 수치 계산으로부터 얻어진 예측결과의 충분한 검증은 이루어지지 않고 있다. 본 연구에서는 2차원 표층밀도분류에 대한 유동특성을 조사하기 위하여 난류의 비등방성을 고려하여 난류응력을 직접 계산하는 대수응력모델을 적용하여 수치계산을 행하고, 그 결과를 실험결과와 비교ㆍ검토하였다. 검토한 결과 대수응력모델은 전 영역모델은 전 영역에서 2차원 표층밀도분류의 유동특성을 양호하게 재현하였으며, 특히 부력효과로 인한 성층화가 발생하는 부력 탁월영역에서 난류유동장의 흐름특성을 합리적으로 예측함을 입증하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.466-473
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• 2011

온배수의 수중 방류 시 강한 방류 모멘텀 플럭스와 부력 플럭스에 의해 수중제트 인근에는 부력제트가 지배적인 근역이 형성되며, 이러한 근역을 해석하는 도구로써 비정수압 RANS 방정식을 적용한 전산유체역학(CFD) 모델을 이용하여 근역에 대한 적용성을 검토해 보았다. 과거 연구된 바 있는 원형 부력제트 수리실험과 유사한 조건으로 모델을 구성하고 정류시의 수평 부력 제트 경우와 가로흐름시 수직 부력 제트 경우에 대해 수치 실험을 수행하였다. CFD 수치실험의 결과는 수리실험 및 해석해 모델(CorJET)의 결과와 무차원화한 중심 궤적 및 희석율에 대해 비교 검증하였는데, 실제 수리실험의 결과와 잘 일치하는 것으로 나타났다. CFD 모델은 현재 근역 해석해 모델과 광역 준3차원 해수유동 모델이 가지고 있는 한계를 모두 보완할 수 있어 수중방류 온배수 영향해석에 적합한 모델이며, 본 연구를 통해 근역해석의 적합성을 확인하였으므로 향후 계산효율이 확보된다면 수중방류 온배수의 이동 및 확산 해석 도구로써 널리 활용될 것으로 기대된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권7호
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• pp.607-618
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• 2014

초임계 $CO_2$의 수직상향유동에서의 난류열전달에 관한 실험적연구가 내경 4.5 mm의 원형관에서 수행되었다. 실험범위는 유체평균온도 $29-115^{\circ}C$, 압력 74.6 - 102.6 bar, 국부 벽면 열유속 $38-234kW/m^2$ 그리고 질량유속 $208-874kg/m^2s$였다. 중간정도의 벽면 열유속 및 낮은 질량유속에서 벽면온도는 확연한 최대점을 나타냈다. 열전달에 대한 부력 및 유동가속의 영향을 살펴보기 위하여 실험 및 참조상관식(Kranoshchekov and Protopopov)에서 획득된 Nusselt 수의 비를 부력 및 유동가속을 나타내는 변수인 $Bo^*$ 및 $q^+$를 이용하여 분석하였다. 이 분석을 통해 유동가속 변수인 $q^+$는 실험에서의 열전달 현상을 적절히 표현할 수 있는 변수라는 것을 확인할 수 있었다. 마지막으로 초임계 유체의 수직상향 유동에서의 새로운 열전달 상관식이 개발되었으며, 이 상관식은 ${\pm}30%$의 오차범위에서 실험데이터를 잘 예측하였다.