• Journal of computational fluids engineering
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• v.7 no.3
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• pp.60-65
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• 2002

한국항공우주연구원의 공기역학 분야 연구는 주로 항공기 및 발사체 개발에 관련되어있으며 형상 설계로부터 유동해석, 성능해석 및 비행시험에 이르기까지 개발사업의 중요한 부분을 담당하고 있다. 본 기고에서는 스마트 무인항공기와 성층권 비행선, 그리고 3단형과학로켓(KSR-Ⅲ) 등 주요 국가 항공우주 연구개발사업과 관련한 항공우주연구원 공기역학분야의 연구소개 및 연구개발 추진방향을 기술하였다.

• Journal of computational fluids engineering
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• v.6 no.1
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• pp.1-13
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• 2001

The natural convection heat transfer and solidification in a stratified pool are studied. The flow and heat transfer characteristics in a heat generating pool are compared between single-layered and double-layered pools. And local Nusselt number distributions on outer walls are obtained to consider thermal loads on a vessel wall. The cooling and solidification of Al₂O₃/Fe melt in a hemispherical vessel are simulated to study the mechanism of heat transfer and temperature distribution. A unstructured mesh is chosen for this study because of the non-orthogonality originated from the boundaries of double-layered pool. Interface between the layers is modeled to be fixed. With this assumption mass flux across the interface is neglected, but shear force and heat flux are considered by boundary conditions. The colocated cell-centered finite volume method is used with the Rhie-Chow interpolation to compute cell face velocity. To prevent non-physical solutions near walls in case body force is large the wall pressure is extrapolated by the way to include body force. The numerical solutions calculated by current method show that averaged downward heat flux of the double-layered pool increases compared to single-layered pool and maximum temperature occurs right below the interface of the layers.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.61-61
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• 2021

온도 성층화는 많은 저수지와 댐에서 흔히 발생하는 현상으로 호수나 저수지의 표면 온도가 바닥보다 상대적으로 높아 깊이에 따른 열 구배를 나타낸다. 이러한 온도 성층화 현상은 여름철과 같이 상부와 하부의 온도 차가 클수록 안정적이게 나타나며 이러한 층화 현상으로 수직 확산이 제어되어 수질에 영향을 미친다고 알려져 있다. 따라서 댐이나 호수 등 층화 현상이 심한 유체 내부 바닥에 물순환장치를 설치하여 외부로부터 공기를 끌어와 하부에서 공기를 분출하여 온도 성층을 약화시키기도 한다. 물순환 장치를 설비하면 수체의 혼합이 용이해지며 물질전달이 개선되어 수질이 향상된다. 국내의 경우 대청댐, 보령댐, 영주 댐 등 많은 국내 댐 내부에 물순환장치가 설비되어있다. 본 연구에서 댐의 물순환장치의 성능을 파악하기 위해 산기식 물순환 장비가 설치되어있는 영주댐을 연구 대상 지역으로 잡았다. 연구지역의 계절별 성층구조 및 특성을 조사하기 위해, 봄, 여름, 가을 영주댐에 방문하여 관측 자료를 취득하였으며 물순환 장치는 봄철의 경우만 가동하였다. 봄철의 물순환 장치 가동 전후 관측 데이터를 바탕으로 수치모형실험을 실행하여 관측 결과와 비교 및 검증하였다. 이를 바탕으로 여름, 가을에 물순환장치를 가동하였을 경우 댐 내부 수체의 혼합과정을 살펴보는 연구를 진행하였다. 본 연구는 CFD (Computational Fluid Dynamic) 시뮬레이션을 수행하기 위해 오픈 소스 소프트웨어 OpenFOAM(version 4.0)에서 열 전달이 포함되어있는 비압축성 VOF 솔버를 사용하였다. 본 솔버는 물과 공기를 동시에 나타낼 수 있으며 온도의 확산 방정식을 포함하고 있다. 또한 유동해석 수행 시 사용한 물순환장치의 효울은 실제 장치의 효율과 동일하다. 본 연구의 목표는 다음과 같다. (1) 관측만으로 파악하기 어려운 수체의 혼합거동을 유동해석 자료를 통해 면밀히 살펴보고 (2) 봄철 물순환 장치가 작동하기 전후 자료를 바탕으로 여름 및 가을철 물순환장치 가동 전후 데이터를 유동해석 자료로 취득한다. (3) 또한 물순환장치 가동 전후 데이터를 통해 계절별 혼합 효율을 취득한다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.19 no.7
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• pp.1720-1730
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• 1995

Finite-difference analysis was conducted to study the natural convection of a stably stratified salt-water solution in an annulus due to lateral heating. The main purpose of this study is to examine in detail the multi-layered flow structure. Calculation was thus made for R $a_{\eta}$=2*10$^{5}$ and 6.5*10$^{5}$ . Formation of layered flow structure, merging process of layers, the corresponding temperature and concentration distributions, Nusselt number variations with time are examined. Numerical results show that in each layer, the temperature profile looks 'S`-shaped and the concentration profile is uniform due to the convective mixing. The formation of the roll and the layer is governed by natural convection due to the temperature gradient and the merging process of the layer by diffusion of the concentration.ation.

• Proceedings of the SAREK Conference
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• 2007.06a
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• pp.229-229
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• 2007

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.175-175
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• 2022

하천 합류부는 서로 다른 지형학적 특성과 수리학적 특성을 가지는 두 개의 하천이 하나로 합쳐지는 구간으로 급격한 흐름의 변화 및 퇴적물의 유입과 수리학적 지형변화가 발생하는 구간이다. 합류부 구간에서는 물질의 종류 또는 온도차로 인해 밀도 차이로 유체의 흐름이 발생하게 되는데 이것을 밀도류라고 한다. 밀도차이에 의해 성층이 생긴 수체혼합거동을 파악하기 위해서는 본류 및 지류의 일정 구간을 포함하는 합류부 구간에 대한 정밀한 계측 및 관찰이 필요하다. 이러한 수체 혼합에 대한 종합적인 분석은 유속장 및 유량정보를 취득하여 파악할 수 있지만, 성층류가 흐르는 하천의 서로 상이한 물리적 특성과 수질특성을 가지는 수체의 혼합양상 및 그에 따른 물질혼합양상을 파악하는데 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 합류부 구간에서의 수온 분포를 통하여 밀도류를 파악하고자 한다. 하천의 광범위한 데이터 중 연직 자료와 수표면 자료를 취득하였고, 이를 통해 합류부의 성층현상을 확인하고자 하였다. ADCP를 보트 측면에 설치하여 저속운행으로 수리량을 측정하는 방식과 YSI를 이용해 측선설치 없이 측선 선정 후 보트를 이용하여 흐름에 직각인 방향으로 이동하며 실시간 농도를 측정하는 방식으로 얻은 연직자료 중 수온, EC 등의 직독식 센서 데이터 값을 사용하여 수온차에 따른 수체혼합 패턴을 분석하여 합류부의 혼합 양상을 분석 하고자 하였다. 본 연구에서는 기존 수질측정의 한계였던 1차원적인 측정결과가 나타내는 분석결과를 2차원적으로 보완이 가능하며, 비교 분석한 결과를 토대로 밀도류에 따른 혼합양상 결과가 지니는 혼합패턴을 분석한다면 향후 하천 하류구간의 취수장 취수 시스템에 많은 도움을 줄 뿐만 아니라 합류부 구간의 혼합패턴에 따라 수층 내 성층구간의 현황조사 및 혼합특성 파악을 통해 관리방안제시에 사용될 것으로 사료된다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.37 no.4
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• pp.331-341
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• 2013

In a solar domestic hot water (SDHW) system, solar energy is collected using collector panels, transferred to a circulating heat transfer fluid (brine), and eventually stored in a thermal storage tank (TST) as hot water. In this study, a computational fluid dynamics (CFD) model was developed to predict the solar thermal energy storage in a hybrid-type TST equipped with a helical jacket heater (mantle heat exchanger) and an immersed spiral coil heater. The helical jacket heater, which is the brine flow path attached to the side wall of a TST, has advantages including simple system design, low brine flow rate, and enhanced thermal stratification. In addition, the spiral coil heater further enhances the thermal performance and thermal stratification of the TST. The developed model was validated by the good agreement between the CFD results and the experimental results performed with the hybrid-type TST in SDHW settings.

• Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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• v.12 no.4
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• pp.381-387
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• 2000

An experimental study on the stratified fluids was carried out to investigate the flow characteristics, heat transfer through the interface of fluids, and the applications of thermal behaviors in the square cavity. The same volume of water and silicon oil was filled in it. The experiments were performed with the variations of initial temperatures and cooling surface temperatures. And the effect of vertical or horizontal cooling surface positions in the square cavity was investigated. When the cooling surface temperatures were $-4^{\circ}C$ , the supercooling phenomena were observed for both cases of cooling surface positions in the full region regardless of the initial temperature of fluid. In the square cavity with horizontal cooling surfaces, the lower the initial temperatures were, the longer the supercooling durations were, and with vertical cooling surface the lower the initial temperatures were, the shorter the supercooling durations were.

• Journal of computational fluids engineering
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• v.10 no.3 s.30
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• pp.70-76
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• 2005

A two-layer incompressible time-accurate Euler solver is applied to analyze flow fields around a submerged body moving at a critical speed near a pycnocline. Discontinuities in the dependent variables across the material interface are captured without any dissipation or oscillation using the ghost fluid method on an unstructured grid. It is shown that the material interlace has significant effects on forces acting on a submerged body moving near a pycnocline regardless of the small difference in densities of two layers. Contrary to the shallow water waves, a submerged body can reach a critical speed at very low Froude number due to the small difference in the densities of the two layers.

• Journal of computational fluids engineering
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• v.12 no.3
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• pp.55-61
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• 2007

A computational study on a strongly stratified natural convection is performed with the elliptic blending second-moment closure. The turbulent heat flux is treated by both the algebraic flux model (AFM) and the differential flux model (DFM). Calculations are performed for a turbulent natural convection in a square cavity with conducting top and bottom walls and the calculated results are compared with the available experimental data. The results show that both the AFM and DFM models produce very accurate solutions with the elliptic-blending second-moment closure without invoking any numerical stability problems. These results show that the AFM and DFM models for treating the turbulent heat flux are sufficient for this strongly stratified flow. However, a slight difference between two models is observed for some variables.