• Journal of Energy Engineering
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• v.14 no.1
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• pp.30-36
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• 2005

This paper reports the experimental study of the heat transfer characteristics of the wake region behind a cylinder in cross flow. Local heat transfer coefficient was measured from the stagnation point (θ=0°) to 180°, and the variation of Nu in the axial direction along the cylinder was also studied. The results show that the heft transfer rate at the rear (θ=180°) near the duct wall can increase as much as 58% over the 2 dimensional value at the center of the duct. The heat transfer profiles in the wake region also show distinct effects of the aspect ratio and the heat transfer boundary condition.

• Journal of IKEEE
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• v.13 no.3
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• pp.55-61
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• 2009

The heat transfer analysis applying finite element method has been carried out. Particularly, the convection boundary condition associated with the mixed boundary condition is numerically formulated by the Galerkin method analogous to the magnetic field problem. Also, the coupled electromagnet-thermal field analysis by the proposed heat transfer coefficient computation algorithm is executed to enhance the accuracy of solutions. Finally, the validity of the proposed results is verified by comparison with the measured ones.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.752-755
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• 2011

이종재료의 열전달문제 수치해석시 추가적으로 만족시켜야 하는 계면경계조건들의 존재와 계면경계로 인한 불연속면의 처리는 근사함수의 구성 뿐만 아니라 수치기법의 개발 자체를 어렵게 만든다. 본 논문에서는 계면경계의 불연속성을 모델링하는 특수한 함수를 포함하고 계면경계조건을 항상 만족시킬 수 있는 근사함수를 구성하고, 계면경계문제의 강형식을 직접 이산화하며 고속으로 해를 계산할 수 있는 이동최소제곱 차분법을 제시한다. 계면경계조건이 매입된 이동최소제곱 차분법으로 이종재료의 열전달문제를 해석한 결과, 높은 정확성과 효율성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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• 1997.10a
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• pp.683-688
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• 1997

원전의 중대사고 발생시 형성될수 있는 노심용융물의 고화피막층을 동반하는 용융물의 자연대류 열절달 특성에 대한 실험결과를 정밀 분석하고, 이에 대한 해석적 연구를 수행하였다. 본 연구대상 실험은 종횡비가 작은 경우와 큰 경우에 대하여 용융물을 자연대류와 강제대류로서 냉각하는 조건에서 경계조건에 따른 용융물의 피막층 두께를 측정하였고, 피막층 주변의 열전달량을 측정ㆍ분석한 것이다. 실험결과를 정밀 분석한 결과, 용융물의 고화 피막층 형성이 용융물의 자연대류 열전달양에 많은 영향을 미쳤으며, 종횡비가 큰 경우는 냉각 조건도 자연대류 열전달 양에 다소 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 고화층 두께 증가에 따른 종횡비 감소는 자연대류 열전달양 감소율을 작게하는 것으로 나타났다. 피막층 형성이 있는 용융물의 자연대류 열전달 해석 결과, 실험에서의 열손실 때문에 용융물의 고화 피막층 두께가 실험결과보다 다소 작게 나타났으며, 자연대류 열전달 흐름이 피막층 형성에 미치는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2008.07a
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• pp.641-642
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• 2008

본 논문에서는 정열계 해석을 위해 짧은 해석 시간을 가지는 열전달 문제의 해석 기법에 대하여 제시한다. 특히, 열전달의 주요쟁점인 혼합 경계조건을 띄는 대류 문제의 열전달 계수 산정에 대하여 해석적 방법(analytic method)을 이용하여 구한 뒤, 수치해석적 방법(numerical method)인 유한요소법(F.E.M)으로 해석한다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.32 no.4
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• pp.215-222
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• 2019

The heat conduction problem with discontinuous material coefficients generally consists of the conservative equation, boundary condition, and interface condition, which should be additionally satisfied in the solution procedure. This feature often makes the development of new numerical schemes difficult as it induces a layered singularity in the solution fields; thus, a special approximation is required to capture the singular behavior. In addition to the approximation, the construction of a total system of equations is challenging. In this study, a wedge function is devised for enriching the approximation, and the interface condition itself is embedded in the moving least squares(MLS) derivative approximation to consistently satisfy the interface condition. The heat conduction problem is then discretized in a strong form using the developed derivative approximation, which is named as the interface immersed MLS difference method. This method is able to efficiently provide a numerical solution for such interface problems avoiding both numerical quadrature as well as extra difference equations related to the interface condition enforcement. Numerical experiments proved that the developed numerical method was highly accurate and computationally efficient at solving the heat conduction problem with interfacial jump as well as the problem with a geometrically induced interfacial singularity.

• Journal of Power System Engineering
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• v.14 no.4
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• pp.17-22
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• 2010

본 연구는 구의 과도 열전도에 의한 열손실을 계산하는 데 있어, 외부의 경계조건인 대류의 조건에 해당하는 상황을 상수 및 변수로 가정하였을 경우의 열전달문제를 해석한 것이다. 이 문제를 해결하기 위해 집중열용량법을 사용하고 있으며, 대류열전달계수의 값이 온도의 함수로 변한다고 가정하여 계산하였다. 계산을 수행한 결과 대류경계조건의 값을 상수로 가정한 경우가 열손실이 높이 평가된다는 것을 알았고, 이러한 경향을 상관식으로 정리하였다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.30 no.1
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• pp.47-53
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• 2017

A boundary layer integral combined with a 1-D isentropic core flow model has been successfully used to determine heat transfer rate on the surface of a supersonic nozzle. However its accuracy is affected by the core flow condition which is used as a boundary condition for the integral calculation. Because flow behavior near a nozzle throat deviates from 1-D isentropic condition due to 2-D flow turning and interaction between core flow and boundary layer, accuracy of heat transfer calculation decreases at a nozzle throat. Therefore, CFD is adopted to deduce improved core flow condition and increase accuracy of boundary layer integral at nozzle throat in this research. Euler model and SST $k-{\omega}$ model is solved by CFD code and used as a boundary condition for boundary layer integral. Developed code is tested in the supersonic nozzle from the previous research and improvement in accuracy is observed, especially at nozzle throat and diverging section of the nozzle. Error between experimental result and calculation result reduced by 16% when a calculation is made based on the SST $k-{\omega}$ model. Method developed in this research is expected to be used in thermal design of the rocket nozzle.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1997.11a
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• pp.10-11
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• 1997

고체 추진제를 사용하는 추진 시스템을 개발하는데 가장 커다란 문제로 인식되고 있는 것은 추진제의 연소 특성을 이해하는 일이다. 그 중에서도 연소실의 압력 진동과 추진제 벽면으로 흡수되는 복사 열전달에 의한 연소율(burning rate)의 변화로 인하여 발생하는 연소 불안정에 대한 이해는 아직도 완전히 규명되지 않고 있다. 고체 추진제의 연소 불안정에 대한 이론적 해석은 준-정상 1차원 해석(Quasi-Steady Homogeneous One-Dimension) 방법에 의하여 단순화된 지배방정식을 해석하는 것이 일반적으로 잘 알려져 있는 방법이다. 이 가정은 고체 추진제가 연수되는 영역을 두께가 매우 얇은 영역의 표면반응영역(surface reaction layer)과 화학반응이 없는 응축상태영역(condensed phase zone) 그리고 기체상태의 연료와 화염이 존재하는 기체상태영역(gas phase zone) 등의 3영역으로 구분하며, 기체상태영역에서 발생하는 교란에 대한 응축상태영역의 반응시간 크기(response time scale)가 매우 크기 때문에 응축상태영역의 반응은 준 정상적으로 일어난다고 가정하는 것이다.그러나, 연소실의 온도가 $3000^{\circ}K$ 정도의 높은 온도이어서 복사 열전달에 의한 고체 추진제의 가열이 중요한 열전달 방법으로 작용하게 되므로 이를 무시한 이론적 해석은 물리적인 중요성이 약하여질 수밖에 없다. 본 연구에서는 기체영역으로부터 전달되는 복사 열전달은 투명(transparent)한 표면반응영역을 통과하여 응축상태영역에서 모두 흡수되며 추진제 표면에서의 복사열방출(emission)을 고려하였다. 또한 연소불안정 현상을 해석하기 위하여 표면반응영역에서의 경계조건은 선형교란량으로 대치하는 Zn(Zeldovich-Novozhilov) 방법을 사용하였다. 이 방법은 기체상태영역에 대한 구체적인 해석없이도 연소불안정 현상을 해석할 수 있는 장점이 잇다. 즉 응축상태영역에서의 연소율과 표면온도는 각각 기체영역으로부터 전달되는 온도구배와 연소압력, 그리고 복사 열전달의 함수관계이므로 선형교란에 의한 추진제표면에서의 교란경계조건을 얻을 수 잇으며, 응축영역의 교란지배방정식과 함께 사용하여 압력교란과 복사 열전달의 교란에 대한 연소율의 교란 증감 여부를 판단하여 연소 불안정 현상을 해석할 수 있다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.26 no.2
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• pp.1-11
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• 2022

The heat transfer coefficient on the wall, which is used as a boundary condition in the thermal analysis of general contract-divergent supersonic nozzles, affects the thermal analysis accuracy of the entire nozzle. Accordingly, many methods of deriving a heat transfer coefficient have been proposed. In this study, the accuracy of each method was compared. For this purpose, the heat transfer coefficients were calculated through theoretical-based analogy methods, semi-empirical equations, and CFD simulations for the previously performed heat transfer experiment with an isothermal wall and compared with the experimental results. The results show that the Prandtl-Taylor analogy methods and the CFD results with the k-ω SST turbulence model were in good agreement with the experimental results. Furthermore, the Modified Bartz empirical formula showed an overall over-prediction tendency.