• Journal of computational fluids engineering
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• v.19 no.2
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• pp.1-7
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• 2014

This study is to analyze the local convective heat transfer for a circular cylinder with annular fins. The relation between wall heat transfer and three-dimensional flow is investigated for different distances of annular fins. Depending on the fin spacing, the flow structure is strongly changed by the variation of horseshoe vortices. As the fin spacing increases, the heat transfer rate is maximized at a certain condition. This is clearly obtained as the Reynolds number increases, and it is closely related to the development of horseshoe vortices.

• Journal of Biomedical Engineering Research
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• v.22 no.1
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• pp.35-40
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• 2001

압력기반의 유한체적법과 k-$\varepsilon$난류모델을 이용하여 신생아 보육기 내의 삼차원 정상난류유동해석과 대류현상에 의한 열전달을 해석하였다. 보육기 내의 주된 공기유동은 입구에서 유입된 공기가 보육기 위쪽을 지나 출구로 이동하며 각진 구석에서 작은 와류들이 관찰되었다. 보육기의 입구부를 제외한 대부분에서의 유속은 0.1m/s 이하로 나타났으며, 신생아의 다리부분에서의 속도가 머리부분보다 다소 크게 관찰되었다. 입구쪽의 온도가 출구쪽의 온도보다 1~2$^{\circ}C$ 높게 나타났으며 속도 크기가 큰 다리부분에서의 온도가 머리 또는 목부분보다 다소 낮았다. 보육기 내의 온도변화는 약3~4$^{\circ}C$로 다소 크게 나타났는데 이는 입구에서 유입된 공기가 상벽과 직각으로 만나며, 보육기 외벽의 각진 구석부분에 의한 영향으로 생각된다. 따라서 입구속도를 적절히 줄이거나 유선형의 유동을 갖도록 설계하여 열손실을 최소화한다면 보다 효율적인 보육기가 될 것으로 생각된다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.29 no.11 s.242
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• pp.1209-1219
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• 2005

In a closed square cavity filled with a liquid, a cooling horizontal upper wall and a heating lower wall, the flow isn't generated under the ground-based condition when Rayleigh number is lower than 1700. In this mechanism, Ra=1534, Temperature and velocity fields near an air-bubble in silicon-oil under a cooled upper wall were investigated. Temperature and velocity fields is visualized using the thermo-sensitive liquid-crystal and light sheet visualization technique. The quantitative analysis fer the temperature and the flow fields were carried out by applying the image processing technique to the original data. The symmetry shape of two vortexes near an air bubble was observed. As the bubble size increased, the size of vortex and the magnitude of velocity increased. In spite of elapsed time, a pair of vortexes was the unique and steady-state flow in a square cavity and wasn't induced to the other flow in the surround region.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.161-161
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• 2014

열플라즈마는 주로 아크 방전에 의해 발생시킨 전자, 이온, 중성입자(원자 및 분자)로 구성된 부분 이온화된 기체로, 국소열평형상태를 유지하여 구성입자가 모두 수천에서 수만도에 이르는 같은 온도를 갖는 고속의 제트 화염 형태를 이루고 있다. 이렇게 고온, 고열용량, 고속, 다량의 활성입자를 갖는 열플라즈마의 특성을 이용하여, 종래 기술에서는 얻을 수 없는 다양하고 효율적인 산업적 이용이 활발히 진행되고 있다. 용사코팅은 노즐 출구를 통해서 외부로 방출되는 열 플라즈마 화염을 이용하는 것으로 이 화염의 와류 특성으로 인하여 외기의 가스가 화염내부로 침투하는 특성을 가진다. 이러한 현상은 열원의 냉각효과 외에도 외기를 구성하는 기체 분자의 내부 유입을 의미하는 것으로 대기 상태에서 공정이 이루어진다면 열원 내로 유입되는 대기 내의 산소가 모재 표면과 반응하여 산화가 진행된다. 이러한 산화과정은 용사 코팅의 품질을 저하시키는 요인이 되므로, W, Ti 등과 같은 반응성이 높은 재료의 코팅은 산화과정을 방지하기 위하여 진공에서 코팅을 하여야만 한다. 진공 플라즈마용사코팅은 진공 또는 저압의 불활성 분위기 중에서 열플라즈마 화염에 용사재료를 투입하여 플라즈마 화염 내부에서 순간적으로 이를 용융시킨 후 고속으로 분출, 모재에 적층시키는 코팅공정이다. 이때 분말상의 용사재료를 고속으로 화염 중심에 투입하여 최대 에너지 전달이 이루어지도록 하는 것이 적층효율 및 코팅품질을 향상에 필수적이다. 하지만 플라즈마 화염 내부를 고속으로 이동하는 입자의 온도와 속도 및 궤적을 측정하여 제어하는 것은 매우 어렵기 때문에, 통상 형성된 코팅의 구조와 두께로부터 경험적으로 파라미터를 결정하는 것이 일반적이다. 본 연구에서는 초고속 레이저 카메라와 이미지 분석용 소프트웨어를 이용하여 플라즈마 화염내의 비행입자 궤적을 추적하고, 이를 통해 분말 이송가스의 유량이 코팅 효율 및 미세구조에 미치는 영향을 조사하였다. 플라즈마 화염은 중심부가 가장 높은 온도와 속도를 가지고 있기 때문에, 분말 이송가스의 유량이 적을 경우 투입된 분말은 단지 플라즈마 화염의 상부 경계면을 지나는 궤적을 갖게된다. 이로 인해 분말의 용융이 충분히 이루어지지 않아 적층 효율이 낮고 미용융 입자 및 기공이 많은 미세구조를 보였다. 이송가스 유량을 증가시키게 되면, 분말의 궤적은 플라즈마 화염의 중심부를 지나게 되어 적층 효율이 증가하고 미세구조 또한 개선되었다. 하지만 이송가스 유량이 지나치게 클 경우, 투입된 분말 입자는 플라즈마 화염을 조기에 관통하게 되어 비행궤적은 온도와 속도가 낮은 영역에 형성되었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.28 no.8 s.227
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• pp.921-928
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• 2004

Measurements of local heat/mass transfer coefficients in rotating two-pass ducts are presented. Ducts of three different aspect ratios (W/H), 0.5, 1.0 and 2.0, are employed with a fixed hydraulic diameter ($D_h$) of 26.7 nm. $90^{\circ}$-rib turbulators are attached on the leading and trailing walls symmetrically. The rib height-to-hydraulic diameter ratio ($e/D_h$) is 0.056, and the rib pitch-to-rib height ratio (p/e) is 10. The experimental conditions are the same as those of the previous part of the study. As the rib height-to-duct height ratio (e/H) increases, the core flow is more disturbed and accelerated in the midsections of ribs. Therefore, the obtained data show higher heat/mass transfer in the higher aspect ratio duct. Dean vortices also augment heat/mass transfer in the turn and in the upstream region of the second pass. However, the effect becomes less significant for the higher aspect ratio because the surface area increases in the present geometric condition. The effect of rotation produces heat/mass transfer discrepancy.

• Journal of computational fluids engineering
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• v.18 no.1
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• pp.36-42
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• 2013

The performance of the wind turbine is determined by wind speed and unsteady flow characteristics. Unsteady wake flow causes not only the decline in performance but also structural problems of the wind turbine. In this paper, conceptual designs for the wind turbine tower are conducted to minimize unsteady wake flow. Numerical simulations are performed to inspect the shape effect of the tower. Through the installation of additional structures at the rear of the tower, the creation of Karman vortex is delayed properly and vortex interactions are reduced extremely, which enhance the stability of the wind turbine. From the comparative analysis of lift and drag coefficients for each structure, it is concluded that two streamwise tips with a splitter plate have the most improved aerodynamic characteristics in stabilizing wake flow.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.40 no.4
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• pp.245-253
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• 2016

The friction and deformation of a tire causes heat generation, which causes a temperature rise of the tire. This temperature rise can be a source of tire damage. The object of this study is to investigate the cooling effect of the application of a fin to the tire side to suppress the temperature rise. Eight different fin shapes were considered, and the sidewall surface temperature reduction owing to the cooling fin shape was numerically analyzed. In addition, the flow characteristics and heat transfer characteristics of the vortex of the pin rear were compared.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.112.2-112.2
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• 2010

슬러리 기포탑 반응기는 열 및 물질 전달의 용이성, 낮은 운전비용 및 장치의 간단성의 장점을 가지고 있어서 Fischer-Tropsch 반응, bio-reaction 등에 많이 응용되고 있다. 그러나 기포탑 반응기 내의 물질 거동은 매우 복잡하기 때문에 많은 연구가 이루어지고 있음에도 불구하고 그 현상에 대한 명확한 이해는 어려운 상황이다. 특히 기포탑반응기내에 기체의 포집율(gas hold-up)을 증가시키는 것을 목적으로 하는 연구들이 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 기체의 분사 방향에 따른 기체 포집율의 변화를 관찰하였다. 기체 분사는 0.6 mm의 pore가 66개로 구성된 perforated plate를 통해서 이루어졌고, 수직방향, 수평방향, 45도 그리고 수직/수평 조합의 네 가지 분사방향에 대해서 실험을 수행하였다. 반응기는 내경이 0.15 m이고 높이 2.0 m 아크릴 반응기를 이용하였다. 사용된 연속상은 수돗물을 사용하였고 분산상 기체로는 압축 공기를 이용하였다. 전체적인 기체 포집율은 수직방향의 분사방향에서 가장 높게 측정되었다. 그리고 수직/수평의 조합 분사방향의 경우, 기체 포집율이 가장 낮게 관찰되었다. 이것은 분사방향이 수직/수평으로 서로 엇갈릴 경우, 기포간의 충돌 가능성이 높아지고 bubble coalescence가 증가하였기 때문인 것으로 보인다. 실제로 homogeneous flow regime에서 heterogeneous flow regime으로 전환되는 기체선속도는 분사방향이 수직, 45도, 수평, 수직/수평 조합의 순서로 감소하였다. 즉 이 순서로 기체흐름의 와류가 증가하는 것을 알 수 있었다. 또한 Dynamic Gas Disengagement(DGD) 분석을 통하여 큰 기포가 발생하기 시작하는 기체 선속도의 변화를 관찰하였다. 이 경우, 예상되듯이 수직/수평 조합에서는 1.5 cm/sec 기체 선속도에서 큰 기포가 발생하기 시작한 반면 수직 방향 분사의 경우에는 2.5 cm/sec의 보다 높은 기체 선속도에서 관찰되기 시작하였다. 이러한 현상들을 종합하였을 때, 기체 분사방향을 수직으로 일정하게 했을 때, 기포간 출동을 최소화하고 와류발생을 최대한 지연시키며 전체 기체 포집율을 증가시킬 수 있음을 알 수 있다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.26 no.3
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• pp.394-401
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• 2002

The instantaneous flow characteristics of a round jet issuing normally into a crossflow has been studied using a flow visualization technique and particle image velocimetry. The effects of parameters such as jet inflow profile and turbulence intensity of the jet are evaluated for various Reynolds numbers in range between 735 and 3150, which are based on the crossflow velocity and jet-pipe diameter. The jet-to-crossflow velocity ratio is fixed at the value of 3.3. Instantaneous later tomographic images of the symmetry plane of the crossflow jet show that there exist very different natures in the flow structures of the near-field of the jet even though the velocity ratio is same. It is found that when the turbulence intensity of jet is elevated, the shear layer becomes much thicker due to the strong entrainment of the ambient fluid by turbulent interaction between the jet and crossflow. The detailed characteristics of instantaneous velocity and vorticity fields are presented to illustrate the effects of the above parameters on the vertical structures of the crossflow jet.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.23 no.2
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• pp.60-67
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• 2019

To understand the low frequency instability(LFI) characteristics in hybrid rockets combustion, effects of equivalence ratio variations on the phase shift between pressure and heat release oscillations were investigated by using the direct numerical simulation. The change in the equivalence ratio of the main chamber was simulated by the temperature and composition variation of the combustion gas introduced into the post-combustion chamber. In the results, additional combustion appeared along with vortex generation at the backward step, and combustion pressure and heat release oscillations were observed as the vortex moved. In addition, the results confirmed that the phase difference between the pressure and heat release oscillation shifts because of the changes in the propagation velocity of pressure wave as the temperature of combustion gas changes.