• 대한기계학회논문집B
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• 제29권8호
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• pp.911-920
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• 2005

The present study investigates heat/mass transfer and flow characteristics in a ribbed rotating passage with turning region. The duct has an aspect ratio (W/H) of 0.5 and a hydraulic diameter ($D_h$) of 26.67 mm. Rib turbulators are attached in the parallel arrangement on the leading and trailing surfaces of the passage. The ribs have a rectangular cross section of 2 m (e) $\times$ 3 m (w) and an attack angle of $70^{\circ}$. The pitch-to-rib height ratio (p/e) is 7.5, and the rib height-to-hydraulic diameter ratio (e/$D_h$) is 0.075. The rotation number ranges from 0.0 to 0.20 while the Reynolds number is constant at 10,000. To verify the heat/mass transfer augmentation, internal flow structures are calculated for the same conditions using a commercial code FLUENT 6.1. The results show that a pair of vortex cells are generated due to the symmetric geometry of the rib arrangement, and heat/mass transfer is augmented up to $Sh/Sh_0=2.9$ averagely, which is higher than that of the cross-ribbed case presented in the previous study for the stationary case. With the passage rotation, the main flow in the first-pass deflects toward the trailing surface and the heat transfer is enhanced on the trailing surface. In the second-pass, the flow enlarges the vortex cell close to the leading surface, and the small vortex cell on the trailing surface side contracts to disappear as the passage rotates faster. At the highest rotation number ($R_O=0.20$), the turn-induced single vortex cell becomes identical regardless of the rib configuration so that similar local heat/mass transfer distributions are observed in the fuming region for the cross- and parallel-ribbed case.

• 한국추진공학회지
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• 제18권4호
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• pp.18-25
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• 2014

본 연구에서는 다이아프램(diaphragm)을 설치한 하이브리드 로켓에서 발생하는 연소불안정의 발생 메커니즘을 알아보고, 고체연료의 연소율은 증가하면서 연소불안정은 줄일 수 있는 그레인 설계를 제안하였다. 고체연료의 연소율을 증진시키기 위해 다이아프램을 설치한 하이브리드 로켓 모터에서 관찰되는 큰 연소불안정의 가진 요인은 전방 연소실에서 생성된 와류가 후방의 다이아프램에 부딪치면서 나타나는 Hole-tone으로 판단된다. 또한 다이아프램의 고연소율 발생 메카니즘을 적용하면서 연소불안정은 줄일 수 있는 'Stepped Grain'을 제안하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제22권7호
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• pp.836-845
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• 2016

본 연구에서는 하계 한국 남동해 간절곶 주변해역의 냉수대 구조와 변동을 CTD 관측과 수층별 수온 장기 연속 모니터링 자료를 이용하여 분석하였다. 냉수대의 표층수온은 냉수기 이전과 $-12^{\circ}C$의 차이를 보였으며 해저지형 효과로 간절곶에서 냉수대 세력이 가장 컸다. 남북해역 간 등온선의 시계열분포에 간절곶을 경계로 공간변화가 발생해 간절곶 주변 해저지형이 언덕(hill)역할을 하고 있음이 추정되었다. 냉수대는 해안에 평행한 풍속이 양(+)의 값일 때 출현하는 연안용승반응을 나타냈고, 수온의 감소와 상승은 풍향이 바뀐 후 하루 이내에 반응하였다. 간절곶 주변은 얕은 수심 주위에서 발생하는 와류효과가 결합하여 바람에 의한 용승효과가 강화되었다. 수온변화는 2~6일 주기의 바람변동에 민감하였으며, 수온감소는 12~36시간의 위상차를 나타냈다. 냉수대가 출현한 7월은 2~3일 주기, 8월은 3~8일 주기에서 바람-수온변화의 상관성이 컸다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권1호
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• pp.15-20
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• 2009

정수장에서 사용되고 있는 원형 물탱크내의 물은 잔류염소농도 0.1 mg/L 이상을 유지하여야 한다. 일반적으로 잔류염소 농도는 물탱크의 구조, 크기 그리고 물의 유량에 따라 다르다. 잔류염소농도는 염소의 확산시간을 최대한 확보하는 것이 가장 중요하며, 그것을 위하여 일반적으로 원형 물탱크내의 격벽을 설치한다. 본 연구에서는 수치해석을 이용한 유동해석을 수행하여 물과 염소의 농도분포를 구하였다. 유동해석 결과 격벽사이에서 유동내 와류가 발생하였으며, 격벽의 수가 증가할수록 염소가 물에 확산되는 시간을 확보할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제28권7호
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• pp.789-799
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• 2004

An experimental study is conducted to investigate the effects of duct corrugation angle on heat/mass transfer characteristics in wavy ducts of a primary surface heat exchanger application. Local heat/mass transfer coefficients on the wavy duct sidewalls are determined by using a naphthalene sublimation technique. The corrugation angles(${\alpha}$) of the wavy ducts are 145$^{\circ}$, 130$^{\circ}$, 115$^{\circ}$ and 100$^{\circ}$. And the Reynolds numbers based on the duct hydraulic diameter vary from 300 to 3,000. The results show that at the low Re(Re $\leq$1000), the secondary vortices called Taylor-Gortler vortices perpendicular to the main flow direction are generated due to effect of duct curvature. By these secondary vortices, high heat/mass transfer regions are formed on both pressure-side and suction-side walls. At the high Re(Re $\geq$ 1000), these secondary flows are vanished with helping flow transition to turbulent flow and the regions which show high heat/mass coefficients by flow reattachment are formed on suction side. As corrugation angle decreases, the local peak Sh induced by Taylor-Gortler vortices increase at Re $\leq$1000. At high Re(Re $\geq$ 1000), by the existence of different kind of secondary flows called Dean vortices, non-uniform Sh distribution appears along spanwise direction at the narrow corrugation angle (${\alpha}$=100$^{\circ}$). Average Sh also increase by the enhanced effect of secondary vortices and flow reattachment. More pumping power (pressure loss) is required with the smaller corrugation angle due to the enhancement of flow instability.

• 설비공학논문집
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• 제17권6호
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• pp.569-580
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• 2005

The present study investigates the convective heat/mass transfer characteristics in wavy ducts of a primary surface heat exchanger. The effects of duct aspect ratio and flow velocity on the heat/mass transfer are investigated. Local heat/mass transfer coefficients on the corrugated duct sidewall are determined using a naphthalene sublimation technique. The aspect ratios of the wavy duct are 7.3, 4.7 and 1.8 with the corrugation angle of $145\Omega$. The Reynolds numbers, based on the duct hydraulic diameter, vary from 300 to 3,000. The results show that at the low Re(Re $\leq$ 1000) the secondary vortices called Taylor-Gortler vortices perpendicular to the main flow direction are generated due to effect of duct curvature. By these secondary vortices, non-uniform heat/mass transfer coefficients distributions appear. As the aspect ratio decreases, the number of cells formed by secondary vortices are reduced and secondary vortices and comer vortices mix due to decreased aspect ratio at Re$\leq$1000. At Re >1000, the effects of corner vortices become stronger. The average Sh for the aspect ratio of 7.3 and 4.7 are almost same. But at the small aspect ratio of 1.8, the average Sh decreases due to decreased aspect ratio. More pumping power (pressure loss) is required for the larger aspect ratio due to the higher flow instability.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권1호
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• pp.153-160
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• 2021

아산화질소(Nitrous oxide, N2O)는 지구온난화 물질의 하나로 이산화탄소에 비해 지구온난화효과가 310배 강하고 분해하는데 120년이 소요되기 때문에 오존층 파괴에 주범으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 N2O를 저감하기 위해 고온 열분해 기술을 적용하여 N2O 저감 공정에서 발생하는 NOx 배출 특성에 대해 조사하였다. 고온 유동장을 형성하기 위해 동축 분젠 예혼합 화염을 열원으로 채택하였으며 실험 변수로는 노즐출구속도, 동축류 속도 및 N2O 희석률로 설정하였다. 실험 결과, NO 생성률은 노즐출구속도 및 동축류 유량에 관계없이 N2O 희석률이 증가함에 따라 증가하였다. N2O의 경우에는 연소 불안정성(Kelvin Helmholtz 불안정)이 억제된 안정된 예혼합 화염에서 다량으로 배출되었는데, 이는 화염 면 부근에서 감소된 N2O의 체류시간으로 인해 열분해 시간이 충분하지 않기 때문인 것으로 사료된다. 따라서 N2O의 저감 효율을 증진시키기 위해서는 K-H 불안정성이 발생되는 노즐출구속도를 선정하여 화염 면 부근에서 발생되는 와류(toroidal vortex) 형태의 유동 구조를 형성하는 것이 N2O의 체류시간을 증가시키는데 효과적인 것으로 판단된다.

• 에너지공학
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• 제24권3호
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• pp.109-114
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• 2015

배열회수 보일러의 전열관군은 외부에 고온의 배기가스가 흐르면서 유동 유발 진동을 야기 시키며 배열회수 보일러의 전열관군에서 파손을 야기할 수 있어서 열교환기의 구조적 안정성을 위해 열교환기의 전열관군에서 유동 유발 진동 특성을 규명할 필요가 있다. 일반적인 열교환기 전열관군에서 유동 유발 진동에 관한 실험적 연구는 기존에 많이 진행되어 오고 있으며 유동 유발 진동에 대한 무차원 PSD(Power Spectral Density) 함수를 무차원 주파수인 Strouhal 수, fU/U의 함수로 도출된 실험적 결과들이 도출되어 있다. 본 연구는 열교환기 전열관군에서 유동 유발 진동에 관한 기존의 연구들의 결과를 전산유체해석을 통해 검증하고 배열회수 보일러의 전열관군의 유동 유발 진동 특성에 적용하기 위한 기반을 마련하는 것을 목적으로 한다. 이러한 것을 위해 단일 원관에서 비정상 상태 유동해석을 수행하여 주기적인 와동 발생 특성과 원관에서의 양력 변화 특성을 살펴보았다. 또한 원관에서 양력 변동 특성으로부터 유동 유발 진동에 따른 PSD 특성 결과를 도출하여 기존의 연구들과 비교를 통해 원관 주위의 PSD 특성을 정립하였다.