• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1998.05a
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• pp.21-25
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• 1998

탈황설비 배관내 연소가스의 삼차원 유동장에 대한 전산해석을 수행하였다. 복잡한 형상으로 주어진 배관내의 유동장 특성을 관찰하고 압력손실을 계산하였다. 특히 안개깃의 설치유무에 따른 유동장 특성 변화 및 압력손실 감소효과를 집중적으로 고찰하였다. 안내깃의 설치에 따라 유량배분이 적절하게 되고 압력손실이 현저하게 줄어듬을 알 수 있었다. 배관에서의 압력손실을 계산하여 배관설계 및 송풍기 용량 산정의 적절성을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1995.11a
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• pp.5-14
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• 1995

본 연구는 석탄가스화기내의 비반응 유동장에 대한 연구로서, 순수유동장 및 미분탄입자를 포함한 이상유동장에 대한 전산해석을 수행하였다. 가스화기내의 물리적 현상을 기술하는 Navier-Stokes 방정식을 유한차분법에 의하여 해석하고 그 결과를 나타내었다. 특히 선회유동의 영향에 의한 미분탄입자의 거동 및 재순환영역의 특성에 대하여 상세히 고찰하였다. 해석결과에 의하면 가스화기내에서는 몇개의 재순환영역이 형성됨을 알 수 있었다. 비반응유동장의 해석결과이지만, 선회유동은 화염안정화에 긍정적인 영향을 줄 수 있을 것으로 추측되는 결과를 보였다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1998.04a
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• pp.17-17
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• 1998

연소반응을 가지는 후류(wake)는 가스터빈 연소실의 flame holder 등에서 발생한다. 후류유동의 안정성 혹은 불안정성은 이러한 유동에 있어서 많은 영향을 끼치므로 상당히 중요하다. 본 연구는 위와 같이 연소 반응에 의한 밀도구배를 가지는 후류유동에 대하여 불안정성 해석을 수행하였다. 교란에 대한 지배방정식은 Navier-Stokes 방정식에서 점성항을 제외한 Euler 방정식을 고려하였다. 충류유동의 압력은 일정하다고 가정하였다. 교란 방정식을 유도하기 위하여 충류 유동이 평행하여 유동 방향에 수직한 방향의 구배만이 존재한다고 가정하였다. 모든 변수들은 충류 유동의 값과 움직이는 파장의 형태를 가지는 작은 교란의 합으로 생각하여 압력에 대한 교란방정식을 구하며, shooting법과 Newton-Raphson법에 근거를 두는 반복법을 사용하여 풀었다. 불안정성 해석을 수행하는 기본 유동의 속도장 및 온도장은 불안정성 해석을 수행하는 기본 유동의 속도장 및 온도장은 비압축성의 경우 우선 Gaussian Profile 가정함과 동시에 연소반응을 포함하는 유동장을 보다 정확히 구하기 위하여 Navier-Stokes 방정식으로부터 구한 결과를 사용하였다. 연소반응을 포함하는 유동장을 구할 때에는 해석상 편의를 위해 예혼합물질은 이상기체로, 화학반응은 1단계의 비가역반응으로 가정하였으며, 반응열로 인한 부력의 효과는 무시하였다. 위와 같은 유동장을 가지고 불안정성 해석을 수행한 결과 후류유동은 두 개의 변곡점을 가지며 sinuous 모드와 varicose모드의 두 개의 불안정성 모드가 있음을 보였다. 밀도 변화가 있는 경우나 밀도 변화가 없는 경우 모두 sinuous 모드의 가장 불안정한 모드가 varicose 모드의 가장 불안정한 모드보다 더 불안정함을 보여주어 후류 유동은 자유 유동에 가까운 위상 속도를 가지는 sinuous 모드에 의해 지배될 것임을 예측할 수 있다. 연소반응이 완전연소에 가까울수록 그리고 압축성 효과가 클수록 유동내부의 온도가 증가하고 점성 또한 증가하여 후류유동은 안정됨을 알 수 있었다 유동변수들의 contour로부터 유동의 특성을 예측한 결과 baroclinic 항이 dilatational 항보다 상대적으로 크며, 중심선 상하에 생기는 vortex를 더욱 성장시킬 것으로 생각된다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1998.04a
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• pp.9-9
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• 1998

가스터빈 연소기의 난류유동장을 구성하는 기본적인 유동형태는 크게 밀폐관내의 돌연 확대를 가지는 동축제트, 선회유동, 그리고 연소공기공 및 회석공기공을 통해 연소실에 수직방향으로 유입되는 제트유동 등으로 분류할 수 있다. 실제 가스터빈 연소기내의 난류유동장을 수치해석하기 위해서는 임의의 형상을 갖는 3차원 유동장을 모사할 수 있는 수치해석법과 고차정확도를 유지하면서도 수렴안정성을 만족시키는 대류항 처리기법 등과 같은 수치모델의 개발이 선행되어야 하며, 이와 함께 복잡한 난류연소유동장을 정확히 묘사할 수 있는 난류모델 및 난류연소모델의 개발 및 검증이 가장 중요한 요인이 된다. 또한 가스터빈 연소기의 최적 설계는 넓은 작동구간에서 높은 효율, NOx 및 CO 배기량의 저감, 희박연소 가연한계의 확장, 연소계통에서의 낮은 압력강하, 낮은 연소벽면온도와 온도구배를 유지시키기 위한 공기에 의한 충분한 냉각 같은 서로 상충되는 설계조건을 만족해야 한다. 그리고, 이러한 상충된 연소설계조건들을 충족시키는 최적 연소기의 설계를 위해서는 실험적인 연구뿐만 아니라 연소기내의 물리적인 현상을 잘 반영할 수 있는 물리적 모델을 바탕으로 한 연소유동의 해석적인 연구를 필요로 한다. 본 연구에서는 원통형 가스터빈 연소기의 등온 및 연소유동장, 그리고 연소기와 연결되는 Scroll 내부의 난류유동장에 대한 수치해석을 수행하여 수치 및 물리모델의 예측능력을 검증하였고, 가스터빈 연소유동장 해석에 관련된 중요 논점들에 대하여 심도있게 분석하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.69-69
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• 2011

본 논문에서는 비정상 상태의 비압축성 유동장을 해석하기 위하여 물체맞춤격자방법이 아닌 가상경계법을 사용하였다. 가상경계법은 구조격자를 사용하여 구조물 경계면에서 Momentum Forceing을 사용하여 가상의 경계를 만들어 유동장을 해석하는 방법이다. Navier-Stoke 방정식의 수치 이산화 방법으로 Kim et al(1985)이 사용한 Fractional Step Method(FSM)을 사용하였다. 시간에 대하여 semi-implicit FSM를 사용하였고, 확산항에 대해서는 2차 정확도의 Crank-Nicolson Method를 대류항은 3차 정확도의 Runge-Kutta Method를 사용 하였다. 본 연구에서는 가상경계법을 이용한 유동장 해석이 교량 단면에 대하여 수치해석이 가능한지 검토하였다. 가상경계법은 현재 많은 연구가 유선형의 구조물에 대하여 수행되어 오고 있다. 교량 단면과 같은 각 진 구조물에 대한 검토는 아직 미비한 실정이다. 가상경계법에서 다루고 있는 구조물 경계면에서의 Momentum Forcing 방법이 유선형의 구조물에 맞추어 연구가 진행되었기 때문이다. 먼저 본 연구의 프로그램을 검증하기 위하여 원형 실린더에 대하여 가상경계법을 적용한 결과 Re 수 200에서 Strouhal Number, 양력계수, 항력계수를 이전 연구 결과와 비교하였다. Williamson(1988)과 Zhang(1995)의 연구결과와 유사한 결과를 얻을 수 있다. 그리고 교량의 단면과 같은 각진 구조물(Bluff Body)에 대하여 가상경계법 적용하였다. 본 논문의 연구에서 평가 대상으로 하고 있는 2차원 교량 단면에 대하여 유동장 해석을 하였다. 본 논문에서 정량적인 유체력과 유동장에 대한 비교 및 검토가 이루어지지 못했지만 압력장과 유선의 형태가 이론적인 값을 벗어나지 않고 있는 것으로 확인 되었다. Re 수 2700에서 전산 해석을 수행하였으며, 교량 단면 주위의 압력계수와 박리현상 그리고 후류에서의 Vortex shedding 현상이 모두 적절한 분포가 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 가상경계법을 이용하여 각진 구조물에 대한 주위 유동장해석에 대한 가능성을 확인하였으며, 풍동실험과의 결과비교를 통하여 가상경계법을 이용하여 교량 단면 주위의 유동장 해석 결과를 정량적으로 비교할 것이다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.4 no.1
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• pp.46-56
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• 1994

The characteristics of flows, temperatures, concentrations of the boron are numerically studied when uniform axial magnetic fields are applied in the Czechralski crucible. The to governing factors to the flow regimes are buoyancy, thermocapillarity, centrifugal forces, magnetic forces, diffusion coefficient and segregation coefficient of the boron. Since the concentration of the boron is so low that buoyancy effects are negligible, it cannot affect the flow and temperature fields. From the fact that the flow fields are rotationally symmetric, two velocity components in the meridional plane and the circumferential velocity are calculated together with the temperature in the steady state. Based on the known velocity and temperature distributions the unsteady concentration distributions of the boron are calculated. As the strength of the magnetic is increased, the flow velocities are decreased. Circumferential velocities are large near the crucible side-wall and in the region below the rotating crystal. Steep temperatures gradient near the edge of the rotating crystal causes the Marangoni convection. It has been found out that the convection characteristics affects the unsteady transport phenomena of the boron.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1996.04a
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• pp.32-39
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• 1996

사이클론형 석탄가스화기내의 2차원 및 3차원 난류 선회유동장을 수치해석 기법을 이용하여 해석하였다. 2차원 해석을 통하여 선회수의 크기에 따른 유동장의 특성을 고찰하였으며, 3차원 유동장 해석결과와의 비교를 통하여 2차원화의 가정에 적절한 개념을 도출하였다. 입구의 크기 및 위치를 적절히 조절하여 반응기 내부에 적절한 유동장을 형성시킬 수 있음을 발견하였다.

• Bulletin of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.31 no.2
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• pp.43-46
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• 1994

VIP는 유동장을 영상기록매체에 기록하여 보존 및 재생이 가능함으로서 유동장의 재현성문제를 쉽게 해결할 수 있는 장점을 아울러 가지고 있다. 따라서, VIP는 비정상, 동시다점 계측 및 유 동장의 재현성확보가 원리적으로 가능함으로서 CFD에 필적할 수 있는 유일한 실험기법으로 평 가되고 있다. 본 해설에서는 이에 관한 내용을 개설적으로 정리하고자 하며, 상세한 것은 참고 문헌을 인용하기로 한다.

• The Korean Journal of Rheology
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• v.6 no.1
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• pp.20-29
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• 1994

본 논문에서는 실리콘 오일을 용매로 사용하여 조성된 전기유동유체의 전기장 부하 변화에 따른 역학적 특성을 고찰하였으며 그응용성에 대하여 연구하였다. 유체에 가해지는 전기장은 0~0.25kV/mm까지 변화시켰고 외부에서 가해지는 회전력은 0∼500rpm까지의 범위로 설정하였으며 용매의 점성계수 및 각각의 용매에 대한 입자 중량비를 달리하여 자체 조성한 4종류의 전기유동유체에 대하여 특성을 고찰하였고, 전기유동유체의 항복응력도 부 하되는 전기장의 함수로 증가함을 알수 있었다. 또한 부하되는 전기장의 크기 뿐만이 아니 라 입자의 중량비 용매의 점성계수도 전기유동유체의 거동에 많은 영향을 미침을 알수 있었 다. 또한, 전기유동유체를 이용한 응용예로서 지능구조물을 제작하여 전기장에 따른 진동특 성변화를 고찰하였다. 실험결과 부하되는 전기장의 강도가 증가함에 따라 구조물의 고유진 동수가 점차적으로 증가하였으며 입자의 중량비가 증가할수록 증가폭이 커 넓은 범위의 제 어영역을 가짐을 알수 있었다. 전기유동유체의 진동제어 이용가능성을 입증하기 위하여 시 간영역에서 구조물의 전기장에 대한 과도 진동제어 응답과 강제진동제어 응답을 실험하였다.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2014.03a
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• pp.649-653
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• 2014

채널 내부에 장애물이 존재하는 유동 형태는 다양한 공학적 문제에서 나타나고 있으므로 여러 가지 형상 및 유동 조건에 따른 유동 특성 연구가 필요하다. 따라서 본 논문에서는 장애물의 형상을 일정한 크기의 원형 실린더로 설정하고 실린더는 위아래 채널 벽 중앙에 위치하도록 하여 2차원 채널 내에 원형 실린더가 존재하는 경우에 대하여 CFD연구를 수행하였다. 실린더와 위아래 채널 벽면과의 거리를 변화시켜 각각의 거리에 대해 유동 재부착 길이, 유동의 주기성, 항력계수 등의 유동 특성을 관찰하였다. 연구결과 각 간격[실린더벽면과 채널벽면간의 거리(G)/실린더지름(d)]이 0.5, 1, 2, 3, 5, 15에 따른 재 부착 지점(Reattachment Length)은 채널 벽면이 실린더로부터 멀어질수록 완전히 열린 유동장에서의 유동 재부착 지점에 수렴해간다는 것을 확인하였다. 즉 거리가 멀어질수록 벽면 영향이 줄어든다는 것을 확인하였다. 또한 각각의 경우에 대해 항력계수 값을 구하였고, 이를 완전히 열린 유동장에서의 항력계수 값과 비교해 보았다. 그 결과 벽면으로부터의 떨어진 거리가 5부터 벽면의 효과가 줄어들어 10이상이 되었을 때부터 그 영향이 아주 미미하다는 것을 확인하였다.