• 유변학
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• 제2권1호
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• pp.60-66
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• 1990

혼합공정은 화학공학, 식품공학, 건축공학등 여러 가지 산업분야에 걸쳐 이용되는데 최근 고분자 분야에서도 신소재 개발 또는 제품의 물성을 향상시키기 위하여 이에대한 연구 가 활발해지고 있다. 고분자 가공에서 혼합에 이용되는 대표적인 기계로는 twin screw extruder, internal mixer, two roll mill 등이 있는데 본 연구에서는 internal mixer에서의 고 분자 유동 및 혼합거동을 파악하고자 하였다. 실험적으로는 flow visualization 방법을 써서 순환시간을 측정하였고, 시뮬레이션을 통하여 이론적으로 이를 검토하였다. 고분자 거동은 비뉴우톤을 유체로서 설명되기 때문에 본 연구에서는 혼합기의 구조적 특성을 고려한 모델 로서 $\eta$ = $\frac{\eta_o}{1+A[2trd^2]^\frac{1-n}{2}}$

• 유변학
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• 제8권1호
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• pp.11-29
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• 1996

스크류 채널 내에 주기적을 배리어를 설치함으로써 단축 스크류 압출 공정에서의 혼합 성능이 높여질수 있음이 S.J. Kim과 T.H. Kwom에 의해 밝혀진 바있다. 그들은 이새 로운 스크류를 통한 혼합이 카오틱하는 점으로부터 이 새로운 스크류를 카오스 스크류라고 명명했다. 우리는 카오스 스크류가 장착된 단축 압출공정에서 역학계 이론과 혼합운동학을 연계하여 연구를 수행하였다. 포인카레 단면을 통한 연구로부터 우리는 배리어의 배열이 islan의 크기에 대단히 밀접하게 관련되어 있음을 발견하였다. 연속적인 쉘 변형은 카오틱 유동에서 유체 요소를 지수 함수 형태로 늘이는 늘임과 접힘으로 이루어진 카오틱 혼합 메 카니즘을보여준다. 유체요소의 국부 늘임은 원리상으로는 계산되어질수 있으나 수치 해석상 의 어려운 점이 있다. 정규 유동에서와 달리 카오틱 유동에서는 입자 추적이 Runge-Kutta 적분중의 시간간격에 대단히 민감하다. 그래서 실제 사용될수 있는 시간 간격에 의해 계산 된 국부 늘임율 및 혼합효율의 정확도가 보장되어지지 않는다. 이러한 점들을 고려하여 우 리는 새로운 혼합 척도로 $\sigma$z를 제안하는데 이값은 비교적 긴 유체선분이 채널방향을 따라 늘어나는 비에 관련된 값이다. 배리어 영역의 길이가 짧을수록 $\sigma$z는 큰값으로 나타나지만 포인카레 단면에 의한 연구에 따르면 배리어의 주기가 너무 짧다면 두 개의 거대한 island 가 존재하는 것으로 밝혀졌다. 그리고 이러한 사실은 유체요소의 늘임비가 크다는 것이 항 상 좋은 혼합성능을 뜻하는 것은 아니라는 점을 보여준다. 이러한 관점에서 볼 때 혼합 스 크류를 설계하는데 있어서는 포인카레 단면을 병행하여 ${\sigma}_z$의 값을 사용하는 것이 바람직할 것이다.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권6호
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• pp.53-60
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• 2002

단일 분사 노즐을 갖는 연소기 내부의 혼합과정에 대한 이해를 바탕으로 연료 분사 노즐을 이중으로 갖는 연소기의 혼합과정에 대한 수치연구를 수행하였다. 수치연구를 위하여 3차원 Navier-Stokes 방정식과 k-$\omega$ SST난류 모델을 이용하여 연료 이중 분사 유동을 모사하였다. 이중 분사구 사이의 거리 변화에 따른 혼합특성의 변화를 살펴보기 위하여 파라메터 연구를 수행하였다. 연료 이중 수직분사에서 두 분사기의 유동 및 혼합특성은 서로 상당히 다른 경향을 보이며, 후방 분사기의 유동 및 혼합특성은 전방 분사류의 영향을 받아 더 크게 팽창하고 침투거리가 증가하는 것으로 나타났다. 어떤 특정 거리가 되기 전까지 분사기 사이의 거리가 증가할수록 전체적인 혼합률과 침투거리가 증가하는 등 혼합특성이 개선되지만, 특정 거리보다 크게되면 오히려 혼합특성이 악화되는 것으로 나타났다. 이는 이중분사기에서 최적인 혼합특성을 위한 두 분사기 사이의 거리가 존재함을 의미하는 것으로 판단된다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1997년도 추계학술발표회논문집(1)
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• pp.567-572
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• 1997

범용 전산유체해석(Computational Fluid Dynamics) 코드인 CFX-F3D를 이용하여 봉 다발에서의 난류 유동 수치해석을 수행하였다 3$\times$3 봉으로 구성된 부수로 사이의 난류 횡류(Crossflow) 혼합유동과 평행한 4개의 봉으로 이루어진 벽 수로에서의 난류 유동구조를 수치적으로 분석하여 각각의 실험결과와 비교하였다. 부수로 횡류 혼합유동의 경우 예측된 주 유동방향 평균 속도분포는 실험결과와 잘 일치하였으나 벽면과 인접한 부수로에서의 난류강도 분포는 다소 큰 차이가 나타났다. 백수로의 경우 수로 중심선 근처의 주 유동방향의 속도변화는 크게 예측되었고 벽 전단응력은 유로가 협소해지는 영역에서 낮게 예측되었으나 전반적으로 실험결과와 유사한 유동특성을 나타냈다. 이 연구는 봉 다발에서의 난류 유동구조에 대한 이해를 증진시킴과 더불어 CFX-F3D 코드를 평가함으로써 향후 지지격자와 임계열유속 증진장치가 부착된 복잡한 형상의 핵연료 다발에서의 유동장 수치해석의 기반을 마련하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제12권4호
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• pp.81-89
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• 2018

본 연구에서는 초음속 유동장 내 연료 분사시 연소기의 공간적인 제한 조건을 고려하여 복수의 분사기간 배치 간격을 변화시키고 그에 따른 유동 구조, 연료의 침투 거리 및 연료-공기의 혼합 특성을 비교 분석하였다. 이를 위하여 널리 알려진 단일 분사구를 이용한 실험 조건을 모사하여 적용된 수치 모델을 검토하였으며, 동일한 분사 조건을 갖는 복수의 분사기를 이용하여 비반응 유동 해석을 수행하였다. 해석 결과를 바탕으로 분사구 간 거리에 따라 전압력 손실, 침투 거리, 및 혼합 성능 등을 정량적으로 비교하였다. 해석 결과 분사구 간 배치 거리가 매우 짧은 경우 분사 연료가 서로 융합되면서 유동장이 2차원 특성을 나타내었고 전반적으로 낮은 혼합 효율 특성과 높은 전압력 손실을 발생하였다. 분사구 간 거리가 멀어짐에 따라 분사 가스간의 상호작용이 감소하면서 혼합 효율이 증가하고 전압력 손실이 낮아지는 것이 관찰되었다.

• 한국추진공학회지
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• 제17권1호
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• pp.52-60
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• 2013

이젝터-디퓨져 시스템은 두 유동 사이의 순수전단운동을 통해 저압의 2차유동을 동반하여 고압의 주된 유동을 만들어 낸다. 일반적으로, 이젝터-디퓨져 시스템에서 유동장은 난류 혼합, 압축 효과로 인해 매우 복잡하게 되며, 저효율의 큰 문제점을 가지고 있다. 현재까지 이젝터 시스템의 성능을 향상시키기 위한 많은 연구가 수행 되어 왔지만 만족스럽지 않은 실정이다. 본 연구에서는 이젝터 시스템의 성능향상을 위해 2차유동의 입구에 혼합 안내깃을 설치하였으며, CFD는 이젝터-디퓨져 시스템의 초음속 내부 유동을 모사하여 수행하였다. 얻어진 결과는 기존의 실험결과를 입증하였으며, 본 논문에서 혼합 안내깃 효과를 전압 손실, 유인비 및 압력회복에 대해서 논의되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권3호
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• pp.157-164
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• 2016

봉다발 유동에서 비틀림 혼합날개 지지격자의 대류열전달 성능을 실험적으로 평가하였다. 시험부는 $4{\times}4$ 정사각 배열의 봉다발로 제작하였고, 모의 봉다발에서 봉 중심 간 거리와 봉 외경의 비는 ~1.35이다. 대류열전달 성능 평가를 위해 혼합날개 지지격자 하류에서 봉 벽면 온도의 원주방향 및 축방향 분포를 측정하였다. 원주방향의 경우, 지지격자 하류에서 비틀림 혼합날개 끝이 향하는 벽면의 온도가 가장 낮게 나타났는데 이는 비틀림 혼합날개에 의해 왜곡된 유동 때문으로 판단된다. 반면, 축방향의 경우, 혼합날개 지지격자 근처에서 벽면의 온도가 크게 낮아졌는데, 이는 비틀림 혼합날개에 의해 대류열전달이 향상됨을 의미한다. 비틀림 혼합날개 지지격자에 의해 대류열전달 성능은 지지격자 상류에 비해 지지격자 근처 하류에서 ~35 % 향상되었고, 실험데이터를 기반으로 비틀림 혼합날개 지지격자에 대한 열전달 성능 예측 상관식을 제안하였다.

• 항공우주기술
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• 제7권1호
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• pp.40-48
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• 2008

공기 혼합시스템은 초음속 지상추진시험설비의 축열식 가열기로부터 공급되는 $1000^{\circ}C$, 3.5MPa의 공기와 고압공기 공급원으로부터 공급되는 상온, 동일 압력의 공기를 혼합시켜서 시험부로 공급하기 위한 설비로 32MPa로 압축되어 있는 고압공기 공급원을 3.5MPa로 감압하는 고압/저온 유동제어부, 축열식 가열기의 고온밸브에서부터 공기 혼합기로 고온의 공기를 공급하기 위한 고온 배관, 축열식 가열기로부터 공급되는 고온 유동과 고압공기 공급원으로부터 공급되는 상온 유동을 혼합하기 위한 공기 혼합기로 구성된다. 공기 혼합 시스템을 통하여 완전히 혼합된 공기의 유량은 25kg/s, 온도는 약 $400^{\circ}C$로 이를 통하여 초음속 지상추진시험설비의 구동 영역을 저 마하수, 저 고도 영역까지 확장할 수 있다.

• 대한기계학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.1774-1780
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• 1991

본 연구에서는 유한 길이를 갖는 수직 덕트내 공기 유동의 속도 분포를 LDV를 사용하여 측정하며 유동 특성에 미치는 가열정도, 덕트간격 및 입구소도등의 영향을 보고하고자 한다. 또한 속도분포, 온도분포 및 열전달에 미치는 부력의 영향을 수치 적으로 예측하여 그 타당성을 검증하고자 한다.

• 한국추진공학회지
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• 제18권4호
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• pp.81-89
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• 2014

엔진베이의 환기를 위해 Tandem-ejector 개념을 도입하고, 성능 예측을 위해 1차원 모델링을 개발하였다. 모델링에서 주 노즐 제트유동과 주 제트유동에 의해 유도된 2차 유동 및 3차 유동 해석은 등엔 트로피 과정을 가정하고, 혼합 과정 해석은 질량, 운동량, 에너지 보존식에 기반한 검사체적해석 기법을 적용하였다. Tandem-ejector의 혼합유동이 대기로 방출되므로 방출되는 혼합유동의 정압력과 대기압력을 일치하도록 하고, 이러한 경계조건을 만족시키도록 주 노즐 제트유동의 압력손실 모델링을 구성하였다. Tandem-ejector의 1차원 해석을 통해 주 제트 유동의 압력변화에 따른 이젝터 성능 변화를 예측할 수 있었으며, 실 운용조건에서 주 제트유동의 공급압력 기준값 범위를 설정할 수 있었다.