• 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.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.11 no.9
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• pp.3125-3134
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• 2010

Three-way catalyst durability in the Korea requires 5 years/80,000km in 1988 but require 10 years/120,000km after 2002. Domestic three-way catalyst satisfies exhaust gas conversion efficiency or pressure drop etc. but don't satisfy thermal durability. Three-way catalyst maintains high temperature in interior domain but maintain low temperature on outside surface. This study evaluated thermal durability of three-way catalyst by thermal flow and structure analysis and the procedure is as followings. Thermal flow parameters ranges were determined by vehicle test and basic thermal flow analysis. Response surface for rear catalyst temperature was constructed using the design of experiment (DOE) for thermal flow parameters. Thermal flow parameters for rear catalyst temperature in vehicles examination were predicted by desirability function. Temperature distribution of three-way catalyst was estimated by thermal flow analysis for predicted thermal flow parameters.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.38 no.2
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• pp.183-190
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• 2014

A multiphase pump was developed in this study. The optimum multiphase pump design was arrived at, and the interactions among the different geometric configurations were explained by applying numerical analysis and the DOE (design of experiments) method. First, we designed the base model to meet the specifications. Then, we defined the design parameters related to the meridional plane and the blade angle. Each design parameter was used for generating experiment sets, and numerical analyses were performed on these sets. Finally, the optimized design was selected based on the results of the DOE analysis. The numerical optimization resulted in the optimum model having higher efficiency than the base model. In addition, performance degradation due to changes in the GVF (gas volume fraction) is discussed.

• Journal of the KSME
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• v.34 no.8
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• pp.632-642
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• 1994

이 글의 앞부분에서는 소각로 관련 선진기술 중에서 소각 연소실부분에 대한 내용을 검토하고, 저공해화를 위한 연소실을 설계할 때 고려해야 할 인자들을 도출한다. 이러한 설계인자들에 대한 정량적인 평가는 설계개념 확인 및 설계인자의 검토를 위한 연소, 유동, 열전달 등 실험실 규모의 실험과 열유동의 전산해석 기법을 활용하여 설계변수의 최적화를 통해 이루어진다. 이 글에서는 컴퓨터. 프로그램을 사용하는 전산유동해석, 축소 모형장치를 사용하는 실험 등 열유동 해석법과 고형 폐기물의 연소특성을 분석하는 실험적.이론적 접근법을 소개한다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.22 no.6
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• pp.19-27
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• 2018

In this study, a numerical study was conducted to characterize the E-D nozzle which changes according to the nozzle pressure ratios. Three different numerical analysis models were designed by changing the pintle inflection angles. When the nozzle pressure ratio is low, the outside air flows into the E-D nozzle to form an open flow field. As the nozzle pressure ratio increases, the flow transition occurs to become the closed flow field where the recirculation region is isolated inside the nozzle. Also, the highest thrust coefficient was obtained in the analytical model with high pintle inflection angle at all nozzle pressure ratios.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.618-619
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• 2010

LED는 기존의 발광원에 비해 훨씬 높은 파워와 효율성으로 인해 최근 들어 각종 조명이나 교통신호 등에서 사용이 급증하고 있다. LED 재료를 위해 지금까지 여러가지가 연구되어 왔는데, 갈륨 질화물 (Gallium Nitride, GaN)에 기반한 시스템이 최근들어 가장 큰 관심을 받고 있다. GaN 방식은 열적으로 매우 안정성이 있고, 1.9 ~ 6.2 eV 범위의 넓은 밴드의 Gap, 그리고 인듐이나 알루미늄과 결합하여 청, 녹, 백색등의 다양한 빛을 발생할 수 있는 장점을 가지고 있다. 예를 들어 청색 LED는 광학 방식의 기록매체에, 백색 LED는 기존의 조명램프의 대체용으로 활용이 가능하다. 이러한 장점 덕분에 GaN기반 LED 시장은 1994년에 최초로 상용화 된 이래 최근 급격한 성장을 보여 왔다. 그러나 GaN은 다른 III~V 타입의 반도체 재료와는 달리 재료가 성장하기 위해 사파이어와 같은 별도의 기판을 필요로 하는 문제가 있다. 이것은 결국 전위발생과 같은 격자의 부조화 같은 문제를 야기하여 결국 LED의 성능을 떨어뜨리는 요인이 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy) 방법이 개발되었는데, 이 방법은 시간당 100 미크론의 매우 빠른 성장속도로 높은 두께의 레이어를 만드는 장점이 있다. 이렇게 성장된 GaN 레이어는 베이스 기판에서 쉽게 분리되어 활용이 가능하다. 그러나 HVPE 기술은 성장 공정에서 두께를 균일하게 만들도록 제어하는 것이 매우 어렵다는 문제가 있다. 따라서 HVPE 방식에서는 이러한 조건을 만족시키기 위해 반응현상에 대한 물리적 해석을 토대로 공정조건을 정밀하게 설계해야 한다. 이를 위해 최근에 실험 또는 시뮬레이션을 활용하여 이러한 공정조건을 향상시키기 위한 여러 연구가 진행되었다. 본 연구에서는 이러한 연구의 일환으로 반응로에 투입되는 여러 기체의 유량과 존별 주변온도 조건을 입력변수로 하고, 이들이 GaN 성장에 미치는 영향을 분석하였다. HVPE 시스템에서 가장 이상적인 목표는 반응기체가 층류유동을 유지하면서 대부분의 반응이 기판위에서 이뤄지며, 기판위에서 성장되는 재료의 두께가 균일하게 되는 것이다. 입력변수들이 이러한 결과에 어떠한 영향을 미치는 지 분석하기 위해 전산유체역학(CFD, Computational Fluid Dynamics)을 수행하는 상용코드 FLUENT를 사용하였다. 보다 실제에 가까운 해석을 위해서는 기체간의 화학반응을 포함해야 하나, 해석의 편의와 효율을 위해 본 연구에서는 열 및 유동해석만을 수행하였다. 한편 실제 반응로의 우수성은 성장속도와 두께분포의 균일도를 통해 평가된다. CFD 해석을 통해 이들을 분석하기 위해 기존에 수행한 실험조건을 해석하고 해석결과의 유동패턴/압력분포를 실험결과의 성장속도/두께분포와 비교하고, 이중에서 관련성이 높은 해석결과변수를 우수성 평가에 활용하였다. 기존의 실험결과를 토대로 이러한 중요 결과변수와 함께 이들에 대한 목표값이 도출되고 나면, 입력 공정조건 - 사용기체의 유량과 주변온도 조건 - 에 대해 실험계획(DOE,Design of Experiment)을 수립하고 목표성능을 구현하기 위한 최적설계를 수행할 수 있다. 일반적으로 CFD를 통해 최적의 설계나 공정조건을 탐색하는 작업은 1회의 CFD 계산시간이 매우 오래 소요되기 때문에 쉽지 않다. 그러나 본 연구에서는 CFD와 DOE의 적절한 조합을 통해 적은 수의 해석을 가지고도 원하는 결과를 효율적으로 얻는 것이 가능함을 입증하고자 한다. 본 발표에서는 아직 이러한 연구가 완성되지 않은 시점에서 제반 연구개요를 소개하고 현 시점까지의 연구 결과 및 향후 계획을 소개하고자 한다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.14 no.3 s.43
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• pp.194-202
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• 2005

The present study was analytically and experimentally carried out to predict the absorption characteristics on combined heat and mass transfer process in a vertical falling film of variable absorbers. Heat and mass transfer enhancements were analytically investigated. Effects of geometric parameters by insert device (spring) and corrugate, flow pattern on absorption performances has been also investigated. Especially, the optimal values of absorber geometry (ID=22.8mm, L=1150m) and kinetic variables (solution flow rate, flow pattern) for maximum absorption performance has been predicted by the numerical analysis. The maximum absorption performance in a numerical analysis and experiment was shown at the wavy-flow by insert device (spring).

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.15 no.5
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• pp.1512-1521
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• 1991

본 연구에서는 유속과 압력등이 시간과 위치의 함수로 표현되는 비정상 유체 가 흐를 때 그 유동 특성이 파이프계에 미치는 영향을 고찰하기 위해 비정상 유동을 포함한 파이프계의 운동방정식을 유도하고 유동 변수가 파이프계의 안정성에 미치는 영향을 연구하였다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.31 no.4
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• pp.165-171
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• 2018

In this study, the shape of the flow control structure within a DVR was designed for heat dissipation of the CPU. The proposed design consists of three thin metal plates, which directly controls the air flow inside the DVR box and forces the air to pass through the CPU, thereby efficiently dissipating heat from the CPU. The shape of the structure was determined using parametric studies. To verify the design result, we carried out a three-dimensional time dependent numerical analysis using a commercial fluid dynamics analysis package FlowVision. As a result of experiments with a real DVR equipment, it is confirmed that the temperature of the CPU is significantly reduced compared to the initial model.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.17 no.3
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• pp.33-41
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• 1993

양벽면 모두 사각돌출형조도요소가 설치된 동심 이중관내에서 생기는 비대칭 난류유동과 열전달 특성을, 열전달과 마찰계수에 미치는 조도의 합성효과를 조사하기 위해, 연구하였다. 이론해석에서는 한쪽면에 거칠기가 있는 평행평판의 유동에 대한 수정 플란틀 혼합길이(mixing length)이론의 난류 모델을 속도분포와 마찰계수를 구하는데 사용하였다. 최대속도지점에서 안쪽과 바깥쪽의 두 속도형상들은 힘의 평형에 의해 일치시켰다. 그리고 나서, 온도 분포와 열전달 계수를 계산하였다. 속도형성과 마찰계수들의 해석결과는 실험과 매우 잘 일치하였다. 마찰계수와 Nusselt number에 미치는 조도비, 조도에 대한 피치비, 그리고 반경비등과 같은 여러 변수들의 효과들을 조사하였다. 본 연구는 일정의 조도 요소들이 전체적 효율 측면에서 볼때 유리하게 열전달을 향상시킨다는 것을 증명하였다.