• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 1998년도 제10회 학술강연회논문집
• /
• pp.9-9
• /
• 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.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 1998년도 제11회 학술강연회논문집
• /
• pp.11-11
• /
• 1998

최적의 액체 램제트 연소기 설계를 위하여 흡입공기와 분무, 혼합 그리고 이에 따른 연소의 일련의 과정이 일어나는 램제트 연소기의 유동해석을 2차원 및 3차원으로 수행하였다. 격자구성은 연소기에 공기를 공급하고 연료를 분무하는 공기 유입관 영역과 연소실 및 노즐 영역, 그리고 출구 대기 영역으로 나누어 독자적으로 격자를 생성시켰다. 연소실 내의 유동 특성에 있어서 2차원과 3차원의 유동해석 결과는 선회영역 유동특성이 크게 차이가 남을 알 수 있었다. 따라서 실제 액체 램제트 연소기의 설계를 위해서는 3차원 유동해석과 실험이 반드시 필요하다.

• 융복합기술연구소 논문집
• /
• 제11권1호
• /
• pp.39-42
• /
• 2021

2차원 유동장내 수직 진동하는 원통의 Von Karman 와열 유동 현상에 대한 진동 주파수 계산 문제는 진동하는 물체의 비정상 공력 해석 연구 검증에 많이 사용하는 고전적 방법이다. 본 연구에서는 오픈소스 OpenFoam 기반의 중첩격자 기법을 사용하여 층류 유동장내의 수직방향 진동하는 원통 주변의 비정상 유동 현상과 원통 벽면에서의 공력 특성 변화를 해석하기 위한 일련의 해석 단계들과 결과를 타 연구그룹과 비교하였다. 원통 형상과 진동에 의한 와열 유동의 주기적 유동 특성과 복잡성 해석의 건전성을 확보하기 위하여 격자와 시간제어에 대한 해의 정확도에 미치는 영향을 평가하였다. 본 연구에서 수행한 해석 방법은 일관성과 신뢰성 있는 해석 결과들 보여주었으며, 향후 보다 실제적인 진동하는 에어 포일의 비정상 공력 해석 연구에 적용 가능함을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2000년도 제14회 학술강연논문집
• /
• pp.9-9
• /
• 2000

액체 램제트 엔진의 V형 유입구에 3개의 안내깃이 있은 경우에 대하여 유동 해석을 수행하였다. 수치해석에 앞서 본 연구에서는 ONERA에서 발표한 고체 램제트 연소기에 대한 실험 결과를 유동 해석 결과와 비교하여 해석의 정확성을 검증하였다. 안내깃에 의하여 연소실로 유입되는 공기는 유입구 곡관에서 효율적인 흐름을 유지할 수 있고 분사되는 연료의 분포도 제어될 수 있다. 안내깃의 두께가 큰 경우 자칫 유입되는 공기의 흐름을 방해하는 장애물의 역할을 할 수 있으므로 두께의 변화에 대한 영향도 계산하였으나 선정된 안내깃에 의한 연소실에서의 유동특성 변화는 적은 것으로 나타났다. 입구조건을 균일 유동으로 주고 해석한 결과, 연소실에서의 유동은 안내깃의 유무에 따라 큰 영향을 받지 않았다. 그러나 흡입구로 유입되는 공기의 속도 분포는 다양한 비행조건에서 균일하지 않기 때문에 주 유동을 방해하지 않는 안내깃의 설치는 연소실에서의 좀 더 안정된 화염의 생성을 위해 필요하다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
• /
• pp.88.2-88.2
• /
• 2011

본 연구는 아연/공기전지 설계기술 개발을 위한 기초 연구로서 전산해석을 이용하여 전해질 유동에 따른 아연/공기전지의 성능 예측에 관한 것이다. 전산해석모델은 전기화학 방정식과 유체유동 방정식으로 구성하였으며, 화학종 반응에 관한 지배방정식으로는 Nernst-Planck식을 이용하였고 전극표면의 전기화학반응은 Butler-Volmer식을 이용하였다. 또한 유체유동 방정식은 Navier-Stoke식을 적용하여 전해질 유동에 따른 전기화학적 성능 변화를 모사하였다. 아연/공기전지 성능 평가 실험으로부터 얻은 I-V 곡선과 전산해석결과와의 비교/분석을 통하여 전기화학모델의 타당성을 검증하였으며, 유체 유동 방정식과의 연동해석을 적용하여 전해질 유입 위치 및 유입 속도에 따른 아연/공기전지의 성능 변화를 조사하였다. 아연/공기전지의 성능은 전해질 유입 위치가 아연극에 가까울수록, 유입 속도가 빠를수록 향상되는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
• /
• 한국지하수토양환경학회 2003년도 추계학술발표회
• /
• pp.493-496
• /
• 2003

이 연구는 우리나라 균열암반 대수층의 수리적 특성을 해석ㆍ평가하기 위하여 양수시험 해석해(Theis, 1935; Cooper-Jacob, 1946; Papadopulos-Cooper, 1967; Hantush, 1962a,b; Moench, 1985; Hantush-Jacob, 1955) 및 일반화 방사상 유동 모델을 이용하여 균열암반 대수층(화강암, 화산암, 변성암, 백악기퇴적암, 제3기 퇴적암에 굴착된 100개 조사공)에서 수행되어진 양수시험으로부터 얻은 122개의 양수시험자료(수위강하 자료)를 분석하였다. AQTESOLV 전산프로그램을 이용한 양수시험자료 분석에 의하면, 122개 자료중 86개(71%)의 자료들이 이 연구에 사용된 해석해와 일치하며, 양수시험자료 해석해 중에 누수(leaky) 및 경계조건(boundary condition)을 고려한 해석해들이 53개(43%)로 가장 많이 나타났다. 그러므로, 양수시험자료의 해석은 균열암반 대수층의 수리지질학적 특성에 적합한 개념모델의 설정이 중요하다. 일반화 방사상 유동(GRF)모델을 적용해보면, 122개의 자료중 77개(63%)의 자료들이 Barker(1988)의 표준곡선에 의한 차원(1.1차원-2.9차원)을 보여준다. 이중 44.2%에 해당하는 39개 자료가 1.1차원과 1.9차원 사이의 분할 유동차원을 보여주는 반면에 26개(6.5%)만이 Theis 이론에 맞는 2차원의 방사상 흐름을 보여주며, 38개(49.3%)는 2.1차원에서 2.9차원에 속한다. 따라서 우리나라 균열암반 대수층에서 지하수 유동은 대부분 분할차원의 유동을 보여주는 것으로 평가된다.

• 대한기계학회논문집
• /
• 제16권10호
• /
• pp.1915-1927
• /
• 1992

본 연구에서는 3차원 압축성 내부유동해석 코드를 개발하여 터어빈 정익이나 동익 내부의 차원 익렬 유동을 수치적으로 해석하고자 한다. 여기에서 사용된 코드 는 Obyashi의 LU-ADI기법을 이용한 기존의 2차원 익렬 유동해석 코드를 3차원 유동장 으로 학장한 것이고, 난류유동해석에는, Baldwin-Lomax의 박층 대수모델을 3차원으로 확장한 알고리즘을 적용하였다.Kiock등이 실험한 선형 터어빈 익렬 내부의 천음속 유동장에 적용하여 양끝 벽면에 의한 3차원 유동장 특성을 분석하고, 3차원 익렬 유동 코드의 적합성을 검토하였다.

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

• 대한기계학회논문집
• /
• 제16권3호
• /
• pp.527-539
• /
• 1992

본 연구에서는 터빈익렬의 입구유동면에 주어지는 끝벽 경계층유동에 의하여 익렬 내의 유동에서 발생하는 여러 와류들에 의한 2차 유동과 이와 연관된 여러가지 3차원 점성유동 현상 그리고 이에 따른 유동손실을 보다 정확히 예측하기 위한 수치해 석적 연구를 수행하였으며, 이에 필요한 수치해석적 연구를 수행하였으며, 이에 필요 한 수치해석코드를 작성하였다.유동특성에 대하여 상세한 연구결과가 보고되어 있 는 UTRC(United Technologies Research Center) 평면 터빈익렬을 연구대상으로 채택하 여 익렬 내의 3차원 유동특성을 연구하고 계산한 결과를 기존의 결과와 비교 검토하였 다. 강한 2차유동이 존재하는 경우에 발생하는 수치확산을 감소시키기 위하여 대류 항에 대하여 2차 정확도(second-order accuracy)의 선형상류도식(linear upwind sche- me)을 사용하여 일반적으로 널리 사용되는 하이브리드도식(hybrid scheme)에 의한 해 석결과와 비교하였다. 터빈익렬 내의 난류 유동은 익렬의 회전과 유선의 만곡 등에 의한 영향으로 복잡한 유동현상을 나타내지만, 터빈익렬 내의 난류유동 특성에 대한 실험결과가 아직까지는 부족하고 또한 본 연구에서는 평균유동값의 정확한 해석에 중 점을 두었으므로 표준 k-.epsilon. 모델을 사용하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
• /
• 한국소음진동공학회 2014년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.216-216
• /
• 2014

과거 유체 유발 진동(FIV : Fluid Induced Vibration)은 배관계 설계 하중에 고려되지 않은 설계 하중이었다. 하지만, 원자력 발전소 또는 화력 발전소의 배관형상이 복잡하고 고온수가 배관 내부에서 유동하는 배관계에서 육안으로 관측이 가능한 배관진동이 발생하였다. 이에 배관 진동에 대하여 원인 분석과 배관 구조 건전성 평가에 관심을 가지게 되었다. 배관 진동은 배관 형상에 따라 배관 내부 난류 유동에 대한 압력 변동이 하나의 원인이며, 고온수가 유동하는 배관일수록 압력 변동에 대한 배관 진동이 크게 나타나는 것으로 분석되었다. 배관 내부 난류 유동에 대한 압력 변동을 불규칙 수력하중이라고 한다. 본 연구에서는 배관 내부에서 난류 유동으로 발생하는 불규칙 수력하중을 유동해석을 이용하여 PSD(Power Spectral Density)로 산출하고, PSD 하중을 이용하여 불규칙 구조 응답 해석을 수행하여 배관계 응력 분포에 대하여 연구하였다. 배관 내부 난류 유동에 대한 불규칙 수력하중은 DES 난류 모델을 사용하여 시간에 대한 배관 내부 표면의 유체 속도를 유동 해석으로 산출하였으며, 유체 속도를 동압으로 계산한 후 FFT(Fast Fourier Transform)를 수행하여 PSD 하중으로 산출하였다. 그리고 불규칙 구조 응답 해석에서 배관 내부 유체 영향에 대한 진동 감쇠를 표현하기 위하여 유체 질량을 산출하고, 배관 구조 해석 모델 표면에 질량을 입력하는 방법으로 배관 고유진동수 및 불규칙 구조 응답 해석을 수행하였다.