• Journal of Power System Engineering
• /
• v.16 no.1
• /
• pp.44-50
• /
• 2012

팁 간격의 크기가 냉각탑용 축류팬의 성능과 누설 유동에 미치는 영향을 조사하기 위해서 서로 다른 2가지 팁 간격을 가진 경우에 대해서 점성유동을 해석하였다. 케이싱 내에서 작동하는 축류팬 주위의 유동을 연속방정식, Navier-Stokes 방정식 등을 지배방정식으로 사용하여 수치해석 하였다. 난류유동에 나타나는 레이놀즈 응력은 ${\kappa}-{\epsilon}$ 난류모델을 사용하여 계산하였다. 전체적으로 H형 격자계를 사용하였으며, 팁 주위의 유동을 해석하기 위해서 팁 영역 주위에 부분적으로 조밀한 격자를 두었다. 팁 간격이 증가하면 누설 유동의 증가로 인한 유동 손실의 증가로 전압상승과 수력효율이 감소하였다. 팬 직경에 대한 팁 간격이 0.4%에서 1.0%로 증가하면 전압상승 값이 약 10% 정도 감소하였으며, 수력효율은 약 3% 정도 감소하였다. 팁 간격이 팁 근처 날개 주위의 압력에 미치는 영향을 보면, 팁 간격이 증가하여 누설 유동이 증가하면 흡입면과 압력면의 압력차가 전연 부근에서 감소함을 알 수 있었다. 누설 와류의 중심은 코드를 따라서 흡입면으로 부터 떨어져 나가면서 형성됨을 알 수 있었다. 누설 와류의 위치를 보면 팁 간격이 증가하면 와류 중심의 위치가 흡입면 쪽으로 이동하고, 흡입면에서 떨어진 거리도 날개 후반부에서 증가 폭이 커지는 포물선 형태로 증가함을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2019.05a
• /
• pp.88-88
• /
• 2019

컴퓨터 성능향상과 수치해석기법의 발달로 인해 Navier-Stokes 방정식에 기초한 수치모델을 활용한 3차원 유동/파동장 해석이 증가하고 있는 추세이다. 그러나 아직까지 Navier-Stokes 방정식 모델의 계산부하를 PC에서 소화하기에는 무리가 따른다. 게다가 실험실 스케일을 벗어나, 실제 현장을 계산영역으로 설정할 경우에는 계산량이 엄청나게 증가하게 된다. 이것을 극복하기 위해서는 반듯이 병렬계산을 수행하여야 한다. 본 연구에서는 계산부하가 큰 Navier-Stokes 방정식 기반의 3차원 수치모델 LES-WASS-3D를 활용한 대용량 병렬계산체계를 구축한다. 나아가 3차원 정밀 또는 광역의 유동/파동장 해석에 있어서 병렬계산체계의 성능과 적용성을 검토한다. 현재 보급되고 있는 PC들은 모두 멀티프로세서가 장착됨으로 손쉽게 병렬계산을 수행할 수 있다. 그러나 정밀 또는 광역해석을 위해서는 대용량 병렬계산 컴퓨터가 요구된다. 따라서 본 연구에서는 보조프로세서를 장착한 공유메모리 환경의 고성능 병렬계산체계를 구축한다. 나아가 포트란 기반의 순차코드로 구축된 기존 3차원 Navier-Stokes 방정식 모델 LES-WASS- 3D를 병렬코드로 변환한다. 병렬계산 성능 및 적용성을 검토하기 위한 수치해석을 수행한다. 이상의 과정을 통해 본 연구에서 구축한 병렬계산체계의 성능 및 적용성을 확인할 수 있었다. 그리고 3차원 유동/파동장 해석에 있어서 정확도 향상뿐 아니라, 계산영역을 확장할 수 있는 계기가 마련되었다. 또한 유동/파동 해석보다 많은 계산시간이 필요한 지형변동 해석에도 충분히 적용될 수 있다고 판단된다.

• Journal of Energy Engineering
• /
• v.6 no.2
• /
• pp.137-144
• /
• 1997

Turbulent swirling cold-flow in a cyclonic gasifier has been analyzed by numerical analysis. Comparison of two dimensional and three dimensional analyses has shown that concept of equivalent slit is appropriate for the two dimensionalization of three dimensional phenomena. Flow characteristics have been scrutinized by varying swirl number which is a crucial parameter in determining the flow pattern of the cyclonic gasifier. Reactive flow field has been estimated by using theoretical swirl number and equivalent slit width for reactive flow. Results show that proper flow field for the reactive coal gasification can be formed by controlling the exit area and azimuthal location of coal burners.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
• /
• 1995.10a
• /
• pp.225-234
• /
• 1995

터빈익렬내부의 유동해석을 위해 비압축성 점성유동해석을 이용한 수치 해석 프로그램을 개발하였다. 지배방정식으로는 2차원의 비정상 비압축성 Navier-Stokes 방정식을 일반화된 곡선좌표계로 전환하여 암시적으로(implicitly) 반복적인 시간진행방법을 이용하여 유동해석을 하였다. 지배방정식의 각항들은 시간에 대해 1차의 정확도 그리고 영역에 대해서는 2차의 정확도, 대류항에 대해서는 3차의 정확도를 가지는 Upwind기법을 적용하였다. 특히, 실험적 접근이 매우 어려운 터빈의 정익과 회전하고 있는 동익과의 상호운동을 멀티블럭기법과 데이터 interface를 통해 보다 쉽게 해석할 수 있었다. 본 연구결과는 정익만을 계산한 타 연구자의 결과와의 비교시 매우 일치하였으며 물리적인 유동을 잘 파악할 수 있었다. 난류유동 해석을 위해서 Baldwin-Lomax 모델을 적용하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
• /
• 2010.11a
• /
• pp.386-392
• /
• 2010

The multiphase simulation of a liquid jet in a lab-scale ramjet combustor with a plain orifice type injector was studied with a commercial CFD tool, a FLUENT program. The objectives of the current study are to analysis the breakup characteristics of a hexane liquid jet in a cross flow and to derive the correlation between flow conditions and drag force coefficients in a test section. From the result of a numerical simulation, we concluded that a DPM and Realizable $k-{\varepsilon}$ model with an enhanced wall treatment were available to simulate the multiphase flow simulation. And the calculated distribution of a hexane vapor concentration was well-matched with experimental results.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
• /
• v.31 no.4
• /
• pp.1-7
• /
• 2003

습공기에 포함된 수증기가 상(Phase)변화를 일으킬 때 잠열이 발생하고 이 잠열은 익형 주위의 압축성 유동 상태량들을 변화시키므로, 이러한 열 증가가 유동에 끼치는 영향에 대하여 수치해석을 통하여 연구 수행하였다. 수치해석은 Rusak 과 Lee [1]가 최근에 연구 수행한 미교란 방법(small-disturbance approach)에 근거하여 이루어졌다. 고전적 핵 생성 모델과 작은 물방울 성장(droplet growth)모델을 이용한 이 방법에서는 비평형 균질 응축과정에서 일어나는 열 방출을 묘사한다. 응축에 의한 열전달, 압축성 유동의 운동에너지, 그리고 유동의 열적 상태량들 사이에서 일어나는 비선형 상호영향을 조사하고, 또한 주어진 문제를 지배가호 있는 상사 파라미터들을 제시하였다. 계산 결과들은 Euler 방정식을 사용하여 얻은 선행 수치계산들과 비교하여 잘 일치됨을 보였다. 상사법칙은 유동 동역학과 응축 상태량들이 상당히 비슷하게 거동하는 다양한 유동 형태들을 제안한다. 압축성 습공기 유동은 유체기계에 사용되는 익형들의 공력 성능을 증가시키는데 응용될 수 있다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
• /
• 1998.10a
• /
• pp.33-33
• /
• 1998

2차 유동 분사에 의한 추력 방향 제어 방법은 기존의 기계적인 장치를 이용한 방향제어 방법에 비해 부가적인 복잡한 기계적 작동장치와 이에 따른 무게의 증가를 배제할 수 있다. 본 연구에서는 전산 유동해석을 이용하여 2차원 초음속 수축-행창 노즐 유동에 2차 유동을 분사하여, 2차 유동의 분사우치 및 분사 유량 및 분사 각도 등이 추력의 방향 및 크기에 미치는 영향을 밝혀 이들 상호간의 상관관계를 구하여 추력 방향 제어를 위한 최적의 2차 분사 조건을 제시하였다. 유동 해석 견과 2차 유동의 분사 위치는 생성된 경사 충격파가 노즐 출구까지 분포되는 지점이 최대 전향각과 횡추력을 가지는 분사 위치임을 알 수 있었다

• 한국가시화정보학회:학술대회논문집
• /
• 2004.04a
• /
• pp.19-28
• /
• 2004

유동장의 특성을 구분할 수 있는 척도는 평균자유행로와 특성거리의 비인 누센수이다. 누센수에 따라서 유장은 연속체영역, 미끄럼영역, 천이영역, 및 자유분자영역으로 나누어진다. 고고도에서 비행체 주위의 유동장, 진공에서의 유동장 등이 비연속체영역 즉 저밀도유동장에 해당된다. 비연속체영역에 해당되는 또 다른 중요한 분야는 미세 유동장이다. 최근에 관심이 대두되고 있는 미세항공기(MAV)와 실리콘혁명 이래 유망한 미래기술중의 하나인 MEMS 장치 주위의 유동장 등이 바로 미세 유동장이다. 비연속체영역에서 유체의 이동 및 전달현상을 기술하기 위하여는 Boltzmann 방정식을 해석하여야한다. Navier-Stokes 방정식을 이용한 기존의 CFD 기법이 적용되지 않는 새로운 유동영역이기 때문이다. 본 발표에서는 Boltzmann 방정식의 유력한 해법인 직접모사(Direct Simulation Monte Carlo)법을 이용한 저밀도 유동장 해석이 소개될 것이다. 또한 직접모사법이 이용되기 어려운 다양한 저속 유동장에 대한 해석결과도 소개될 것이다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
• /
• v.32 no.5
• /
• pp.41-49
• /
• 2004

The porous media of a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) is made of deformable materials. The shape of cross sectional area in air plate channels has been changed by structural deformation of the porous media. The uniform mass flow rate and pressure are major factors for safe and efficient operation in the PEMFC. Two kinds of models are provided for the flow analyses. Deformable and undeformable porous media are considered for numerical analysis and experiment of the air plate model. The numerical flow analysis results with deformable and undeformable porous media has some discrepancy in pressure distribution. The pressure differences are measured in order to compare with numerical analysis results. Pressures are measured between inlet and outlet of the air plate. The numerical analysis and experimental results show similar pressure distribution. It is shown that the pressure drops in the two approaches are well matched each other. It is proven that the consideration of structural deformation is required in the numerical analysis/experiment for the PEMFC design.

• Journal of Energy Engineering
• /
• v.29 no.3
• /
• pp.97-102
• /
• 2020

In this study, one-way fluid structure interaction analysis was adapted to verify the durability of the outdoor evacuation stair structure operated in the event of a fire when wind pressure caused by a typhoon was applied. To this end, flow analysis was performed with the flow field around the structure of the evacuation stair in a steady state, and the durability was analyzed through structural analysis such as structural stress, deformation, and fatigue life using these analysis results by fluid data input data for structural analysis. As a result of flow numerical analysis, the air flow was different according to the shape of the evacuation stair structure, and this flow velocity distribution generated by the total pressure on the structure surface. Through the structural analysis results calculated by this total pressure, the safety factor calculated as the maximum stress value was found to be more than the safety factor, and durability was proven by fatigue life and deformation analysis.