• 한국추진공학회지
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• 제23권2호
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• pp.27-37
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• 2019

쉘-튜브 열교환기가 나로우주센터 추진기관종합시험장(PSTC)에 설치되었으며, 이 열교환기는 극저온의 헬륨을 고온의 열매유와 열교환하여 약 500 K 까지 가열시키는 역할을 한다. 열교환기에서 토출되는 헬륨의 온도가 설계보다 100 K 낮게 나옴에 따라, 성능저하의 원인으로 열매유의 격막효과가 지목되었다. CFD 해석을 통해 격막효과의 유무를 확인하였으며, 격막효과에 의한 열교환기 성능저하는 미미한 것으로 판단되었다. 추가적으로 열교환기의 성능을 증가시키기 위하여 열매유 교체에 따른 열교환기 성능 변화를 알아보았다. 열매유를 사용하는 열교환기의 성능향상을 위해서는 500 K 부근에서 점성이 낮아야 하고, 열전도도가 높아야 한다는 것을 확인할 수 있었다. 추진기관종합시험장에서 운용된 극저온 헬륨과 고온 열매유의 열교환 시스템의 시험 결과를 본 논문에서 확인할 수 있다.

• 한국압력기기공학회 논문집
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• 제14권2호
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• pp.77-87
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• 2018

In the case of high-energy line breaks in nuclear power plants, supersonic steam jet is formed due to the rapid depressurization. The steam jet can cause impingement load on the adjacent structures, piping systems and components. In order to secure the design integrity of the nuclear power plant, it is necessary to evaluate the load characteristics of the steam jet generated by high-energy pipe rupture. In the design process of nuclear power plant, jet impingement load evaluation was usually performed based on ANSI/ANS 58.2. However, U.S. NRC recently pointed out that ANSI/ANS 58.2 oversimplifies the jet behavior and that some assumptions are non-conservative. In addition, it is recommended that dynamic analysis techniques should be applied to consider transient load characteristics. Therefore, it is necessary to establish an evaluation methodology that can analyze the dynamic load characteristics of steam jet ejected when high energy pipe breaks. This research group has developed and validated the CFD analysis methodology to evaluate the transient behavior of supersonic impinging jet in the previous study. In this study, numerical study on the transient load characteristics of supersonic steam jet impingement was carried out and amplitude and frequency analysis of transient jet load was performed.

• 한국해양공학회지
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• 제33권2호
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• pp.123-130
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• 2019

The flow around a curved riser exposed to the current in various directions was investigated at a Reynolds number of 100 using a numerical simulation. The present study found that the flow features of the curved riser were distinct from those of a straight riser as a result of its large radius of curvature. Namely, there were various wake patterns according to the flow's incident angle. As the incident angle increased from $0^{\circ}$ to $90^{\circ}$, a two-row street of vortices that developed along the centerline of the curved riser became more apparent. However, when the incident angle approached $180^{\circ}$ from $90^{\circ}$, these vortices were completely suppressed by the interaction between the wake and an axial flow induced by the curvature of the riser. To identify this feature, the sectional force coefficients were also considered, and it was found that the force coefficients could be different from those found in a sectional analysis based on the strip theory when investigating vortex-induced vibration. As a result, this kind of study would be important to realistically estimate the riser VIV (vortex-induced vibration) and fatigue life, and a new force coefficient database that includes the three-dimensional effect should be established.

• 한국압력기기공학회 논문집
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• 제14권2호
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• pp.1-10
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• 2018

Structures, systems and components of nuclear power plants should be able to maintain safety even in the event of design-basis accidents such as high-energy line breaks. The high-pressure steam jet ejected from the broken pipe may cause damage to the adjacent structures. The ANSI/ANS 58.2 code has been adopted as a technical standard for evaluating the jet impingement load. Recently, the U.S. NRC pointed out the non-conservativeness of the ANSI/ANS 58.2, because it does not take into account the blast wave effect, dynamic behavior of the jet, and oversimplifies the shape and load characteristics of the supersonic steam jet. Therefore, it is necessary to improve the evaluation method for the high-energy line break accident. In order to evaluate the behavior of supersonic steam jet, an appropriate numerical analysis technique considering compressible flow effect is needed. In this study, numerical analysis methodology for evaluating supersonic jet impingement load was developed and verified. In addition, the conservativeness of the ANSI/ANS 58.2 model was investigated using the numerical analysis methodology. It is estimated that the ANSI jet model does not sufficiently reflect the physical behavior of under-expanded supersonic steam jet and evaluates the jet impingement load lower than CFD analysis result at certain positions.

• 한국추진공학회지
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• 제24권5호
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• pp.65-76
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• 2020

3차원 스크램제트 모델의 설계과정에 있어 3차원 전산해석은 2차원 해석에 비해 상대적으로 복잡한 격자 구성과 많은 해석 시간을 요구한다. 때문에 다양한 조건에서의 3차원 모델의 성능을 확인하는 것은 쉽지 않은 일이다. 따라서 본 연구에서는 2차원 스크램제트 비행체 모델의 전산해석 결과와 비점성 초음속 선형화 이론을 기반으로 2차원 모델의 비행 조건에 따른 공력계수 및 흡입구 질량 포획률 관계식을 도출하였다. 도출된 2차원 성능 관계식과 함께 최소한의 3차원 해석을 수행하여 3차원 스크램제트 모델의 공력 계수와 흡입구 질량 포획률 관계식을 이끌어내었다. 또한 추가적인 3차원 계산을 통해 확장된 3차원 관계식들의 공력 정확도를 검증하였다.

• 한국풍공학회지
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• 제22권4호
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• pp.171-177
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• 2018

본 연구에서는 해상 풍력용 기상탑의 파단 원인을 찾기 위하여 실측된 풍속 자료를 분석하고, 변동 풍하중과 파랑하중에 의한 동적 변위를 산정하였으며, 와류진동에 대한 피로 검토를 수행하였다. 그 결과를 보면, 베인 풍속계와 초음파 풍속계의 10분 최대 풍속을 비교하여 기상탑에서 4시간 지속된 진동이 발생했음을 확인하였다. 그리고 파랑하중보다 풍하중이 기상탑의 동적 응답에 미치는 영향이 훨씬 크지만, 두 하중이 동시에 작용해도 기상탑의 부재력이 설계력보다 훨씬 낮아서 직접적인 파단의 원인이 아닌 것으로 나타났다. 하지만 와류진동은 연결부 볼트에서 피로 파괴를 일으키는 것으로 나타나서, 기상탑의 파단 원인은 유체의 변동 성분이 아닌 와류진동인 것으로 판단된다.

• 한국분무공학회지
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• 제25권4호
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• pp.162-169
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• 2020

The worldwide focus on reducing the emissions, fuel and lubricant consumption in T-GDI engines is leading engineers to consider the crankcase ventilation and oil mist separation system as an important means of control. In today's passenger cars, the oil mist separation systems mainly use the inertia effect (e.g. labyrinth, cyclone etc.). Therefore, this study has investigated high efficiency cylinder head-integrated oil-mist separator by using a compact multi-impactor type oil mist separator system to ensure adequate oil mist separation performance. For this purpose, engine dynamometer testing with oil particle efficiency measurement equipment and 3D two-phase flow simulation have been performed for various engine operating conditions. Tests with an actual engine on a dynamometer showed oil aerosol particle size distributions varied depending on operating conditions. For instance, high rpm and load increases bot only blow-by gases but the amount of small size oil droplets. Submicron-sized particles (less than 0.5 ㎛) were also observed. It is also found that the impactor type separator is able to separate nearly no droplets of diameter lower than 3 ㎛. CFD results showed that the complex aerodynamics processes that lead to strong impingement and break-up can strip out large droplets and generate more small size droplets.

• 한국추진공학회지
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• 제24권6호
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• pp.143-154
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• 2020

액체로켓엔진의 추진제 공급시스템의 각 요소와 전체 시스템에 대한 보편적 모델에 실험계수를 적용한 수학적 모델링 기법을 소형 액체로켓엔진을 모사한 수류 시험 장치를 통한 실험 결과로부터 검증하였다. 유체저항요소와 펌프의 압력 변화에 대한 예측을 수행하였으며 예측 정확도 향상을 위해 구성요소 모델링에 대하여 실험계수를 적용하였다. 이를 위해 각 구성요소에 대해 유동의 지배방정식이나 이미 알려진 경험식을 기반으로 실험계수의 도출 방안에 대하여 정리하였으며 사용한 상용품의 실험계수를 제시하였다. 모델링을 통한 예측 결과는 실험 데이터와 비교적 잘 일치하였다. 실험데이터와의 검증을 통해 시뮬레이션의 정확도에 영향을 미치는 인자에 대해 분석하고 시스템 해석의 정확도 향상 방안에 대하여 제안하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제25권5호
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• pp.10-17
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• 2021

본 연구에서는 압력 선회형 인젝터를 이용한 모사 젤 추진제의 분무실험을 수행하여 젤화제 첨가량에 따른 분무특성을 파악하였다. 실험을 통해 인젝터 내부의 공기층이 노즐에 국부적으로 형성되며 점차 와류실까지 확장되는 것을 확인하였으며 뉴턴 유체의 공기층 발달과정과 형상학적으로 유사한 경향성을 보였다. 분무형상은 4개의 유형으로 구분하였으며, 이를 공기층의 형성과정과 연관하여 형상학적으로 분석하였다. 분무형상을 바탕으로 일반화된 레이놀즈수, 웨버수 및 오네소지수와 같은 무차원 수에 따라 분열영역을 구분하였다. 추후 분무성능에 영향을 미치는 와류실 형상변화에 따른 공기층의 형상과 안정성, 이에 따른 분무특성에 관한 연구가 추가로 필요할 것으로 사료된다.

• 한국융합학회논문지
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• 제12권11호
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• pp.291-299
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• 2021

최근 도시 지역의 고밀도화 및 고층화에 의한 환경 문제로 인해 도심 지역의 공기 유동에 대한 관심이 높아지고 있으며, 이에 따라 건축물의 적절한 형상 및 배치 설계가 요구되고 있다. 본 연구에서는 온도에 따른 색 변화 특성을 갖는 열변색성 염료를 이용하여 건물 주위의 공기 유동 경향을 관찰할 수 있는 실험 방법을 제안하고자 한다. 열변색성 염료는 특정 온도에 대해서만 색이 변하는 특성 때문에 온도 변화를 정밀하게 관찰하기에는 한계가 있지만 실험 모델 및 장비 구성이 용이하고 실험에 소요되는 시간이 짧다는 장점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 단순 형상 모델에 대한 CFD 해석을 통하여 건물 주위의 바람에 의한 공기 유동 경향을 분석한 후 열변색 실험 결과와 비교함으로써 제안된 실험 방법의 유용성을 검토하였다. 이러한 실험의 결과로서 열변색성 염료의 특성을 이용하여 도심 건물에 의해 발생되는 박리풍과 와류의 형성 영역을 관찰할 수 있었으며 제안된 방법이 건축물 설계 및 도시 계획에 유용하게 활용될 수 있다는 것을 확인하였다.