• 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.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권10호
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• pp.677-690
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• 2022

Actuator disk method 기반의 유동 해석자를 이용하여 수직 이착륙 복합형 비행체 중 하나인 이중 덕트 팬 항공기에 대한 공력해석을 수행하고 관련 지면 효과를 분석하였다. 회전 격자 기법을 이용한 해석결과와의 비교를 통해, 지면 효과 분석을 위한 해석자의 특성과 정확도를 함께 평가하였다. 지면과의 거리에 따른 공력 성능과 유동장 특성을 분석하였다. 지면과의 거리가 가까울수록 팬 추력은 증가하지만, 덕트, 동체, 날개의 수직력 감소로 인한 총 수직력 및 제자리 비행 효율의 저하를 확인하였다. 동체 하부의 유동장 분석으로부터 팬 후류와 지면 간의 상호작용에 의해 발생하는 지면 와류와 분수 유동을 확인하고, 이들이 비행체 공력 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 속도 프로파일 비교/검토를 통해 비행체로부터의 거리와 방향에 따른 기체 주변 아웃워시의 강도와 특성을 분석하였다. 또한 콜렉티브 피치각에 따른 지면 효과의 영향을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.81-86
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• 2021

화장품 산업은 정밀화학분야로 기술집약적인 산업이며 세계적으로 지속적인 성장률을 보이고 있다. 이러한 화장품 산업에서 시장 점유율을 높이기 위해 과거에는 기능적 측면이 주로 강조가 되어 왔으나, 최근에는 국내외적으로 화장품의 우수한 성능과 더불어 시각적 효과로 소비자의 관심을 유도하려는 노력이 고조되고 있다. 이에 따라 화장품 제조업체에서는 화장품 에멀젼을 캡슐화하고 에멀젼 캡슐의 형태, 색상 및 질감 등을 다양하게 변형시킬 수 있는 기술을 다방면으로 시도하고 있는 상황이다. 에멀젼을 캡슐화하는 기본 방식은 에멀젼 저장소에 에멀젼을 채워 넣고 노즐을 통해 에멀젼을 낙하시키는 방법으로 업체에서 가장 쉽게 이용할 수 있다. 그러나, 에멀젼을 캡슐레이션하는 기존 방식은 캡슐의 사이즈를 줄이는 데 한계가 있다. 본 연구에서는 이러한 기존 방식의 한계를 이론 및 수치해석방법으로 고찰하였으며, 이러한 방식의 문제를 해결하기 위한 대안책으로 미세유체역학(Microfluidics)을 적용하기 위하여 마이크로 채널 내에서 발생하는 에멀젼 캡슐레이션 현상을 연구하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권3호
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• pp.127-138
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• 2016

디젤 차량의 유해배출가스인 질소산화물 저감을 위해서는 정화성능이 우수한 요소첨가 선택적 촉매환원장치가 장착되어야 한다. 본 연구에서는 3차원 오일러리안-라그랑지안 전산유체해석을 통해 요소첨가 선택적 촉매환원장치의 수송현상에 따른 화학반응과 다상유동 특성을 수치적으로 예측한다. 이때, 수치적인 분무형상은 가시화실험에서 측정된 분사속도, 분무관통길이, 분무반경, 평균액적지름과 비교를 통해 보정되었다. 그리고 해석 결과는 실제 엔진 및 차량 시험에서 측정한 질소산화물 저감효율과 비교를 통해 검증되었으며, 상대오차 5% 이하의 정확도를 보여준다. 검증된 전산모델은 요소첨가 선택적 촉매환원장치의 내부유동해석에 사용되었으며, 이를 통해 압력강하와 속도증가 특성을 분석하고, 암모니아의 농도균일도와 과잉분포 위치를 예측한다.

• 수산해양기술연구
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• 제27권4호
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• pp.286-292
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• 1991

현재 사용되고 있는 전개판의 성능을 보다 향상시키기 위한 방안으로 비행기의 익이론에 기초를 두고, 전개판의 경계층을 흡입하거나 제거하는 방법 중에서 역류역을 제거하는 와발생기의 부착을 전개판에 적용하였다. 성능분석을 위해서 단순만곡형, V-만곡형 그리고 슬롯만곡형 전개판의 3종에 와발생기를 부착하지 않은 경우와 부착한 경우에 대하여 성능 및 유체역학적 특성을 성능실험과 가시화실험을 통하여 비교해 보았다. 실험결과를 요약하면 다음과 같다. \circled1 단순만곡형전개판에 와발생기를 부착한 경우 최대전개력계수는 10~15% 증가, 항력계수는 2%미만증가, 양항비는 5~20% 증가하였다. \circled2 V-만곡형전개판에 와발생기를 부착한 경우 양항비가 10~20% 증가하였다. \circled3 슬롯만곡형에 와발생기를 부착한 경우 영각 20$^{\circ}$ 이내에서 최대전개력계수는 약 20%이상 증가, 항력계수는 5~20% 증가, 양항비는 약간 높게 나타났으나, 영각 25$^{\circ}$이상에서는 이들 계수의 값들이 기준형에 비하여 낮게 나타났다. \circled4 와발생기를 부착한 전개판에서 박리점이 기준형에 비하여 다소 후연에 나타났다. \circled5 와발생기에 따른 전.후면의 유속차는 단순만곡형의 경우 모든 영각에서 약 10% 증가, V-만곡형의 경우 전반적으로 증가하였으나 영각 25$^{\circ}$에서는 비슷하게, 슬롯만곡형의 경우 영각 25$^{\circ}$까지는 증가하는 것으로 나타났다. \circled6 와발생기에 따른 박리역의 크기는 단순만곡형에서 약 5~15% 감소, V-만곡형과 슬롯만곡형은 영각 15$^{\circ}$~20$^{\circ}$에서는 약 10% 감소, 영각 25$^{\circ}$ 이상일 때는 비슷하게 나타났다.

• 해양환경안전학회지
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• 제29권6호
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• pp.672-680
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• 2023

선박의 설계과정에 있어, 선박의 중량은 유체역학적 성능에 큰 영향을 미치는 가장 중요한 요소 중 하나이다. 선박은 일반적으로 최적의 흘수와 배수량을 갖는 하나의 조건으로 설계되지만, 실제로는 연료의 소비, 선박 평형수의 충전과 적재 조건과 같은 운항 활동으로 인해 선박의 중량 및 흘수가 일정 범위 내에서 바뀐다. 본 연구에서는 소형선박을 대상으로 3가지 하중조건에 따른 선박의 저항성능 변화를 모형실험과 수치해석을 통해 연구하였다. 마지막으로 2050년까지 CO2 배출 가스를 50% 감축한다는 국제해사기구(IMO) 목표를 따라 선박의 저항 성능을 개선하여 동력 요구 사항을 줄이기 위해 선박의 중량 변화에 따른 저항성능의 민감도를 연구하였다. 연구 결과, 선박의 중량변화에 따른 효과는 낮은 프루드 수에서 크게 나타나는 것으로 확인되며, 저항성능에 대한 연구 결과, 설계 흘수의 적재조건을 기준으로 배수량이 11.1% 증가하고, 흘수가 5% 증가한 Over load의 적재조건에서 운항 시 선체의 총 저항이 모형시험과 CFD 시뮬레이션에서 각각 15.97%, 14.31%까지 증가하는 것을 볼 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.1383-1393
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• 2014

최근, 급속한 컴퓨터 하드웨어의 성능 향상과 전산유체역학 분야의 이론적 발전으로, 고차 정확도의 수치기법들이 계산수리학 분야에 적용되어 왔다. 본 연구에서는 1차원 천수방정식에 대한 수치 해법으로 TVD Runge-Kutta 불연속 갤러킨(RKDG) 유한요소법을 적용하였다. 대표적인 천이류(transcritical flow)의 예로 순간적인 댐 붕괴에 의한 댐 붕괴류(dam-break flow) 흐름과 지형변화에 의한 천이류를 모의하였다. 리만(Riemann) 근사해법으로 로컬 Lax-Friedrichs (LLF), Roe, HLL 흐름률(flux) 기법을 사용하였고, 불필요한 진동을 제거하기 위하여, 기울기 제한자로서 MUSCL 제한자를 사용하였다. 개발된 모델은 1차원 댐 붕괴류와 천이류에 적용하였다. 수치해석 결과는 해석해, 수리실험 결과와 비교하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권6호
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• pp.586-591
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• 2015

본 연구는 자연대류상의 LED 모듈의 경량열관리를 위한 하이브리드 휜 히트싱크(HF HS)의 열성능을 수치적으로 조사한 결과에 대해 논하였다. 할로우 하이브리드 휜 히트싱크(HHF HS)와 솔리드 하이브리드 휜 히트싱크(SHF HS)가 HF HS로 제안되고, 신뢰성있는 수치결과를 획득하기 위하여 3차원 CFD 해석이 수행되었다. 3차원 CFD 연구는 HHF HS와 SHF HS의 성능에 대한 휜 공간과 내부유로직경의 영향을 조사하였다. 연구결과는 HHF HS의 질량기반 열저항이 핀휜 히트싱크(PF HS) 보다 20~32% 작음을 보여주고, 유로직경의 증가에 따라 HHF HS의 질량기반 열저항이 감소함을 보인다. 이 결과는 주로 질량감소와 내부유로를 통한 열방출의 결합효과에 기인한다. 고전적인 PF HS 대비 상당히 우월한 HHF HS의 질량기반 열성능은 자연대류상의 LED 모듈의 경량열관리 적용 가능성을 제시한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권11호
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• pp.927-933
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• 2012

이차원 초음속 코안다 유동의 특성에 관한 실험적 연구가 진행되었다. 다양한 슬롯높이대 코안다 벽의 곡률반경 비 및 표면거칠기, 그리고 제트의 전압 변화에 대하여 충격파 구조 및 이력현상과 같은 코안다 유동의 특성이 유동가시화를 통하여 관찰되었다. 그 결과 초음속 코안다 제트의 이력현상은 코안다 표면거칠기의 영향을 받는 것으로 나타났다. 또한 강한 압축성 주제트의 추력편향제어를 위하여 이러한 동축류 코안다 유동이 적용되었고, 이 경우 유체역학적 추력제어의 성능은 코안다 플랩의 곡률반경에 대한 슬롯높이의 비 뿐만 아니라 주제트의 전압에 큰 영향을 받음이 확인되었다.

• 한국음향학회지
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• 제36권6호
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• pp.371-377
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• 2017

에어컨의 성능은 분리형 실외기의 냉각 성능과 밀접한 관련이 있으며, 그에 따라 대다수의 관련 선행 연구에서는 실외기 내부 축류팬의 단독 성능에 대한 연구를 진행하였다. 하지만 축류팬을 제외한 실외기 내부 여러 구성요소의 영향에 대한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 논문에서는 여러 요소 중 팬 오리피스가 실외기 유동 성능에 미치는 영향을 수치적으로 분석하였다. 고정밀 유동장 해석을 위해 약 1800만 개의 격자로 구성된 가상 팬 테스터를 개발하고, V-LES의 일종인 비정상 RANS(Reynolds-averaged Navier-Stokes) 방정식을 CFD(Computational Fluid Dynamics) 기법에 기초하여 해석하였다. 수치 해석의 유효성을 확인하기 위해서 실험을 통해 측정한 실외기 시스템의 P-Q 곡선을 가상 팬 테스터를 사용한 수치 해석 결과와 비교하였다. 유효성을 검증한 수치 기법을 이용하여 실외기 유량 성능을 최대화할 수 있는 오리피스 형상 최적 설계를 수행하였다.