• 한국소음진동공학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.10-16
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• 2007

In this paper, the dynamic stability of a cracked simply supported pipe conveying fluid is investigated. In addition, an analysis of the flutter and buckling instability of a cracked pipe conveying fluid due to the coupled mode(modes combined) is presented. Based on the Euler-Bernouli beam theory, the equation of motion can be constructed by using the Galerkin method. The crack section is represented by a local flexibility matrix connecting two undamaged pipe segments. The stiffness of the spring depends on the crack severity and the geometry of the cracked section. The crack is assumed to be in the first mode of fracture and to be always opened during the vibrations. This results of study will contribute to the safety test and a stability estimation of the structures of a cracked pipe conveying fluid.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제17권10호
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• pp.1002-1009
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• 2007

In this paper, the dynamic stability of a cracked simply supported pipe conveying fluid with an attached mass is investigated. Also, the effect of attached mass on the dynamic stability of a simply supported pipe conveying fluid is presented for the different positions and depth of the crack. Based on the Euler-Bernouli beam theory, the equation of motion can be constructed by the energy expressions using extended Hamilton's principle. The crack section is represented by a local flexibility matrix connecting two undamaged pipe segments. The crack is assumed to be in the first mode of a fracture and to be always opened during the vibrations. Finally, the critical flow velocities and stability maps of the pipe conveying fluid are obtained by changing the attached mass and crack severity.

• 한국정밀공학회지
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• 제22권10호
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• pp.150-157
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• 2005

The vibration system in this study is consisted of a rotating cantilever pipe conveying fluid and a tip mass. The equation of motion is derived by using the Lagrange's equation. The influences of the rotating angular velocity and the velocity of fluid flow on the natural frequencies of a cantilever pipe have been studied by the numerical method. The effects of a tip mass on the natural frequencies of a rotating cantilever pipe are also studied. The influences of a tip mass, the velocity of fluid, the angular velocity of a cantilever pipe and the coupling of these factors on the natural frequency of a cantilever pipe are analytically clarified. The natural frequencies of a cantilever pipe conveying fluid are proportional to the angular velocity of the pipe in both axial direction and lateral direction.

• 한국정밀공학회지
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• 제25권5호
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• pp.121-131
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• 2008

In this paper, the dynamic stability of a cracked simply supported pipe conveying fluid with an attached mass is investigated. Also, the effect of attached masses on the dynamic stability of a simply supported pipe conveying fluid is presented for the different positions and depth of the crack. Based on the Euler-Bernoulli beam theory, the equation of motion can be constructed by the energy expressions using extended Hamilton's principle. The crack section is represented by a local flexibility matrix connecting two undamaged pipe segments. The crack is assumed to be in the first mode of a fracture and to be always opened during the vibrations. Finally, the critical flow velocities and stability maps of the pipe conveying fluid are obtained by changing the attached masses and crack severity. As attached masses are increased, the region of re-stabilization of the system is decreased but the region of divergence is increased.

• 에너지공학
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• 제12권1호
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• pp.17-22
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• 2003

본 연구는 소형 CPL히트파이프의 제작 및 작동 특성에 대한 기초 지식을 얻기 위하여 수행되었다. CPL 히트파이프는 중력장 내에서 먼 거리까지 효과적으로 열을 이송할 수 있는 능력을 가지고 있다. 컴퓨터 칩에서 발생되는 열을 냉각하기 위하여 원판형 증발부로 구성된 소형 CPL을 설계 및 제작하여 그 작동 성능을 실험하였다. 두께 3mm, 직경 50mm의 원판형 청동 분발 소결 (equation omitted)를 사용하여 작동유체를 순환하기 위한 압력 구배를 얻을 수 있었으며 작동유체는 에탄올을 사용하였다. 실험은 응축부의 주위온도를 13$^{\circ}C$로 고정시킨 후 각각 다른 열부하에서의 CPL 작동 상태를 확인해 보았다.

• 한국추진공학회지
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• 제8권2호
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• pp.25-31
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• 2004

본 연구에서는 유연 외팔 구조물의 내부에 유체를 흐르게 함으로써 구조물의 진동을 억제시키는 방법을 제안한다. 안정성 해석과 동적 응답은 유한 요소법에 기초를 두었다. 근 궤적 선도에 있어서 플러터 한계와 최적 안정화 유속을 결정하였다. 진동의 감쇠를 관찰하기 위하여 모드 중첩법이 사용되었다. 시스템의 내부 흐름에 의한 안정화 효과는 구조물의 내부 감쇠를 무시한 경우와 포함한 경우의 임펄스 응답을 통하여 분석하였다. 내부 흐름은 기체의 경우보다도 액체의 경우가 더 큰 안정화 효과가 있다는 결론을 얻어냈다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2011년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.679-680
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• 2011

The Forced vibration characteristics of elastically restrained pipe conveying fluid with the attached mass are investigated in this paper. Based on the Euler-Bernoulli beam theory, the equation of motion is derived by using Hamilton's principle. The effect of attached mass and spring constant on forced vibration of pipe system is studied. Also, the critical flow velocities and stability maps of the valve-pipe system are obtained as each parameters.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.69-69
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• 2011

태양열 발전 플랜트에 사용되는 중고온 범위의 축열조에 고체-액체간 상변화를 수행하는 용융염을 축열물질로 사용하면 액체상 또는 고체상만으로 된 열저장 매체에 비해 축열조의 규모를 축소함과 동시에 축열온도의 균일성 향상에 기여할 수 있다. 중온인 $250{\sim}400^{\circ}C$ 범위에서 이용 가능한 용융염으로는 질산칼륨($KNO_3$), 질산리튬($LiNO_3$)등이 있다. 그러나 이러한 용융염의 가장 큰 단점은 열전도율이 매우 낮다는 것이며, 이로 인해 요구되는 열전달률을 성취하기 위해서는 많은 열접촉면적이 필요하다는 것이다. 이러한 단점을 극복하는 방법을 도입하지 않고서는 축열시스템의 소규화를 성취하는데 큰 효과를 가져올 수 없다. 한편 열수송 성능이 탁월한 히트파이프를 사용하면 열원 및 열침과 축열물질 사이의 열전달 효율을 증가시켜 시스템의 성능 향상과 동시에 소규모화에 기여할 수 있다. 중온 범위 히트파이프의 작동유체로서 다우섬-A(Dowtherm-A)는 $150^{\circ}C$이상 $400^{\circ}C$까지의 범위에서 소수에 불과한 선택적 대안 중 하나이다. 따라서 본 연구에서는 용융염을 사용하는 중온 태양열축열조에 적용 가능한 다우섬-A 히트파이프의 성능을 파악하여 기술적 자료를 제시하고자 하였다. 열원으로는 고온 고압의 과열증기, 그리고 열침으로는 중온의 포화증기를 고려하였다. 용융염 축열조를 수직으로 관통하는 히트파이프는 하단부에서 열원 증기와 열교환 가능하며, 중앙부에서 축열물질과 열교환하고, 상단부에서는 중온 증기와 접촉할 수 있도록 배치하였다. 축열모드에서는 히트파이프의 하단부가 증발부로 작동하고, 중앙부가 응축부로 작동하여 용융염으로 열을 방출하면 용융염의 온도가 상승하고 용융점에 도달하면 액상으로의 상변화가 진행되면서 축열이 활성화된다. 축열모드에서 히트파이프의 상단부는 단열부로 작동한다. 방열과정에서는 히트파이프의 하단부가 단열된 상태이고, 중앙부는 용융염으로부터 열을 받아 증발부로 작동하며, 상단부는 중온 증기로 열을 방출하므로 응축부로 작동한다. 즉, 축열시스템의 작동모드에 따라 하나의 히트파이프에서 증발부, 응축부, 단열부의 위치가 변하게 된다. 특히, 히트파이프의 중앙 부분이 응축부에서 증발부로 전환될 때에도 작동이 보장되려면 내부 작동유체의 연속적인 재순환이 가능해야 하므로, 일반 히트파이프에서와는 달리 초기 작동액체의 충전량을 증발부 전체의 체적보다 더 많이 과충전해야 한다. 이러한 히트파이프의 성능 파악을 위한 실험에서 고려한 변수들은 열부하, 작동액체의 충전률, 작동온도 등이며, 열수송 성능의 지표로서는 유효열전도율과 열저항을 이용하였다. 중온범위에서 적정한 작동온도를 성취하기 위해 실험에서는 전압 조절기로 열부하를 조절하는 동시에 항온조로 응축부의 냉각수 입구 온도를 제어하였다. 하나의 히트파이프에 대해서 최대 1 kW까지의 열부하에서 냉각수 입구 온도를 $40^{\circ}C$에서 $80^{\circ}C$ 범위로 변화시키면 히트파이프 작동온도를 약 $250^{\circ}C$ 내외로 조절 가능하였다. 히트파이프 작동액체 충전률은 윅구조물의 공극 체적을 기준으로 372%에서 420%까지 변화 시켰다. 실험 결과를 토대로 열저항과 유효 열전도율을 각각 입력 열유속, 작동온도, 작동액체 충전률 등의 함수로 제시했다. 동일한 냉각수 온도에서는 충전률이 높을수록 히트파이프의 작동온도가 감소하였다. 열저항 값의 범위는 최소 $0.12^{\circ}C/W$에서 최대 $0.15^{\circ}C/W$까지로 나타났으며 유효 열전도율의 값은 최소 $7,703W/m{\cdot}K$에서 최대 $8,890W/m{\cdot}K$까지 변화했다. 최소 열저항은 충전률 420%인 경우에 나타났는데 이때의 작동온도는 약 $262^{\circ}C$이었다. 히트파이프의 작동한계로서 드라이아웃(dry-out)은 충전률 372%의 경우에 열부하 950 W에서 발생하였으나, 그 이상의 충전률에서는 열부하 1060 W까지 작동한계 발생이 관찰되지 않았다. 실험 결과 본 연구에서의 히트파이프는 중온 태양열 축열조에 적용되어 개당 약 1 kW의 열부하를 이송하면서 축열물질 및 축방열 대상 유동매체와 열교환을 하는데 사용하는데 충분할 것이라 판단된다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2003년도 추계학술대회논문집
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• pp.486-491
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• 2003

The paper presents the relationship between the eigenvalue branches and the corresponding flutter modes of cantilevered pipes conveying fluid. The pipes are located on elastic foundations which can be regarded as a soil model. In this paper, elastic foundations are assumed as linear distributed translational springs. Governing equations of motion are derived by extended Hamilton's principle, and the numerical scheme using finite element method is applied to obtain the discretized equations. The critical How velocity and stability maps of the pipe are investigated according to the variation of elastic foundation parameters, mass ratios of the pipe and internal damping Parameter. Also, the vibrational modes associated with flutter are shown.

• 대한기계학회논문집A
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• 제27권11호
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• pp.1824-1830
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• 2003

The vibrational system of this study is consisted of a rotating cantilever pipe conveying fluid and the tip mass. The equation of motion is derived by using the Lagrange equation. The influences of the rotating angular velocity and the velocity of fluid flow in a cantilever pipe have been studied on the dynamic characteristics of a rotating cantilever pipe by the numerical method. The effects of a tip mass on the dynamic response of a cantilever pipe are also studied. The tip-amplitude and maximum tip-deflection of each direction are directly proportional to the tip mass of the cantilever pipe in steady state. It identifies that the influence of the fluid velocity and the rotating angular velocity of the cantilever pipe give much variation the bending tip-displacement of steady state and the bending tip-displacement of non-steady state, respectively. The influence of the rotating angular velocity gives much the deflection of axial direction.