• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
• /
• v.38 no.12
• /
• pp.1359-1365
• /
• 2014

In this study, 1-way fluid structure interaction analysis(FSI) for the shutter, component of side jet thruster was performed to evaluate the safety. Driving torque to open nozzle, thermal and high pressure load of hot gas was applied to shutter. Thus, the shutter must be designed to endure this load during combustion. We carried out computational fluid dynamics analysis to obtain the pressure, temperature, and heat transfer coefficient of hot gas of side jet thruster. We then used the data as the load condition for a thermal structural analysis using a mapping method. The locations with the maximum stress and temperature distributions were found. We compared the maximum stress with the tensile stress of shutter material according to temperature to evaluate the safety. We also analyzed the radial deformation of the shutter to set the proper interface gap with the side jet thruster parts.

• Computational Structural Engineering
• /
• v.32 no.3
• /
• pp.4-8
• /
• 2019

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
• /
• 2021.11a
• /
• pp.423-425
• /
• 2021

전기 자동차 에너지 시스템을 개발하기 위해서는 열 유체-전자기장 연성해석이 필요하다. 이를 위해 열 유체와 전자기장 각각의 해석에 특화된 패키지들을 사용하고, 이 패키지의 실험 결과를 저장 장치를 통해 주고받는다. 하지만 이는 저장장치 I/O 횟수를 늘려서 전체 계산 과정을 느리게 만들 수 있다. 데이터 교환을 MPI 패키지를 이용하여 DRAM 을 통해 이루어지도록 만들 수 있지만, 이는 계산 결과의 지속성을 악화시킨다. 즉, 열 유체 및 전자기장 연산과정에서 속도와 결과의 지속성은 상충적인 관계 갖는다. 본 연구는 이러한 관계를 실험적으로 분석하고 데이터의 지속성을 완화했을 때 이에 의해 얻을 수 있는 성능 이익을 분석한다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
• /
• 2009.04a
• /
• pp.157-160
• /
• 2009

멀티 피직스 시스템은 구동을 수치적으로 해석하기 위하여 두 개 이상의 연성이 되어 있는 물리계를 고려해야하는 시스템을 일컫는다. 대표적인 예로 기계 분야에서 현재까지 많이 연구되어 왔던 열탄성(Thermal/Structure)과 유체/구조 연성(Fluid/Structure)시스템을 들 수 있다. 또한 현재 차세대 성장산업으로 많은 관심이 집중되고 있는 의료기기나 지능형 자동차와 로봇 등에서 사용되는 다양한 센서와 엑추에이터 등도 특별한 예로 들 수 있다. 특히, 한 개의 물리계 해석으로 시스템 해석이 가능한 기존의 일반적인 기계 시스템과는 달리 MEMS 등의 초소형 시스템은 시스템의 거동을 수치적으로 계산하기 위하여 여러 물리계의 연성을 고려해야 한다는 점에서 대표적인 다물리계 시스템의 예로 들 수 있다. 이렇게 우리생활에 밀접하게 쓰이고 있는 멀티 피직스 시스템은 단일 물리계 시스템과 비교하여 엔지니어의 경험에 의존하여 설계(Design)하기가 어려운 특성이 있다. 이에 이 연구 논문에서는 이런 멀티 피직스 시스템을 해석하고 최적화 하기위한 노력을 소개한다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
• /
• v.40 no.6
• /
• pp.357-363
• /
• 2016

In this study, we perform a series of aero-thermo-mechanical analyses to predict the running-tip clearance and the effects of impeller deformation on the performance using a centrifugal compressor. During operation, the impeller deformation due to a combination of the centrifugal force, aerodynamic pressure and the thermal load results in a non-uniform tip clearance profile. For the prediction, we employ the one-way fluid-structure interaction (FSI) method using CFX 14.5 and ANSYS. The predicted running tip clearance shows a non-uniform profile over the entire flow passage. In particular, a significant reduction of the tip clearance height occurred at the leading and trailing edges of the impeller. Because of the reduction of the tip clearance, the tip leakage flow decreased by 19.4%. In addition, the polytrophic efficiency under operating conditions increased by 0.72%. These findings confirm that the prediction of the running tip clearance and its impact on compressor performance is an important area that requires further investigation.

• The KSFM Journal of Fluid Machinery
• /
• v.8 no.6 s.33
• /
• pp.40-46
• /
• 2005

Because of design and manufacturing costs, it is important to predict an expected life of bellows with component stresses of bellows as its design factors and material characteristics. In this study, numerical analyses are carried out to elucidate the thermal and flow characteristics of the bellows-seal gate and globe valves for high temperature (max. $600^{\circ}C$) and for high pressure (max. $104 kgf/cm^2$) conditions. Using commercial codes, FLUENT, which uses FVM and SIMPLE algorithm, and ANSYS, which uses FEM, the pressure and temperature fields are graphically depicted. In addition, when bellows have an axial displacement, thermal stress affecting bellows life is studied. The pressure and temperature values obtained from the flow analyses are adopted as the boundary conditions for thermal stress analyses. As the result of this study, we got the reasonable coefficients for valve and thermal stress for bellows, compared with existing coefficients and calculated values.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2011.02a
• /
• pp.249-249
• /
• 2011

전력용 개폐장치인 진공차단기의 차단부가 송배전 시스템에 30 [kA] 정도의 커다란 사고전류가 흐르는 것을 방지하기 위하여 동작될 때 차단부 내부 전극 사이에 25,000 [K] 이상의 아크 플라즈마가 발생하게 된다. 두 전극 사이에 발생된 아크 플라즈마는 약 10 ms~20 ms 동안 지속되다가 교류전원의 전류영점 부근에서 회복된 절연성능으로 인하여 자연스럽게 소멸되지만, 대전류 구간동안 아크 플라즈마의 집중 현상 등에 의하여 전극의 심각한 손상 등이 발생되면 절연성능이 요구된 만큼 회복되지 못하여 사고전류를 차단하지 못하며 시스템에 연결된 기기들에게 심각한 손상을 입히고 정전사고를 일으킨다. 본 연구에서는 전자계-열유동 연성해석기법을 이용한 축자계 진공차단부에서 발생하는 아크 플라즈마의 3차원 수치해석을 통하여 전극의 심각한 손상을 입히는 아크플라즈마의 집중 현상에 관한 축자계의 영향을 고찰하고자 한다. 수치해석을 위한 아크 영역은 양극과 음극의 직경과 같은 직경의 원기둥으로 가정하였고, 전자계 해석으로부터 얻어진 로렌츠 힘과 줄열을 열유동 해석을 위한 Navier-Stokes 방정식의 파라미터로 입력하여 해석을 수행함으로써 전자계와 유체역학적인 영역을 동시에 연계한 순차적 일방향 연성해석 기법을 적용하였다. 컵형 축자계 진공차단부 내 아크영역에서의 로렌츠 힘의 특성과 온도분포에 대하여 수치해석을 수행하였고, 크기가 다른 두 로렌츠 힘에 의하여 양극표면으로 집중되는 온도분포의 크기를 비교함으로써 진공아크 플라즈마의 집중현상에 영향을 미치는 주요 요소를 규명할 수 있었다.

• Proceedings of the KSME Conference
• /
• 2008.11a
• /
• pp.408-409
• /
• 2008

This paper presents a new development for topology optimization of heat-dissipating structure with forced convection. To cool down electric devices or machines, two types of convection models have been widely used: Natural convection model with a large Archimedes number and Forced convection with a small Archimedes number. Nowadays, many engineering application areas such as electrochemical conversion device or fuel cell devices adopt the forced convection to transfer generated heat. Therefore, to our knowledge, it becomes an important issue to design flow channels inside which generated heat transfer. Thus, this paper studies optimal topological designs considering fluid-heat interaction. To consider the effect of the advection in the heat transfer problem, the incompressible Navier-stokes equation is solved. This paper numerically studies the coupling phenomena and presents optimal channel design considering forced convection.

• Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
• /
• v.16 no.2
• /
• pp.111-120
• /
• 2004

The optimal design method of indoor thermal environment using CFD coupled simulation and genetic algorithms (GA) is developed in this study. CFD could analyze the thermal environment considering the distribution of temperature, velocity, etc. in a room. Therefore, It would be appropriate to use CFD for the optimal design method considering their distribution. In this paper, the optimal design means the most appropriate boundary conditions of the room among the conditions where the design target of indoor therm environment is achieved. Two step optimal indoor thermal environment design method is proposed. It includes the GA for searching the optimal indoor thermal environment design. To examine the performance of this method, the optimal design of hybrid ventilation system, which uses the natural cross ventilation and the radiation-cooling panel is conducted. The optimal design which satisfies the design target (thermal comfort, minimum cooling load, minimum vertical temperature difference) is found using two step optimal design method.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• v.35 no.4
• /
• pp.414-420
• /
• 2011

Thermal stress analysis of a planar anode-supported SOFC considering electrochemical reactions has been performed under operating conditions where average current density varies from 0 to 2000 $A/m^2$. For the case of the 2000 $A/m^2$ operating condition, Structural stress analysis based on the temperature distributions obtained from the CFD analysis of the unit cell has also been done. From this one way Fluid-Structure Interaction(FSI) analysis, Maximum Von-Mises stress under negligible temperature gradient fields occurs when cell components are perfectly bonded. The maximum stress of the electrolyte, cathode and anode in a unit cell SOFC is 262.58MPa, 28.55MPa and 15.1MPa respectively. The maximum thermal stress is critically dependent on static friction coefficient.