• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 1999.07a
• /
• pp.38-38
• /
• 1999

KSTAR(Korea Superconducting Tokamak Advanced Research) 핵융합 실험 장치의 진공용기 및 진공용기 내부의 플라즈마 대향 부품들은 초고진공 (5$\times$10-9 Torr)의 달성을 위해 진공용기 내부의 이물질(H2, H2O, CO, CO2, CH4 등) 제거를 목적으로 SS316LN인 진공용기는 25$0^{\circ}C$, 탄소 물질인 플라즈마 대향부품은 35$0^{\circ}C$ 정도까지 가열(이하 베이킹)할 필요성이 있다. 이 가열방법으로 고온 질소가스를 진공용기 이중벽 사이로 흘려주는 방식과 코일에 저주파 교류전류를 흘려 진공용기를 유도가열하는 방식이 고려되고 있는데, 유도가열방식은 최대 유도 전력이 70kW 정도로 실제 베이킹에 필요한 열량을 공급하는데 있어 적잖이 부족하며 또 국부적인 가열 특성으로 인하여 KSTSR의 베이킹 방식은 전자의 가열방식을 우선적으로 채택하고 있다. 본 논문에서는 0-차원 해석을 통하여 진공용기와 플라즈마 대향 부품들에 대한 베이킹 계획을 결정하고 이를 만족시키기 위해 투입해야 할 열량을 직선적으로 증가하는 온도 곡선에서 각 부분의 온도 상승률을 다르게 설정한 세 경우와 F-자 형태로 변화하는 온도 곡선의 경우에 대해 각각 적용하여 시간에 따른 필요열량을 비교.검토하였으며, 이를 근거로 안정적인 베이킹 계획을 선정하였고 이 베이킹 계획의 실현을 위해 투입해야 할 고온 질소가스의 유량과 온도 도달시간까지 매 시간에서의 가스온도를 산출하였다. 토러스 형상의 토카막 진공용기와 플라즈마 대향 부품 및 다층단열재에 대한 해석 모델은 길이가 유한한 0-차원 실린더 모델로 가정하였고, 이에 대한 기하학적 성질 및 열역학적 성질은 유효계수를 고려하여 산출하였다. 진공용기 이중 벽 내부로 흐르는 질소가스의 유량과 온도의 계산은 진공용기 내벽과 외벽을 각각 독립적인 열전달 요소로 가정하여 구성한 모델을 이용하였다. 전체 해석에서 각 열전달 요소의 비열 값은 온도에 따라 변화하는 비열의 특성을 반영하였으며. 진공용기와 플라즈마 대향 부품의 방사율(emissivity)은 앞서 가정했던 각 온도 상승 곡선에 대해서 각각 0.1, 0.2, 1.3의 경우를 가정하여 계산하였다. 직선적으로 증가하는 온도 상승 곡선중 2$0^{\circ}C$/hr의 온도상승율을 갖는 경우가 다른 베이킹 시나리오 모델에 비해 효과적이라 생각되며 초대 필요 공급열량은 200kW 정도로 산출되었다. 실질적인 수치를 얻기 위해 보다 고차원 모델로의 해석이 필요하리라 생각된다. 끝으로 장기적인 관점에서 KSTAR 장치의 베이킹 계획도 살펴본다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
• /
• v.11 no.2
• /
• pp.345-353
• /
• 1987

An analysis is performed to study flow and heat transfer characteristics of mixed free and forced convection about a sphere. Nonsimilar boundary layer equations which are valid over the entire regime of mixed convection are derived in terms of the mixed convection parameter, Gr/Re$^{2}$, through a dimensional analysis. The transformed conservation equations are solved by a finite difference method for the whole range of mixed convection regime. Numerical results for fluids having the Prandtl number 0.7 and 7 are presented. As the mixed convection parameter increases, the local friction coefficient and local heat transfer coefficient increases as well. For small Prandtl number, the friction coefficient is larger, while for large Prandtl number, the heat transfer coefficient is larger. Natural convection effect on the forced flow is more sensitive for small Prandtl number fluid. Flow separation migrates rearward as an increase in the mixed convection parameter. For small Prandtl number, the buoyancy effect is relatively small so that the flow separation occurs earlier.

• Proceedings of the KSME Conference
• /
• 2001.06d
• /
• pp.240-245
• /
• 2001

Phenomena of direct contact condensation (DCC) heat transfer between steam and water are characterized by the transport of heat and mass through a moving steam/water interface. Application of the phenomena of DCC heat transfer to the engineering industries provides some advantageous features in the viewpoint of enhanced heat transfer. This study proposes a simple condensation model on the steam jets discharging into subcooled water from a single horizontal pipe for the prediction of the steam jet shapes. The analysis model was derived from the mass, momentum and energy equations as well as a thermal balance equation with condensing characteristics at the steam/water interface for the axi-symmetric coordinates. The extremely large heat transfer rate at the steam/water interface was reflected in the effective thermal conductivity estimated from the previous experimental results. The analysis results were compared with the experimental ones. The analysis model predicted that the steam jet shape (i. e. radius and length) was increasing as the steam mass flux and the pool temperature were increasing, which was similar in trend to that observed in the experiment.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2007.11a
• /
• pp.550-554
• /
• 2007

A one-dimensional heat transfer model coupled with parameter estimation is developed in this study to predict the effective thermal conductivities of soil formation and borehole resistances from in situ field test data. In this application a new method of using initial ignoring time(IIT) obtained from error estimation is tried and turned out to be successful in determining soil thermal conductivities. The validity of this model is accomplished through comparison of the predicted temperature profiles of the model with the data from laboratory scale experimental setting. Eleven test boreholes were constructed in Ochang, Chungcheong Buk Do, and thermal response test was carried out with each borehole. The results of the in situ tests were analyzed with our 1-D numerical model and compared with the results of line source method. The comparison shows that the thermal properties from line source method is a little lower (${\sim}95%$)than those from numerical method. The reason of such result seems to be the lower thermal conductivity of grout material, which is not counted in line source method.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
• /
• v.39 no.9
• /
• pp.831-837
• /
• 2015

Many persons and electronic devices are exposed to electromagnetic (EM) waves generated from magnetic resonance imaging (MRI) equipment, EM pulses (EMPs), and many other kinds of EM wave devices. Finger strips are used to provide shielding from these EM waves. Because of the high thermal conductivity of finger strips, they are used in the design of specialized doors that are installed in shielded rooms. In this study, we perform an accelerated life test using the load acceleration stress, which affects the main failure mode of finger strips. We predict the life of the finger strip under normal usage conditions based on the results of the accelerated life test. We compare the results with those predicted from the life test under normal usage conditions to evaluate the validity of accelerated life testing.

• Journal of the Korean Society for Railway
• /
• v.16 no.2
• /
• pp.99-103
• /
• 2013

In this paper, research on the thermal analysis method is reported for the characterization of heat generation while operating an Interior Permanent Magnet Synchronous Motor (IPMSM) for railway vehicles. Efficient cooling of the heat generated in the IPMSM is important because the excessive heat generated from the winding, core and permanent magnets increases the difficulty of continuously operating an IPMSM over long time periods. Therefore, in this study, in order to analyze the heat generation characteristics of the IPMSM for advanced research in the application of IPMSMs to cooling devices, the heat transfer coefficients for each component of the IPMSM were derived and the thermal equivalent circuit was configured to perform thermal analyses. Finally, the validation of the suggested thermal analysis method was performed through comparison with the heat experimental data of an IPMSM prototype.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 1999.07a
• /
• pp.44-44
• /
• 1999

저진공(1 kPa~ 100 kPa)은 대기압 측정, 비행고도, 기체의 온도 측정, 질량의 부력 보정, 레이저의 굴절률 측정등에 사용되는 영역으로 과학적 중요성을 갖고 있다. 또한 대기압 이상의 압력 측정과 고진공 측정의 경계적 역할도 수행하고 있어 압력 표준기의 국제 비교에 필수적으로 권장되는 역역이다. 이 영역에 주로 사용되는 압력 표준기는 수은 압력계(Mercury manometer)와 분동식 압력계(Deadweight piston gauge or Pressure)가 있다. 이들은 이동이 불편하거나 불가능하므로 표준기의 국제 비교에 사용되는 전달 표준기로는 보다 이동이 간편한 탄성 압력계인 CDG(Capacitance diaphragm Gauge)가 있다. 이 게이지는 반도체 산업의 공정 제어용으로도 많이 사용되고 있다. 그러나 게이지와 함께 사용되는 컨트롤러의 부피가 크고 무거우며 영점 이동이 커서 측정때 마다 재조정하여야 하는 단점이 있다. 본 논문에서는 이 같은 단점을 극복하기 위해 수정빔 진동형 진공 센서를 잔달 표준기로 사용하는 것에 대한 연구를 수행하였다. 수정빔 진동형 압력 센서는 수정빔으 공진주파수가 스트레인에 비례하는 것을 이용하여 제작된 센서로 주로 대기압 이상의 고압 측정에 많이 사용되고 있다. 먼저 수정빔의 압력과 주파수간의 관계를 측정하고 또한 내장된 수정 온도센서의 공진 주파수를 측정하여 온도 보상을 위한 자료로 사용하였다. 규격에 나와 있는 수정빔의 기하학적 형상으로부터 거동에 관한 이론 모델식을 구하고 압력교정 자료로부터 얻어진 데이터를 이 식과 비교 분석하여 적합한 특성식과 인자를 구하였으며 게이지의 불확도를 추정하였다.모델은 길이가 유한한 0-차원 실린더 모델로 가정하였고, 이에 대한 기하학적 성질 및 열역학적 성질은 유효계수를 고려하여 산출하였다. 진공용기 이중 벽 내부로 흐르는 질소가스의 유량과 온도의 계산은 진공용기 내벽과 외벽을 각각 독립적인 열전달 요소로 가정하여 구성한 모델을 이용하였다. 전체 해석에서 각 열전달 요소의 비열 값은 온도에 따라 변화하는 비열의 특성을 반영하였으며. 진공용기와 플라즈마 대향 부품의 방사율(emissivity)은 앞서 가정했던 각 온도 상승 곡선에 대해서 각각 0.1, 0.2, 1.3의 경우를 가정하여 계산하였다. 직선적으로 증가하는 온도 상승 곡선중 2$0^{\circ}C$/hr의 온도상승율을 갖는 경우가 다른 베이킹 시나리오 모델에 비해 효과적이라 생각되며 초대 필요 공급열량은 200kW 정도로 산출되었다. 실질적인 수치를 얻기 위해 보다 고차원 모델로의 해석이 필요하리라 생각된다. 끝으로 장기적인 관점에서 KSTAR 장치의 베이킹 계획도 살펴본다.습파라미터와 더불어, 본 연구에서 새롭게 제시된 주기분할층의 파라미터들이 모형의 학습성과를 높이기 위해 함께 고려된다. 한편, 이러한 학습과정에서 추가적으로 고려해야 할 파라미터 갯수가 증가함에 따라서, 본 모델의 학습성과가 local minimum에 빠지는 문제점이 발생될 수 있다. 즉, 웨이블릿분석과 인공신경망모형을 모두 전역적으로 최적화시켜야 하는 문제가 발생한다. 본 연구에서는 이 문제를 해결하기 위해서, 최근 local minimum의 가능성을 최소화하여 전역적인 학습성과를 높여 주는 인공지능기법으로서 유전자알고리즘기법을 본 연구이 통합모델에 반영하였다. 이에 대한 실

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
• /
• v.35 no.10
• /
• pp.1161-1170
• /
• 2011

This paper presents a solution to the inverse problem for the service boundary conditions of thermal-flow and structure analysis in a catalyst substrate. The exhaust-gas purification efficiency of a catalyst substrate is influenced by the shape parameter, catalyst ingredients and so on and is estimated by the thermal flow uniformity. The formulations of the inverse problem of obtaining the thermal-flow parameters (inlet temperature, velocity, heat of reaction, convective heat-transfer coefficient) and the direct problem of estimating from a given outlet temperature distribution are described. An experiment was designed and the response-surface optimization technique was used to solve the proposed inverse problem. The temperature distribution of the catalyst substrate was obtained by thermal-flow analysis for the predicted thermal-flow parameters. The thermal stress and durability assessments for the catalyst substrate were performed on the basis of this temperature distribution. The efficiency and accuracy of the inverse approach have been demonstrated through the achievement of good agreement between the thermal-flow response surface model and the results of experimental vehicle tests.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• v.40 no.9
• /
• pp.733-742
• /
• 2016

In recent years, gas engines fueled with LNG or synthetic gas have been attracting considerable attention for marine use owing to their potential to facilitate better fuel economy and to reduce emissions. It has been confirmed that gas engines using the Otto cycle, which involves premixed combustion, can satisfy Tier III regulations without the EGR or SCR system. The objective of this study is to acquire simulation technologies for predicting gas engine performances in industrial fields. Using the commercial software BOOST, the simulation is conducted on a gasoline engine rather than a marine engine due to the gasoline engine's easier accessibility. This study consists of two stages. In the first stage published previously, the optimal modeling techniques for representing the behavior of the gas in the intake and exhaust systems were determined. In the current study, we formulated a method to evaluate the combustion and heat transfer processes in the cylinder and to ultimately determine the major performance parameters, given that the analytical model derived from the previous stage has been applied. Through this study, we were able to determine a combustion and heat transfer model and a valve discharge coefficient that are less reliant on empirical data: we were also able to formulate a methodology through which relevant constants are decided. We confirmed that the values of transient cylinder pressure variation, indicated mean effective pressure, and air supply can be successfully predicted using our modeling techniques.