• 항공우주시스템공학회지
• /
• 제13권6호
• /
• pp.1-8
• /
• 2019

아음속 유동이 흐르는 후향 계단에서, 입구 경계면에서의 난류를 모사하는 3가지 기법을 조사하였다. 입구 경계면으로 유입되는 평균 유동장과 레이놀즈 응력 프로파일은 실험에서 측정된 결과를 사용하였으며, 입구 경계면의 난류 유동 모사기법으로 synthetic eddy method(SEM), 무작위 변동(random noise) 그리고 균일한 유동 조건(uniform)을 사용하였다. 3차원 유동장의 난류 유동의 모사를 위해 대와동모사(Large Eddy Simulation, LES)를 적용하였다. 3가지 기법에 대한 입구 경계면으로 유입된 유동의 난류 특성과 유동의 재 부착(reattachment) 거리와 속도, 레이놀즈 응력(Reynolds stress)을 비교하였다.

• 한국가스학회지
• /
• 제15권3호
• /
• pp.53-57
• /
• 2011

본 연구는 배열회수보일러(HRSG)에서의 유동특성을 유동수치해석을 통하여 분석하였다. HRSG 입구영역은 가스터빈 후류의 출구에 해당하고 가스터빈 후류는 강한 선회 및 난류 유동이다. 따라서 HRSG 입구 유동은 가스 터빈 출구 유동 특성이 고려되어야 한다. 본 연구에서는 HRSG 입구 유동 경계조건을 가스터빈 출구 유동 해석을 통하여 도출된 결과를 이용하였다. 가스터빈 출구 유동해석 결과를 보면 축방향 속도가 가장 크게 나타나는 곳이 원형 덕트의 벽면 측이고 난류운동에너지와 소산율이 크게 나타나는 곳이 속도 구배가 급격한 곳으로 축방향 속도가 최대가 되는 곳과 차이가 있다. 본 연구에서는 HRSG 입구영역에서의 난류 성분을 가스터빈 출구 유동을 계산 한 결과를 이용한 경우와 난류강도를 속도의 10%를 이용하고 원형 덕트의 직경을 특성 길이로 사용한 두 가지 경우에 대하여 유동해석을 통하여 유동 특성을 비교하였다. 본 연구를 통하여 HRSG 입구 유동 경계조건은 반드시 난류성분이 올바르게 적용되어야 HRSG 유동 특성 해석의 정확성을 기할 수 있음을 알았다.

• 한국가스학회지
• /
• 제23권3호
• /
• pp.27-32
• /
• 2019

본 연구에서는 단일 원관에서 입구의 유속이 일정한 경우와 주기적인 변동이 있는 경우에 대하여 시간에 따라 원관 주위에서 와류 분포와 온도 분포 변화를 비교 분석하였다. 또한, 양력과 항력의 시간 변화와 PSD(power spectral density)를 분석하여 유동의 주파수 특성을 규명하였다. 일정 입구 유속의 경우는 잘 알려진 칼만 와류 분포를 보여 주었으며 원관의 상하에서 교대로 와류가 발생하는 것을 관찰할 수 있었다. 주기적인 입구 유속 변동의 경우는 원관의 상하에서 동시에 와류가 발생하는 것을 관찰할 수 있었다. 두 가지 모두 시간에 따른 온도 분포 변화는 와류 분포 변화와 거의 유사하게 거동하는 것을 확인할 수 있었다. 일정 입구 유속의 경우의 와류 유동 주파수는 31.15 Hz 이며 주기적인 입구 유속의 경우는 와류 유동 주파수는 입구 유속의 주파수와 동일하게 15.57 Hz으로 나타났다. 원관 표면 평균 누셀수는 일정 입구 유속의 경우는 99.6이며 주기적인 입구 유속 변동의 경우는 110.7로 나타나서 주기적인 입구 속도 변동의 경우가 열전달이 11.1% 증가하는 것을 알 수 있었다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
• /
• 제22권1호
• /
• pp.35-40
• /
• 2001

압력기반의 유한체적법과 k-$\varepsilon$난류모델을 이용하여 신생아 보육기 내의 삼차원 정상난류유동해석과 대류현상에 의한 열전달을 해석하였다. 보육기 내의 주된 공기유동은 입구에서 유입된 공기가 보육기 위쪽을 지나 출구로 이동하며 각진 구석에서 작은 와류들이 관찰되었다. 보육기의 입구부를 제외한 대부분에서의 유속은 0.1m/s 이하로 나타났으며, 신생아의 다리부분에서의 속도가 머리부분보다 다소 크게 관찰되었다. 입구쪽의 온도가 출구쪽의 온도보다 1~2$^{\circ}C$ 높게 나타났으며 속도 크기가 큰 다리부분에서의 온도가 머리 또는 목부분보다 다소 낮았다. 보육기 내의 온도변화는 약3~4$^{\circ}C$로 다소 크게 나타났는데 이는 입구에서 유입된 공기가 상벽과 직각으로 만나며, 보육기 외벽의 각진 구석부분에 의한 영향으로 생각된다. 따라서 입구속도를 적절히 줄이거나 유선형의 유동을 갖도록 설계하여 열손실을 최소화한다면 보다 효율적인 보육기가 될 것으로 생각된다.

• 대한설비공학회지:설비저널
• /
• 제13권3호
• /
• pp.141-147
• /
• 1984

2차원 채널 입구에서의 꿰떼 난류 유동하는 찬 물 위를, 같은 방향으로 빠르게 난류 유동하는 수증기의 응축은 액체필름 초기상태의 과냉 정도에 의하여서 응축능력이 정하여진다. 수증기와 액체의 채널 입구에서의 균일한 속도 및 온도, 그리고 채널 입구에서 액체와 증기가 차지하는 체적비, 즉 액체필름과 채널 높이를 알고 있을 때, 하류로 유동하면서 응축이 일어나는 현상을 예측하는 모델을 제안하고, 실험치와 비교한 것이다. 채널 입구에서 윗쪽으로는 더운 기체, 아래쪽으로는 찬 액체가 평행한 방향으로 유동하면서 접촉하고 평균적인 액체필름의 두께와 단열된 채널 벽체를 가정하여서, 기본방정식으로 연속방정식, 운동방정식을 세우고. 에너지와 운동량 전달 메카니즘 사이에 유사성이 존재한다고 가정하였으며, 전단응력의 크기는 필자의 모델을 적용하였다. 기본방정식을 기체 속도, 액체 속도, 필름의 두께, 압력에 대해서 수치해를 구하여서 동일조건 하에서 실험한 데이터와 비교하였다. 수증기와 액체 경계면에서의 전단응력은 매우 좋은 일치를 보여주고 있다.

• 한국가스학회지
• /
• 제16권1호
• /
• pp.1-7
• /
• 2012

복합 화력발전소 배열회수보일러에서의 입구 덕트 확관 형상 변화에 따른 전열관군 전단에서의 유동 균일화 특성을 유동수치해석을 통하여 분석하였다. 배열회수보일러의 입구는 가스터빈 후류의 출구에 해당하고 가스터빈 후류는 강한 선회 및 난류 유동이다. 본 연구에서 배열회수 보일러 입구 유동 경계조건은 가스터빈을 통과한 출구 유동 해석 결과를 이용하여 수행하였다. 배열회수보일러의 전열관군 전단에서의 유동 균일화 특성이 배열회수 보일러의 효율에 직결되므로 입구 덕트 확관 변곡점의 위치 변화에 따라 유동 균일화 특성을 파악함으로써 배열회수 보일러의 형상 최적화의 기반을 마련하는 것을 목적으로 하였다. 본 연구로부터 배열회수 보일러 확관의 변곡점의 위치가 기준 형상에서 낮은 위치에서 전열관군 전단에서 최적의 유동 균일화가 이루어짐을 알았다.

• 비파괴검사학회지
• /
• 제31권5호
• /
• pp.479-486
• /
• 2011

의료영상을 기반으로 한 경동맥 분기부 혈류유동장 전산유체역학 해석의 수행에 있어 입구부 경계 조건 도출을 위한 환자 특정 시간 변동 상세 유속 분포를 얻는 것은 일반적으로 쉽지 않다. 그러므로 대부분의 경우 계측된 혈류량을 바탕으로 이상적인 축대칭 완전발달 유속 분포를 적용하게 된다. 그러나 MRI로 직접 계측한 총경동맥 혈류 유속분포를 적용한 기존의 연구에서 입구부 유속분포 경계 조건이 경동맥 분기부 혈류 유동장 해석 결과에 중요한 영향을 미친다는 것을 보였으며, 특히 계측된 혈류 유속분포가 전형적인 Dean type 유동과 다른 독특한 형태를 가진다는 것을 보고하였다. 본 연구에서는 이러한 독특한 형태의 유속 분포가 경동맥 입구부 형상의 이차곡률에 의해 생성됨을 보이고, 직접 경동맥 분기부 유동장 CFD 해석의 경계 조건으로 적용하여 이의 영향을 조사하였다. 이를 통하여 충분한 길이의 실제 경동맥 입구부 형상을 적용 할 경우, 입구부 경계 조건의 영향이 의료영상으로 부터 혈관 형상을 도출하는 과정에서 불가피하게 유기되는 영상 처리 오차에 의한 영향에 비해 상대적으로 크지 않음을 알 수 있었다.

• 에너지공학
• /
• 제23권4호
• /
• pp.95-105
• /
• 2014

CUPID 코드는 기기 스케일(Component scale)의 2상 유동(Two-phase flow) 해석 코드로서 다양한 2상 유동 조건의 실험 자료를 이용하여 검증되어 왔다. 특히, CUPID 코드의 CANDU형 원자로 감속재 탱크 내부 유동 해석능력을 평가하기 위해 1/4 규모 축소 실험장치의 실험결과를 이용하여 검증한 바가 있다. 본 연구에서는 이전 연구를 바탕으로 CUPID 코드를 사용하여 실제 원자로 감속재탱크 내부의 열수력 거동을 해석하였다. 감속재 탱크의 내부 구조는 아주 복잡하기 때문에 다공질 매질 방법을 적용하였으며 탱크 입구노즐 또한 기기 스케일 코드의 취지에 부합하게 아주 단순화하여 모델하였다. 해석결과의 정확성을 결정하는 가장 중요한 요소는 입구노즐의 모델 방법에 있는 것으로 나타났다. 입구노즐을 단순하게 모델하여 입구유량을 경계조건으로 부여하고 발전소 정상운전조건으로 계산한 결과, 부력에 의한 열성층화 현상이 발생하였다. 이는 전혀 타당하지 않은 것으로 입구 유동의 모멘텀을 정확하게 모의하지 않아 발생한 것이 나타났다. 이를 개선하고자 입구 유량과 운동량을 동시에 보존시킬 수 있도록 입구 노즐 면적을 축소하고 속도는 증가시켜서 계산한 결과, 사실적인 내부 유동장을 얻을 수 있었다. 결론적으로 계산 비용효과가 뛰어난 다공질 매질 방법에 입각하여 CUPID 코드를 실규모 감속재 탱크 열유동 해석에 적용할 수 있음을 보였고, 입구노즐의 적절한 모델이 가장 중요한 요소임을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제22권6호
• /
• pp.56-63
• /
• 2018

저선회 연소기에서는 노즐출구의 속도장과 예혼합화염의 전파속도 간 균형에 의해 화염이 부상되어 존재한다. 저선회 화염의 부상높이에 대한 이해는 연소기의 안정성 및 노즐팁의 열화와 관련하여 중요한 문제이다. 이전의 실험적 연구로부터 입구 속도의 증가에 따라 화염부상높이가 오히려 감소하는 현상이 관찰된 바 있다. 선회익을 통과하는 환형 유동과 난류생성판을 통과하는 중심유동 간의 복잡한 유동장을 규명하기 위하여, 입구 속도를 바꾸어가며 비반응 유동장에 대한 수치해석을 수행하였다. 입구 속도에 따른 노즐 출구에서의 유동구조를 분석하여 실험에서 관찰된 비직관적 경향에 대한 정성적 설명을 도출하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
• /
• 한국항해항만학회 2016년도 춘계학술대회
• /
• pp.88-89
• /
• 2016

선택적 환원 촉매(SCR : Selective Catalytic Reduction) 시스템은 대기오염을 예방하기 위한 배기가스 처리장치 중 하나이다. 본 연구에서는 전산유체역학(CFD : Computational Fluid Dynamics)를 사용하여 SCR 시스템 의 효율향상을 위하여 ANSYS-CFX package를 이용하여 점성 유동 해석을 수행하였다. SCR 시스템의 점성 유동 흐름의 전산 유체 역학을 이용하여 시뮬레이션하기 위하여 Navier-Stokes 방정식을 지배방정식으로 사용하였다. CATIA V5를 사용하여 SCR 시스템의 형상을 3D 모델링을 하였고, 암모니아와 배기가스의 혼합 비율을 확인하기 위해 요소수 분사 노즐의 위치를 변경하였다. 요소수 분사 노즐은 배기관의 입구로부터 1/3, 1/2, 2/3에 위치한다. 또한, 분사 노즐의 위치가 배기관 입구의 1/3에 위치할 때 노즐의 분사구수에 따른 효율을 확인하기 위하여 분사구수를 4Hole, 6Hole, 8Hole일 경우를 확인하여 비교하였다. 시뮬레이션의 결과로는 배기관 입구에 가까울수록, 분사구수가 많을수록 효율이 좋아짐을 확인하였다.