• Journal of Biosystems Engineering
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• v.18 no.3
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• pp.275-287
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• 1993

The flow characteristics of the transitional oscillatory flows are investigated analytically and experimentally in the entrance region of a square duct. The systems of conservation equations are analytically solved by linearizing the non-linear convective terms for the developing transitional oscillatory flows in a square duct. The analytical solutions are obtained in the form of infinite series for the velocity profiles. The experimental study for the air flow in a square duct is carried out to measure the velocity profiles and waveforms by using a hot-wire anemometer with the data acquisition and processing systems. The theoretical and experimental results provide the major characteristics of the developing transitional oscillatory flows, such as velocity profiles, velocity waveforms, and entrance length. The velocity profiles in the decelerating phase are larger than those in the accelerating phase for the developing transitional oscillatory flows. The correlations of the entrance length of the transitional oscillatory flows in a square duct are found to be $Le/Dh=K{\cdot}Re_{os}/2({\omega}^+)^2$, where K is 1.23 of an experimental constant.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.20 no.5
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• pp.58-67
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• 1996

In the present study, the pressure distribution, wall shear stress distribution and friction factor of developing turbulent pulsating flows are investigated theoretically and experimentally in the entrance region of a square duct. The pressure distribution for turbulent pulsating flows are in good agreement with the theoretical values. The time-averaged pressure gradients of the turbulent pulsating flows show the same tendency as those of turbulent steady flows as the time-averged Reynolds number $(Re_{ta})$ increase. Mean shear stresses in the turbulent pulsating flow increase more in the inlet flow region than in the fully developed flow region and approach to almost constant value in the fully developed flow region. In the turbulent pulsating flow, the friction factor of the quasi-steady state flow $({\lambda}_{q, tu})$ follow friction factor's law in turbulent steady flow. The entrance length of the turbulent pulsating flow is not influenced by the time-averaged Reynolds number $(Re_{ta})$ and it is about 40 times as large as the hydraulic diameter.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.26 no.3
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• pp.439-447
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• 2002

The microchannel flow in miniature TCDs (thermal conductivity detectors) is investigated numerically. The solutions based on the boundary layer approximation are not very accurate in the region of the duct inlet for low Reynolds numbers. In this study, two-dimensional Navier-Stokes equations are considered to analyze the gas flow in a miniature TCD. Effects of channel size, inlet and boundary conditions on the heat transfer rate are examined. When the gas stream is not preheated, the distances for a miniature TCD to reach the conduction-dominant region for duct flow are found to be approximately two and three times the thermal entry length for duct flow with constant properties, respectively, leer constant wall temperature and constant wall heat flux boundary conditions. If the gas temperature at the channel inlet is close to the mean gas temperature in the conduction-dominant region, the entrance region is much shorter compared to other cases considered in this study.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.15 no.4
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• pp.35-40
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• 2011

An experimental study of the flame response in a turbulent premixed combustor has been conducted in order to investigate mechanisms for combustion instabilities in a lean premixed gas turbine combustor. A lab-scale combustor and mixing section system were fabricated to measure the flame transfer function. Measurements are made of the velocity fluctuation in the nozzle using hot wire anemometry and of the heat release fluctuation in the combustor using chemiluminescence emission. The results show that the flame transfer functions are greatly dependent on the modulation frequency as well as operating conditions such as equivalence ratio. Flame dynamics can be generalized as a function of Strouhal number which is a ratio of flame length to modulation wave length.

• Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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• v.2 no.1
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• pp.1-10
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• 1990

In the present study, the entrance length, velocity profiles and waveforms of developing transitional steady flows in a square duct are investigated analytically and experimentally. The systems of conservation equations for transitional steady duct flows are solved analytically by linearizing non-linear convective terms and adoption of modified eddy viscosity from empirical correlations. Analytical solutions of velocity profiles for developing transitional steady flow were obtained in the form of infinite series. The experimental study for transitional steady flow in a square duct with $40mm{\times}40mm{\times}4000mm$($width{\times}height{\times}length$) was carried out to measure velocity profiles and other parameters by using a hot-wire anemometer with data acquisition and processing system. The entrance length of developing transitional steady flows in a square duct was $L_e{\fallingdotseq}0.02{\cdot}Re,st{\cdot}D_h$, and the overshoot was occured at about 30 times of hydraulic diameter because of the effect of external velocity of boundary layer and instantaneous acceleration.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2011.12a
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• pp.262-265
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• 2011

본 연구는 탈진 기류 분사 시스템의 최적화 설계에 관한 기초 연구의 일환으로 전산유체역학(CFD)을 이용하여 일반 블로우 튜브와 단순 벤츄리 조합의 충격 기류(Pulse air jet) 방식의 탈진 장치에 대한 탈진 성능과 벤츄리 입구에 기류 유도용 구조물을 설치한 경우의 탈진 성능을 비교하였다. 각 Case별로 벤츄리 내부로 유입되는 탈진 공기량을 예측한 결과, case 2의 벤츄리 형상 개조시 case 1 보다 벤츄리로 유입되는 탈진 공기량이 약 20% 증폭되는 것으로 나타났다. 또한 필터백 표면에서의 탈진 기류 전달 분포를 예측한 결과, 모든 case가 필터백의 국한된 영역으로 탈진 기류가 집중됨을 알 수 있었다. 또한, case 2의 경우가 case 1보다 오히려 탈진 기류의 전달 수준이 불량함을 알 수 있다. 이는 case 2의 경우 벤츄리 입구에 기류 유도용 구조물을 설치한 것이 탈진 공기량을 증폭시키는데에는 도움이 되나, 오히려 벤츄리 내부로 유입된 탈진 기류의 직진성을 보완하여 필터백 내부에서 탈진 기류의 확장을 방해하기 때문인 것으로 판단된다.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2012.05a
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• pp.367-370
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• 2012

본 연구는 하나의 장치 내에서 "싸이클론-관성충돌-여과포 집진"이라는 다단 제진 단계가 동시에 이루어져 입경 분포별로 순차적인 제진이 가능한 멀티 집진기의 처리가스 제어 효율을 극대화시킬 수 있는 기류 흐름을 얻기 위한 최적화 설계 조건을 검토하는 것이다. 우선 1단계 제진 과정인 원심력을 이용하여 조대입자의 유선 이탈을 촉진시킬 수 있는 사이클론 유동을 최적화시키기 위한 집진기 입구 형상 설계 검토를 위해 수치 해석적 연구를 수행하였다. 그 결과, 멀티집진기 입구 형상을 일반적인 설계 방식인 접선 유입식으로만 설계한 것에 비해 선회류를 한번 더 가속화시킬 수 있는 가이드 베인을 추가로 설계한 경우 선회류의 pitch가 짧고 강하게 형성되어 사이클론부에서 조대입자의 유선 이탈을 촉진시키는데 매우 효과적인 것으로 예측되었다. 단, 사이클론부 하단 벤츄리 형상으로 인해 약 4~5 m/s의 강한 하향 흐름이 호퍼 하단까지 형성되고 있어 탈리 분진의 재비산 문제가 발생할 가능성이 크므로 벤츄리 형상 설치 유무에 대한 영향도 추가적으로 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.20 no.2
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• pp.732-740
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• 2019

Evaporative humidification using a humidifying element is widely used for humidification of a building or a data center. The performance of a humidifying element is commonly expressed as humidification efficiency, which is used independent of air temperature, humidity and water temperature. In this study, a series of tests were conducted at two air conditions (data center and commercial building) using two different humidifying elements (cellulose/PET and Glasdek) changing the frontal air velocity and water temperature. Results showed that the measured humidification efficiency was dependent on the air condition and water temperature. In fact, even dehumidification occurred at the inlet of the humidifying element at the air condition of commercial building. The reason was due to the inlet water temperature, which was lower than the dew point air temperature. As the difference between the inlet water and the dew point air temperature increased, the humidification efficiency decreased. This suggest that proper thermal model should account for the inlet region, where the amount of moisture transfer may be different from the other part of the humidification element. A simple analysis on the thermal performance of the cellulose/PET humidification element showed that the Sherwood number was adequately predicted, whereas the friction factor was ovepredicted, probably due to the simplification of the channel geometry and the neglection of the water film on the element surface.

• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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• 2017.04a
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• pp.57-57
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• 2017

Water line은 UV 처리된 호스의 내부에 압력보상 기능이 첨부된 경질의 미로 튜브를 끼워 사용하도록 제작되어 있다. 점적 호스의 외경은 15.8mm이며 대부분 0.5~2.5bar 사이의 압력에 1.5~3.0 L/hr의 유량을 공급한다. 따라서 전적 호스의 내부에 위치한 경질 미로 튜브의 설계는 유량의 압력보상에 밀접한 관계가 있다. 본 연구에서는 경질 미로 튜브를 통과하는 작은 돌기의 수가 압력과 유량에 어떤 영향을 미치는지에 대한 기초적인 실험을 수행하였으며 경질 미로의 압력과 유량 특성에 따른 이론적 해석과의 비교분석을 통하여 새로운 미로의 형상 설계에 활용할 기초적 연구를 수행하고자 하였다. 점적 호스의 성능은 길이(보통 300~400m)에 대한 유량의 균등성을 유지하는 것이며 균등성은 압력보상에 의해 이루어진다. 원통형 미로는 점적 호스의 내부에 삽입되어 원통 부분에 형성된 미로의 길이에 따른 유량의 균등성을 유지하도록 설계되어 있다. 점적 호스의 원통 주변에는 8개의 미로로 구성되어 있으며 미로의 길이를 금속 평면으로 금형 제작하여 투명판에서 미로의 형상을 보이게 하였다. 또한 입구부분에 물을 공급하고 미로의 각 위치별 배출구를 설치하여 압력에 따른 유출량을 전자저울에 측정하여 압력별 유량의 균등성에 대한 데이터를 측정하였다. 유입구의 압력을 0.5, 1.5, 2.5, 3.0bar로 각각 공급하였으며 유출량은 미로의 8개 구간에 따라 측정하였다. 경질 미로의 유출량은 미로의 길이가 짧을수록, 압력이 커질수록 유출량이 높게 나타났다. 또한 미로의 길이가 짧을 경우에는 유출량의 차이가 비교적 크게 나타났으나 미로의 길이가 길수록 압력에 대한 유출량에 대한 차이가 크지 않음을 알 수 있었다. 따라서 경질 미로에서 미로의 길이를 길게 할 경우에는 유출량을 비교적 균일하게 할 수 있음을 보여주고 있다. 반면에 미로의 길이가 길어질수록 압력변화에 따른 유출량이 지수적으로 감소함을 나타내고 있다. 미로의 길이가 7번과 8번에서는 상당히 균일한 성능을 보여주므로 경질 미로의 배출구를 전체적으로 모두 활용함으로써 압력보상을 비교적 균일하게 할 수 있음을 보여주고 있다. 압력보상은 탄성을 가진 실리콘과 미로로 구성될 경우에 가장 큰 효과를 나타내지만 점적 호스와 같이 경질 미로만으로 압력보상을 해야 할 경우에는 경질 미로의 길이가 매우 중요하다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.359.2-359.2
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• 2016

붕소의 높은 융점과 비점으로 인하여 일반적인 합성법으로는 제조가 어려운 붕화금속 나노물질을 효과적으로 합성하기 위하여 열플라즈마의 특성을 전산해석 하였다. RF (Ratio Frequency, 고주파) 열플라즈마 발생기는 일반적인 직류 열플라즈마 발생기와 비교해 볼 때, 전극 침식에 의한 수명 문제나 불순물의 오염 없이 고온의 열플라즈마를 안정적으로 발생시킬 수 있기 때문에 고순도의 나노입자 합성공정에 좋은 조건을 가지고 있다. 그러나 열플라즈마의 고온 부분은 10,000 K 이상의 높은 온도를 가지고 있기 때문에 직접적인 측정으로는 나노입자 합성에 최적의 조건을 찾기가 어렵고, 전산해석을 통하여 여러 변수들에 대한 열플라즈마의 특성을 분석하여야 한다. 해석조건으로 RF 플라즈마의 입력전력은 25 kW로 고정하고 발생기 직경 20~35 mm, 유도코일 감은 수 4~6 회, 첫 번째 코일으로 부터 분말 주입구까지의 길이 10~30 mm, 방전 기체 유량 30~70 L/min에 대한 변수들에 대하여 붕화금속 나노입자 합성에 최적의 조건을 가진 RF 플라즈마의 온도 및 속도분포를 파악하였다. 전산모사 결과 RF 열플라즈마 발생기의 직경 25 mm, 분말주입구 까지의 길이 10 mm, 유도코일 감은 수 6 회, 방전 기체 유량 50 L/min 일 때, 고온영역이 중심부에 넓게 분포하여 붕화금속 나노입자를 합성하는데 최적의 조건이라 파악되었다. 방전 기체 유량 증가에 따라 고온영역의 중심부 분포를 넓게 할 수 있었으나 유량이 증가할수록 플라즈마 속도가 증가하여 붕소를 기화시키기 위한 가열시간이 짧아지므로 방전기체 유량을 조절하여 적절한 속도를 가진 플라즈마를 발생시켜야 한다. 그리고 코일의 감은 수가 증가할수록 10,000 K 이상 고온영역이 출구 쪽으로 확장되어 붕화금속 나노입자를 합성하는데 좋은 조건이 형성되었다. 본 전산해석 결과를 바탕으로 붕화금속 나노입자를 합성하는 RF 플라즈마 발생장치의 설계 및 운전조건을 적용하여 실험과의 비교연구를 통해 붕화금속 나노입자의 합성공정을 최적화 시킬 수 있다.