• 한국에너지공학회:학술대회논문집
• /
• 한국에너지공학회 1995년도 추계학술발표회 초록집
• /
• pp.5-14
• /
• 1995

본 연구는 석탄가스화기내의 비반응 유동장에 대한 연구로서, 순수유동장 및 미분탄입자를 포함한 이상유동장에 대한 전산해석을 수행하였다. 가스화기내의 물리적 현상을 기술하는 Navier-Stokes 방정식을 유한차분법에 의하여 해석하고 그 결과를 나타내었다. 특히 선회유동의 영향에 의한 미분탄입자의 거동 및 재순환영역의 특성에 대하여 상세히 고찰하였다. 해석결과에 의하면 가스화기내에서는 몇개의 재순환영역이 형성됨을 알 수 있었다. 비반응유동장의 해석결과이지만, 선회유동은 화염안정화에 긍정적인 영향을 줄 수 있을 것으로 추측되는 결과를 보였다.

• 한국정밀공학회지
• /
• 제12권7호
• /
• pp.53-65
• /
• 1995

입자화상 처리기법은 유체역학 분야의 정량적 유동가시화에 있어서 중요한 역할을 하고 있다. 회전 유동의 측면 사진을 찍을 때, 측정부의 볼록면 때문에 그 영상에서 광학적 변형이 일어나게 된다. 이러한 변형은 측정부의 형상은 물론 회전유동의 방향에 의해서도 큰 영향을 받는다. 정확한 유동장을 얻기 위해서 이러한 변형이 적절한 방법에 의하여 교정된다. 교정한 실험 데이터를 수치해석 결과와 비교해 보면 정량적으로 잘 맞는 것을 알 수 있다.

• 항공우주기술
• /
• 제9권1호
• /
• pp.17-27
• /
• 2010

알루미나 입자가 포함된 KSLV-I KM 고공 플룸 유동을 연소실에서 노즐 출구의 고공 팽창과정을 해석하였다. 알루미나 입자 및 플룸 가스의 물성치 및 분포를 달리하여 해석한 결과 연소가스 비열비를 1.2로 알루미나 입자의 직경 분포를 7가지로 가정하면 노즐 내부 유동 특성이 평형유동 해석 결과와 비교적 일치하였다. 입자의 팽창각은 가스유동보다 작으며 입자 직경이 클수록 팽창각은 더 작았다. 알루미나 입자의 광학 열물성을 변화시키며 KM TVC 분배기 위치의 복사열을 계산한 결과 알루미나 입자의 방사율이 0.1일 때 비행시험 결과와 비슷한 수준을 예측하였다.

• 에너지공학
• /
• 제4권3호
• /
• pp.331-337
• /
• 1995

석탄가스화 복합발전 시스템은 고효율 및 우수한 환경보전성으로 인하여 차세대 화력발전 시스템으로 각광받고 있다. 본 연구는 석탄가스화기내의 비반응 유동장에 대한 연구로서, 순수유동장 및 미분탄입자를 포함한 이상유동장에 대한 전산해석을 수행하였다. 가스화기내의 유동장을 기술하는 Navier-Stokes방정식을 유한차분법에 의하여 해석하고 그 결과를 나타내었다. 특히 선회유동의 영향에 의한 미분탄입자의 거동 및 재순환영역의 특성에 대하여 선회강도의 함수로 고찰하였다. 해석결과에 의하면 가스화기내에서는 며책의 재순환영역이 형성됨을 알 수 있었다. 비반응유동장의 해석결과이지만, 선회유동은 화염안정화에 긍정적인 영향을 줄 수 있을 것으로 추측되는 결과를 보였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 1998년도 제10회 학술강연회논문집
• /
• pp.10-10
• /
• 1998

본 연구에서는 제트 추진 기관의 터빈 익렬에서의 유동과 대기 중에 부유되어 있는 입자 또는 연소 생성물들이 제트엔진 내부로 유입될 경우 이에 따른 압축기 및 터빈 날개의 마모 및 충돌 부위를 예측하기 위하여 수치해석을 수행하였다. 일반적으로 각종 항공기의 추진 기관용 가스 터빈 엔진은 대기중에 부유되어 있는 각종 입자들의 영향을 받게 된다. 특히, 확산 지역을 통과하는 항공기나 먼지 입자 부유물이 많은 공업지대 또는 사막지역을 비행하는 항공기의 경우는 모래 알갱이, 먼지 및 연소 입자의 직접적인 영향을 받아 각 요소들에 심각한 부식 및 마모가 발생됨으로써 성능 저하 및 냉각 통로의 막힘, 압축기와 터빈 날개의 손상 등이 예측되어진다. 특히 항공기용 추진 기관은 엔진 입구에 유입 공기를 정화하기 위한 여과장치의 설치가 불가능하며, 자동차용 가스터빈 엔진의 경우는 여과 장치를 부착하여도 미세한 입자들이 여과 장치에 여과되지 않고 엔진 내부로 침투하게 되므로 치명적인 손상이 예상된다. 이러한 손상들은 초기에는 미세하게 발생하지만, 손상 정도가 점점 누적됨에 따라서 항공기의 안전 운전에 심각한 위험 요소로서 작용할 수 있으며, 경제적으로도 기관의 유지 보수비용의 증가를 가져올 수 있다. 따라서 압축기에 화산재 또는 대기중에 부유되어 있는 금속 입자나 먼지입자 등이 유입되었을 경우, 압축기 날개의 손상 부위와 정도를 예측하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 Lagangian방법을 적용하여 압축기 날개위의 부유 입자 충돌 부위를 예측하고, 설계 시 이를 보완할 수 있는 기준을 제시하였다. 아울러 설계 입구각과 크게 벗어난 유동의 유입시에 발생되는 박리 현상과 이에 따른 입자의 유동 및 날개의 입자 접착 부위를 예측하였다. 본 연구에서는 여러 크기의 입자(다양한 Stokes 수)들을 주어진 속도에서 유선을 따라 압축기 입구에서 압축기 유로로 여러 위치에서 부유 시켜서 그 입자들의 궤적 및 충돌, 점착 위지를 고찰하고, 정량적인 충돌량을 해석하기 위하여 입자 충돌 계수를 정의하여 압축기 날개 표면의 충돌특성을 알아보았다. 이러한 예측을 통하여 압축기 날개 표면의 충돌 부위를 예측하고, 날개의 표면을 코팅하는 등 보호 개선책을 제시할 수 있고, 연소의 반응물 입자가 터빈 날개에 충돌하여 발생되는 날개 표면의 파손, 냉각 홀의 막임, 연소 입자의 점착 부위 등을 예측하여 보완책을 준비할 수 있도록 하였다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제17권1호
• /
• pp.9-17
• /
• 2013

Gas-solid suspension 유동에서의 입자운동과 그 운동이 유동장에 미치는 영향을 명시하고, 이 유동에 대한 이해를 얻기 위해 많은 연구가 수행 되어 왔다. 본 논문에서는 gas-solid suspension 유동에 대한 노즐의 입구/출구 압력비, 입자/기체 부하, 입자의 직경에 따른 영향 등을 연구하기 위한 분석적 모델을 개발 하였다. 노즐을 통한 유량, Mach수, 추력계수 및 정압 변화에 대한 입자/기체 부하의 영향을 분석하였다. 그 결과로부터 입자의 존재로 인해 충격파의 강도가 줄어드는 것으로 판단되며, 입자직경이 커질수록 속도는 작아지고, slip velocity는 커지게 될 것이다. 또한, 더 작은 직경의 입자에 대한 suspension 유동은 이상기체에 대한 단상유동의 결과와 같은 경향이 나타나며, 주위 압력에 따라 더 큰 입자/기체 부하나 배압비에 대한 추력계수가 더 크게 나타났다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2010년도 제34회 춘계학술대회논문집
• /
• pp.460-466
• /
• 2010

단일 알루미늄의 연소 모델을 사용하여 알루미늄 분말의 점화 과정에 대한 전산유체 해석 기법을 개발하였다. 유동의 계산은 Reynolds averaged Navier-Stokes식을 사용하였으며, $k-{\epsilon}$ 난류모델을 적용하였다. 입자는 Eulerian-Lagrangian 방법을 사용하여 유동과 독립적으로 계산을 수행하였으며 상용 전산유체해석 프로그램인 Fluent 6.3을 사용하여 해석을 수행하였다. 단일 모델에서 사용한 대류 및 복사 열전달, 표면이상반응, 알루미늄의 용융열을 입자 가열원으로 고려하였다. 같은 조건을 사용하여 단일 입자 모델 계산과 전산유체해석을 수행하였으며, 두 결과는 5% 이내로 잘 일치 하였다. 이를 통해 전산유체해석에서 알루미늄의 점화를 모사할 수 있음을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제49권6호
• /
• pp.790-797
• /
• 2011

삼상유동층에서 수력학적 유사성을 규모인자(scaling factor)를 이용하여 해석하였다. 규모인자는 직경이 다른 두 종류의 삼상유동층간의 기체, 액체, 그리고 고체입자의 체류량과 단위면적당 유효부피흐름속도를 기준으로 정의하였다. 두 종류 삼상유동층의 직경은 각각 0.102 m와 0.152 m이었다. 여과된 압축공기, 물 그리고 밀도가 2,500 kg/$m^3$인 유리구슬을 각각 기체, 액체 그리고 유동고체입자로 사용하였다. 각 삼상유동층에서 각 상들의 체류량은 정압강하법에의해 결정하였다. 기체 및 액체의 유속 그리고 고체유동입자의 크기가 각 상들을 기준으로한 규모인자와 유효부피흐름속도를 기준으로한 규모인자에 미치는 영향을 검토하였다. 직경이 다른 두 삼상유동층에서 기체 체류량의 편차는 기체와 액체의 유속이 증가함에 따라 감소하였으나 유동입자의 크기가 증가함에 따라 증가하였다. 직경이 다른 두 종류 삼상유동층에서 액체 체류량 편차는 기체와 액체 그리고 고체유동입자의 크기가 증가함에 따라 감소하였다. 두 종류 삼상유동층에서 고체입자 체류량 편차는 기체유속과 유동입자의 크기가 증가함에 따라 증가하였으나 액체의 유속이 증가함에 따라 감소하였다. 직경이 다른 두 종류 삼상유동층에서 유효부피흐름속도를 매개로 한 규모인자는 기체유속과 유동입자의 크기가 증가함에 따라 감소하였으나 액체의 유속이 증가함에 따라 증가하였다. 본 연구에서 정의된 규모인자는 삼상유동층 공정의 수력학적 유사성을 해석하는데 효과적으로 사용될 수 있었다.

• 에너지공학
• /
• 제14권1호
• /
• pp.11-17
• /
• 2005

본 연구의 목적은 입자가 부상된 이상유동에서 난류특성 변화를 고려하여 여러 유동 조건에 적용할 수 있는 단위 길이당 압력손실을 예측하는 모델을 개발하는 것이다. 입자 뒤의 후류, 입자 크기, 부하도, 상사이의 밀도비가 고려되었다. 마찰에 의한 압력 강하량은 검사체적에서의 힘의 평형을 사용해 유도되었고 난류강도와 압력 강하량의 상관관계를 구하였다. 수치해석 결과는 실험결과와 잘 일치하고 수치모델이 입자가 부상된 이상유동에서 압력강하의 기구를 잘 예측하는 것을 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제20권3호
• /
• pp.317-323
• /
• 2008

본 연구에서는 굳지 않은 콘크리트 및 유동 콘크리트의 흐름 거동에 관한 해석 시뮬레이션 모델의 개발에 관한 것으로, 입자법의 일종인 MPS법 (moving particle semi-implicit method)을 적용하였다. 콘크리트의 유동 현상을 점소성의 흐름 문제로 고려하였으며, 콘크리트 입자의 운동에 관한 지배방정식은 라그랑지 정식화의 Navier-Stokes 방정식과 질량보존의 법칙에 기초하도록 하였다. 굳지 않은 콘크리트의 점소성 흐름 구성관계의 정식화를 위하여 콘크리트는 부동 상태인 경우 고점성체의 유체로, 유동상태인 경우 항복응력 이후 점소성체의 유체로 모델링하였다. 개발된 모델을 이용하여 L-형 박스의 콘크리트 유동 시험에 대해 시뮬레이션 하였으며, 그 결과 예측된 흐름량은 실험의 흐름량과 잘 일치하는 것으로 나타났다. 개발된 입자법의 해석 모델은 점소성 유체의 운동현상에 기초하여 정식화 되어 콘크리트 입자의 유동 및 운동 현상을 잘 묘사해 주는 것으로 평가된다.