• 한국가시화정보학회지
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• 제18권3호
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• pp.96-102
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• 2020

Oral cancer surgery changes the morphologic characteristics of the human upper airway. These changes can affect the flow patterns. In this study, computational fluid dynamics (CFD) simulations with transient solver were performed to numerically investigate the air flows in the human upper airways depending oral cancer surgery. 3D reconstructed models were obtained from 2D CT images of one patient. For the boundary condition, the realistic breathing cycle of human was applied. The hydraulic diameters of cross-sections for post-surgical model are changed greatly along streamwise direction, so these variations can cause higher wall shear stress and flow disturbance compared to pre-surgical model. The recirculation flows observed in the protruding region result in the relatively large pressure drop. These results can be helpful to understand the flow variations after resection surgery of oral cancer.

• 한국가시화정보학회지
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• 제22권2호
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• pp.90-95
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• 2024

This study examined changes in airway airflow characteristics before and after extensive surgery for tongue cancer, which includes neck dissection and reconstruction. Pre- and post-operative CBCT scans were used to model 3D upper airways. Computational fluid dynamics (CFD) simulations analyzed airflow and pressure variations. Results showed a significant reduction in airway volume post-surgery, especially in the posterior tongue and epiglottis areas, leading to increased airflow velocity and complex vortex formations. Pressure drop analysis revealed that post-surgery, higher negative pressure is required for inhalation, indicating increased breathing effort. This suggests that the surgical removal of cancerous tissues and lymph nodes, along with reconstruction, alters airway geometry significantly, potentially impacting respiratory function. The findings highlight the clinical importance of assessing airway changes in tongue cancer surgery to anticipate and mitigate postoperative respiratory complications.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권3호
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• pp.232-242
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• 2015

기동 성능과 스텔스 성능을 극대화시키기 위해 무미익 람다(lambda) 형상의 무인전투기에 대한 연구개발이 각 국에서 활발히 진행되고 있다. 이러한 형상의 비행체는 불안정한 동적 비행특성을 가질 가능성이 높으며, 이를 비행제어 시스템으로 제어하기 위해서는 보다 정확한 동안정 미계수 예측이 필수적이다. 본 연구에서는 풍동기법의 단점을 보완하고 순수 공기역학적 동안정 미계수를 예측하기 위해 전산유체역학의 Dynamic Mesh 기법을 적용하여 강제진동법을 모사하였고, 해석결과를 기존에 확보한 시험결과와 비교하여 검증하였다. 해석결과는 종축 동안정 미계수에 국한하였으며, 무미익 람다 형상의 기준 받음 각, 진동주파수, 진동폭 등의 변화에 따른 동안정 미계수 변화 경향성을 파악하였다. 전산해석 결과는 풍동시험 데이터와 유사한 경향성을 보였으며, 제시된 연구기법을 통해 항공기 동안정 미계수를 효율적으로 구할 수 있음을 확인하였다.

• 생물환경조절학회지
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• 제15권4호
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• pp.289-295
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• 2006

온실의 환기연구를 위한 CFD 시뮬레이션 모델에 토마토 작물을 설계함에 있어서 우선적으로 작물군의 기하학적 형상 설계 및 이의 공기 항력계수를 찾고자 하였다. 작물군 형상을 간단한 형태의 공기투과성 매체로 설계하고 이의 공기저항의 물리적 특성을 풍동실험을 통하여 구하였다. 토마토 작물군과 작물군 사이에서 측정된 값과 작물군 중앙부에서 측정되어진 값들을 분리하여 계산하여 된 결과 공기저항값인 항력계수 $C_d 값은 각각 0.2551와 0.2621로 나타났다. 최종적으로 이들의 평균값인 0.26을 Fluent CFD 프로그램의 작물군 공기투과성 매체의 x, y, z축의 내부저항값으로 입력되었다. 이 실험결과를 이용하여 전산유체역학 (CFD)을 이용한 시설내 작물군이 존재하는 경우의 온실 환기연구를 효과적으로 수행할 수 있게 되었다. 또한 풍동을 이용한 작물의 공기저항 연구를 위한 실험방법을 개발하여 앞으로도 다양한 작물들을 대상으로 공기유동의 물리적 특성연구를 수행할 수 있게 되었다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제30권2호
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• pp.320-332
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• 2013

소각로 내 공기 주입은 연소가스의 체류시간, 미연분 제거 및 출구가스 온도 제어 등의 많은 영향을 끼친다. 이에 따라 2차 연소용 공기량을 변화시켜 충분한 체류시간을 확보하고 $850^{\circ}C$ 이상의 출구가스 온도를 유지하며, 높은 turbulent를 관리함으로써 안정적인 소각로 운영이 되어야만 한다. 본 연구에서는 현재 운영 중인 소각장의 소각로를 설계하고, 평균 일일 소각량을 바탕으로 1차 공기량을 산정한 후 2차 공기량을 변화하여 CFD 프로그램(Fluent)을 통해 이론적인 공기유동을 규명하였다. 또한 산정된 공기량을 바탕으로 실제 운영 중인 소각장에 적용함으로써 최적의 연소조건을 도출하였다. CFD simulation 결과 1.2차 공기비는 75:25가 최적의 결과로 나타났으며, 2차 공기 분사노즐 전 후면 유속 비는 1:3에서 가장 우수한 결과로 나타났다. 또한, 실제 운영 중인 소각로에 적용한 결과 적절한 소각로 출구온도는 질소산화물 제거 효율 및 일산화탄소 발생농도에 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제20권3호
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• pp.1-9
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• 2020

본 연구에서는 내륙 분지에 위치하여 대기 정체율이 높은 세종시를 대상으로 미세먼지의 저감을 위한 바람길의 적용방안을 도출하고 정책적 대안을 제시하였다. 도시내 바람길의 도입을 위해서는 첫째, 신도시 건설에 따른 신선한 대기의 변화 흐름을 파악하고 둘째, 도시공간에서 바람길을 확보함으로써 대기순환을 촉진해야 함을 밝혀낼 수 있었다. 본 연구에서는 미세먼지 저감 효과를 검증하기 위하여 전산유체역학모형을 활용하였다. 구체적으로는 도시 건설 전과 후의 탁월풍의 풍속, 풍향 변화와 일몰 후 생성된 시원한 공기가 낮은 지대를 따라 흐르는 특성이 분석되었다. 이와 더불어 블록단위에서 바람길과 순응하는 건축물을 배치 시 미세먼지 저감 효과를 정량적으로 검증하였다. 모의실험을 통해 제시 가능한 정책적 함의는 다음과 같다. 첫째, 산, 숲, 골짜기에서 내려오는 신선한 공기가 도시 안으로 원활히 유입, 분산되어 미세먼지 농도를 낮출 수 있도록 바람 통로를 조성하고, 적절한 건축물 배치계획을 수립한다. 둘째, 미세먼지 농도가 낮은 지역에는 공원, 광장, 놀이터 등 공공시설들을 우선적으로 설치하여 미세먼지로부터 안전한 옥외활동을 유인하도록 한다. 마지막으로, 지구단위계획 등 도시계획 수립 과정에서 바람길 분석을 통해 최적의 대안을 마련할 것을 제안한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권3호
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• pp.235-242
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• 2014

공기 베어링의 성능개선을 위하여, 일반적인 급기공 형상(drill shape), 곡면 급기공 형상(matched cube shape) 및 $45^{\circ}C$ 모따기 노즐 출구부(trimmed shape)를 가지는 3가지 형태의 노즐형상에서 급기압을 변화 시켰을 때, 샤프트면 출구압력 특성을 전산유체역학 상용코드를 이용하여 분석하였다. 샤프트면 에서 압력 분포는 노즐 중심부에서 정체점 유동의 영향으로 최대압이 발생하며, 노즐 출구부와 샤프트면 사이의 압력분포는 미세 간극의 영향으로 와류가 형성되어 반경방향으로 국부적인 압력상승 현상이 발생한 후 음압영역이 발생하는 것이 관찰되었다. 또한 이러한 현상은 일반적인 형태의 노즐에서 급기압력비 6.92이상인 경우는 나타나지 않는 것으로 관찰되었다. 급기공 노즐 형상을 matched cubic 곡면으로 변화시켜 샤프트면에서 얻어진 압력 분포는 기존의 노즐과 비교한 결과 순간적인 상승압 구간이 모든 경우에 대하여 존재하였으며 급기압력비 10근처까지 음압구간이 나타나는 것으로 관찰되었다. 또한, 노즐 출구부를 모따기로 변형시켰을 때, 샤프트면에서 최대압력의 영향권이 반경방향으로 확대되었고 음압영역은 나타나지 않는 것으로 관찰되었다. 결과적으로, 급기공 내부의 형상변화보다는 노즐 출구면 외부의 변형이 성능개선에 유리한 것으로 관찰된다.

• 유기물자원화
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• 제18권3호
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• pp.77-86
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• 2010

본 연구에서는 간접흡입식 풍력선별기의 모델에 대하여 폐기물의 선별특성을 전산유체역학적인 방법으로 고찰하여 폐기물 모델에 대한 적정한 항력계수 및 흡입풍속에 대한 결과를 얻었다. 개발중인 풍력선별기는 송풍기를 설치하여 공기를 사이클론 후단에서 흡입하는 방식으로 선별 폐기물이 송풍기 회전차를 통과하지 않는 특징이 있으며, 흡입구의 특성 및 배관의 압력손실이 선별효율에 큰 영향을 미칠 수 있다. 풍력선별기를 이용한 폐기물을 선별하기 위해서는 폐기물의 공기역학적 특성에 대한 사전연구가 필수적이다. 비닐의 경우 약 0.8~1.0 내외의 항력계수를 적용하는 것이 타당하며, 캔은 압축여부에 따라 차이가 있으나 0.2~0.7의 범위에 있다. 풍력선별기의 흡입유속에 따른 선별효율은 약 25~26 m/s의 흡입유속에서 가장 높은 효율을 얻었다. 흡입구의 형상, 이송덕트의 배관방법에 따라 압력손실이 발생하여 흡입유속이 변화하므로 표준화를 통해 적절한 설계가 가능하도록 지속적인 연구가 필요하다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제36권2호
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• pp.93-103
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• 2023

수많은 함정용 채프들은 폭발에 의해 확산되어 채프운을 형성하며, 채프운은 허위 레이더 반사 단면적을 생성하여 적의 레이더를 기만한다. 본 논문에서는 전산유체역학-이산요소법 단방향 연동 기법을 기반으로 공기 중에 분포하는 함정용 채프운의 시공간 분포를 해석하는 수치적 프레임워크를 구축하고 바람의 방향과 속도, 채프 카트리지의 초기 각도와 폭발 압력이 채프운 분포에 미치는 영향을 분석하였다. 채프운의 확산은 폭발에 의한 방사형 확산, 난류와 충돌에 의한 전 방향 확산, 낙하 속도 차이에 의한 중력 방향 확산과 같이 세 단계로 구분되는 것을 확인하였다. 바람은 채프운의 평균 위치를 이동시켰으며, 항력에 의한 확산 효과는 나타나지 않았다. 카트리지 초기 각도에 따라 폭발에 의한 방사형 확산 방향이 달라졌으며, 각도가 지면과 수직에 가까울수록 더 넓게 확산되었다. 폭발 압력이 증가할수록 채프운은 더 넓게 확산되었으나 중력 방향으로는 분포 차이가 작았다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권5호
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• pp.491-501
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• 2011

국내에서 널리 사용되는 500 MW급 미분탄 화력발전에서 2개의 PM (pollution minimum) 버너의 최적 운전 범위를 확인하기 위하여 DPM (discrete phase model)을 활용하여 수치계산을 수행하였다. 본 연구는 저가의 아역청탄의 활용 증진을 위하여 다양한 조건에서 탄 종별로 연구를 수행하는데 그 목적이 있다. 탄 종별로 미분탄의 질량 유량, 1차 공기의 질량 유량, 그리고 미분탄의 입자 크기 분포를 달리하여 공기/석탄의 분배비의 영향을 조사하였다. 이러한 매개변수에 관하여 PM 버너에서의 공기/석탄의 분배비의 최적운전조건을 도출하고 이에 대해 논의하고자 한다.