• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제14권4호
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• pp.273-279
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• 2011

최근 관심이 높아지고 있는 해상풍력 터빈의 성능평가를 위해 풍력터빈 날개에 대한 점성유동장 해석을 수행하였다. Fluent package를 사용하여 회전하는 비관성 좌표계에서 Reynolds-averaged Navier-Stokes 방정식의 해를 구하였다. 난 류 모형은 realizable k-$\varepsilon$ 모델을 사용하였으며, 격자계는 구조 격자계와 비구조 격자계를 혼합하여 사용하였다. 먼저 실험값이 공개되어 있는 2차원 날개에 대한 유동해석을 통해 수치계산 결과를 검증하였다. 다음으로 NACA 4-series 단면을 가지는 세 개의 날개가 2 MW의 정격출력을 내도록 설계된 풍력터빈 날개를 대상으로 회전수와 피치각을 고정시킨 상태에서 입사류의 속도를 변화하여 주속비 별로 성능해석을 수행하였다. 그리고 풍력터빈의 성능향상을 위해 날개의 끝에 세 가지 형태의 날개 끝판을 붙여 성능 변화를 추정하였다. 그 중에서 날개의 흡입면에 날개 끝판을 붙인 경우가 가장 우수한 성능을 보였다. 또한 풍력터빈 날개가 경사각과 레이크를 가진 경우에 대하여 출력계수를 각각 비교하였다.

• 한국농공학회논문집
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• 제51권5호
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• pp.1-8
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• 2009

Photobioreactor (PBR) that houses and cultivates microalgae providing a suitable environment for its growth, such as light, nutrients, CO2, heat, etc. is now getting more popular in the last decade. Among the many types of PBRs, the bubble column type is very attractive because of its simple construction and easy operation. However, despite the availability of these PBRs, only a few of them can be practically used for mass production. Many limitations still holdback their use especially during their scale-up. To enlarge the culture volume and productivity while supplying optimum environmental conditions, various PBR structures and process control are needed to be investigated. In this study, computational fluid dynamics (CFD) was economically used to design a bubble-column type PBR taking the place of field experiments. CFD is a promising technique which can simulate the growth and production of microalgae in the PBR. To study bubble column PBR with CFD, the most important factor is the possibility of realizing bubble. In this study, multi-phase models which are generally used to realize bubbles were compared by theoretical approaches and comparing in a 2D simulation. As a result, the VOF (volume of fluid) model was found to be the most effective model to realize the bubbles shape as well as the flow inside PBR which may be induced by bubble injection. Considering the accuracy and economical efficiency, 0.005 second time step size was chosen for 2.5 mm mesh size. These results will be used as criteria for scale-up in the PBR simulation.

• 공업화학
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• 제28권4호
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• pp.448-453
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• 2017

테일러 반응기에서 일어나는 유동의 변화를 전산유체역학을 이용하여 3차원 유동해석을 수행하였다. 테일러 유동은 레이놀즈 수의 증가에 따라 5개의 영역(순환 쿠에트 유동(CCF), 테일러 와류 유동(TVF), 물결 와류 유동(WVF), 변조 물결 와류 유동(MWVF), 난류 테일러 와류 유동(TTVF))으로 나뉘어지며, 각각의 영역에서의 유동 특성을 알아보았다. 각각의 영역에서 와류의 형상, 개수, 길이 등에 차이를 나타나며 바이패스 흐름에도 영향을 줌을 확인하였다. 그 결과 TVF, WVF, MWVF, TTVF 영역에서 테일러 와류가 발생하였다. 테일러 와류의 개수는 TVF 영역에서 가장 많으며 TTVF 영역에서 가장 적게 관찰되었다. 수치해석모델의 검증을 위하여 실험결과와 비교하였고, 실험결과 대비 해석결과가 잘 일치함을 나타내었다.

• 상하수도학회지
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• 제22권1호
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• pp.105-112
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• 2008

Disinfection is a basic and effective microorganism inactivation method and historically contributed a decrease in waterborne diseases. To guarantee the disinfection ability, improving T in CT value is important. Many indexes are used to estimate the hydraulic efficiency, however, these are black-box analysis. Therefore it is need to develope new estimation method. In this study, internal short-circuiting estimation method (ISEM) is developed using CFD and we inquire into the factor which causes increase of $T_{10}/T$ value as LW ratio increases. And the effect of shape on the relation of LW ratio and $T_{10}/T$ is analyzed. As LW ratio increases, internal short-circuiting index (ISI) of influent and effluent zone is rapidly reduced and recirculation and dead zone are reduced in channel zone. Therefore, as the $T_{10}/T$ value converges maximum value, ISI curve is changed from "V" shape to "U" shape and hydraulic efficiency is improved especially in downstream portion of clearwell. The less the shape ratio(width/length of clearwell) is the less the $T_{10}/T$ value is at a same LW ratio because the portion of turning zone increases as shape ration decreases, therefore more boundary separation is generated.

• 대한기계학회논문집B
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• 제32권7호
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• pp.549-557
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• 2008

Despite of the laminar-turbulent transition region co-exist with fully turbulence region around the leading edge of an airfoil, still lots of researchers apply to fully turbulence models to predict aerodynamic characteristics. It is well known that fully turbulent model such as standard k-model couldn't predict the complex stall and the separation behavior on an airfoil accurately, it usually leads to over prediction of the aerodynamic characteristics such as lift and drag forces. So, we apply correlation based transition model to predict aerodynamic performance of the NREL (National Renewable Energy Laboratory) Phase IV wind turbine. And also, compare the computed results from transition model with experimental measurement and fully turbulence results. Results are presented for a range of wind speed, for a NREL Phase IV wind turbine rotor. Low speed shaft torque, power, root bending moment, aerodynamic coefficients of 2D airfoil and several flow field figures results included in this study. As a result, the low speed shaft torque predicted by transitional turbulence model is very good agree with the experimental measurement in whole operating conditions but fully turbulent model(${\kappa}-\;{\varepsilon}$) over predict the shaft torque after 7m/s. Root bending moment is also good agreement between the prediction and experiments for most of the operating conditions, especially with the transition model.

• 생물환경조절학회지
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• 제23권3호
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• pp.181-191
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• 2014

Modern commercial greenhouse requires the use of advanced climate control system to improve crop production and to reduce energy consumption. As an alternative to classical sensor-based control method, this paper introduces a model-based control method that consists of two models: the predictive model and the evaluation model. As a first step, this paper presents straightforward models to predict the effect of natural ventilation in a greenhouse according to meteorological factors, such as outdoor air temperature, soil temperature, solar radiation and mean wind speed, and structural factor, opening rate of roof ventilators. A multiple regression analysis was conducted to develop the predictive models on the basis of data obtained by computational fluid dynamics (CFD) simulations. The output of the models are air temperature drops due to ventilation at 9 sub-volumes in the greenhouse and individual volumetric ventilation rate through 6 roof ventilators, and showed a good agreement with the CFD-computed results. The resulting predictive models have an advantage of ensuring quick and reasonable predictions and thereby can be used as a part of a real-time model-based control system for a naturally ventilated greenhouse to predict the implications of alternative control operation.

• 방사성폐기물학회지
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• 제5권3호
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• pp.213-220
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• 2007

유리화공정 고온영역에서의 방사성 배기체 유동해석을 해석하기 위하여 상용 수치해석 범용 툴인 FLUENT를 이용하여 적용성을 검토하여 보았다. 수치해석을 통하여 유리화공정 원형설비에 영향을 미치는 인자를 파악하였는데, 저온용응로, 배관냉각기 및 고온필터 등의 세 단계로 나누어 해석을 수행하였다. 저온용융로의 경우 폐기물 처리용량에 따른 해석과 저온용융로 내부 과잉산소 공급 비에 따른 연소지연 가능성에 대한 수치해석을 수행하였다. 배관냉각기의 경우에는 각종 수치 모델 및 외벽 열전달계수를 확보하였으며 또한 방사성 핵종의 거동을 모사할 수 있는 수치적 기업을 검토하였다. 이러한 방법론을 적용하여 핵종의 열교환기 내부에서의 응고 특성에 대하여 고찰하였다. 수평 유입형식의 인입관이 있는 일반적인 형상과 유입구가 필터 내부에 수직으로 있는 고온필터의 수치해석을 통하여 인입관의 위치에 따른 고온필터의 작동 특성을 비교하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권12호
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• pp.1087-1096
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• 2011

본 연구의 목적은 오픈 소스 코드에서 제공하는 해석자의 알고리즘을 수정하여 로터의 유동 해석에 적합하도록 해석자를 확장하고, 이를 검증하는 것이다. 우선 로터의 추력에 의해 발생하는 후류에 의한 유동 흐름의 해석이 가능하도록 오픈 소스 코드인 OpenFOAM의 표준 해석자의 알고리즘을 개선하였다. 또한, 로터의 추력 예측을 위해서 깃요소 이론을 기반으로 한 가상 블레이드 기법을 적용하였다. 깃요소 이론에서의 유효받음각을 구하기 위한 로터 디스크 상의 속도 성분은 해석자 내에서 반복계산시마다 수렴되는 속도를 사용하였다. 개발된 로터 해석자를 사용하여 로터 유입류 해석을 수행하고 그 결과를 실험 결과 및 타 수치해석 코드의 결과와 비교하여 신뢰도를 검증하였다. 로터-동체 상호작용 해석을 통해 헬리콥터 시스템 전체에 대한 로터 해석자의 적용가능성을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권6호
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• pp.27-37
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• 2011

최근 가압 그라우팅 형식의 약액주입공법이 지반의 지반개량, 차수, 강도 증대 등의 목적으로 널리 쓰이고 있다. 이에 지반조건에 따른 고결체의 크기 및 형상을 측정하여 적정 주입압 및 주입시간을 정하는 것은 경제적이고 합리적인 시공을 위해 필수적이다. 그러나, 현장에서 시험시공을 통한 고결체 채취는 시간과 비용이 많이 소모되며, 그라우팅 공법을 적용한 지반에 고결체의 크기와 형상을 예측한 시스템은 현재까지 없다. 따라서, 본 연구에서는 물유리계 약액을 사용하여 주입압(50kPa, 100kPa, 150kPa)에 따른 실내모형주입시험을 실시하고 이를 전산유체역학(CFD)의 porous media모델과 VOF(Volume of Fluid) 기법을 이용한 수치해석을 실시하여 비교 분석하였다. 수치해석 결과, VOF 기법을 이용한 주입모사는 지중 속에 주입된 가압 그라우팅의 거동 및 고결 양상을 예측할 수 있는 기초적인 수치해석적 기법이 될 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권8호
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• pp.661-668
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• 2015

본 연구에서는 풍력발전분야의 블레이드 공력설계 및 성능해석에 적용되고 있는 날개요소운동량이론을 이용한 조류터빈 블레이드 형상설계 방법론을 제시하였으며, S814 단일 에어포일로 구성된 2 블레이드 형식의 1MW급 수평축 블레이드 형상설계 결과를 제시하였다. 조류터빈 블레이드는 해양환경에서 운전되는 특성 상 블레이드 팁 근방에서 캐비테이션 발생으로 인한 문제가 상존하므로, 설계초기단계에서 신중히 고려되어야 한다. 본 연구를 통해 설계된 1MW 조류터빈 블레이드의 유동특성분석 및 출력성능해석을 위해 캐비테이션 모델이 고려된 CFD 해석을 수행하였으며, 블레이드 팁 근방 흡입 면 및 압력 면에서 캐비테이션이 발생하고 있음을 확인하였다. 최대 출력계수는 설계 주속비 7의 조건에서 47%로 나타났다.