• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.139.1-139.1
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• 2015

열플라즈마 토치 및 자유연소아크 시스템 개발이 증가함에 따라 실험을 통해 얻기 어려운 물리적 특성들을 파악하기 위해 전산유체역학을 이용한 해석방법이 널리 이용되어 왔다. 대부분의 경우에 해석의 용이성을 위하여 2차원 축대칭으로 가정하여 계산을 수행하지만, 2차원 해석만으로는 실제 물리적인 현상을 정확하게 반영하기 힘들다. 따라서 보다 실질적인 결과를 얻기 위해서는 기존의 2차원 해석방법을 3차원 해석방법으로 변환할 필요성이 있다. 본 논문에서는 3차원 열플라즈마 해석을 위한 첫 단계로써 상용 CFD 프로그램인 ANSYS CFX를 사용하여 동일한 해석모델에 관하여 2차원 해석과 3차원 해석을 수행하였다. 해석방법 및 결과의 타당성을 평가하기 위하여 Schnick-Fuessel 모델 (SF 모델)과 Haddad-Farmer 모델 (HF 모델)을 선정하여 각각의 모델에 대한 해석결과를 문헌에서 발췌한 실험결과 등과 비교하였다. 이러한 결과 비교를 통해서 본 연구에서 적용한 열플라즈마 해석에 관한 수치해석 방법이 충분히 3차원 해석으로 확장 가능함을 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제3권4호
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• pp.58-66
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• 1999

초음속 이젝터 유동특성은 압축성, 비정상성, 충격파 둥으로 인하여 충분히 알려져 있지 않다. 종래의 이론적/실험적 연구결과들은 대부분 1차원 가정 하에서 얻어진 것들이며, 현재까지 수치계산법을 이용하여 이젝터 내부 유동장을 해석한 실례가 많지 않다. 뿐만 아니라 기존의 수치계산 결과들은 2차유동의 질량유량이 매우 작거나 없는 단순한 유동장에 대한 것들이었다. 본 연구에서는 초음속 이젝터-펌프 유동장을 수치적으로 해석하기 위하여 축대칭 수치계산 모델을 이용하였다. 수치계산은 축대칭 압축성 Navier-Stokes 방정식에 유한체적법을 적용하였으며, 표준형 $\kappa$ -$\varepsilon$ 난류모델을 이용하였고, 2차유동의 질량유량을 변화시켜 1차유동과 2차유동의 질량비의 변화에 따른 이젝터 내부 유동장의 변화를 조사하였다. 그 결과, 2차목을 가지지 않는 일정 단면적의 혼합부를 가지는 이젝터의 경우, 이젝터 내부의 유동장 특성은 2차유동의 질량유량의 변화와 거의 무관하게 나타났다. 그러나 2차목을 가지는 경우는 2차유동의 질량유량의 증가에 따른 노즐출구 주위에서 배압으로 인하여 이젝터 내부 유동장이 크게 변화하였다.

• 한국융합학회논문지
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• 제9권1호
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• pp.283-289
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• 2018

자동차 디스크 브레이크시스템에서는 열유속 및 열변형 등과 같은 이유로 마찰열이 균일하게 분산되지 않는다. 마찰열에 의한 열탄성 변형이 접촉압력 분포에 영향을 미치게 되고, 접촉하중이 디스크 브레이크 표면상의 작은 영역에 집중되어 열탄성 불안정성을 초래 할 수 있다. 본 연구에서는 실험적 계산식과 Kao 제안한 디스크와 패드의 접촉압력에 대한 해석방법을 참고로 하여 3차원 축대칭 모델을 통하여 실제로 제동 시 발생되는 디스크와 패드의 접촉을 고려한 온도해석 및 열변형 해석을 하였다. ANSYS를 사용하여 디스크와 패드의 접촉면에서 발생하는 열탄성 불안전성 문제를 열하중과 기계적 하중으로 동시에 고려하여 해석하였다. 디스크와 패드가 직접 접촉하는 3차원 축대칭 모델을 구성하여 디스크의 마찰면 온도, 열변형, 접촉 열응력을 관찰함으로써 디스크에서 일어나는 열적 거동을 보다 정확하게 관찰하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제18권2호
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• pp.11-21
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• 2019

본 연구에서는 말뚝의 인발저항에 대한 합리적 평가를 위하여, 다양한 지반 조건(상대밀도, 세립분 함유율)에서 말뚝의 인발거동 모사에 대한 유한요소해석의 적용성을 평가하였다. 즉, 기존의 실내모형실험 결과(You et al., 2018)를 대상으로 동일한 조건에서의 유한요소해석을 실시하였고, 유한요소해석에 이용된 해석모델의 신뢰성을 검증하였다. 또한 수치해석을 활용한 말뚝의 인발거동 모사에 대한 적정성을 평가하였다. 그 결과, 가상지반이 적용된 축대칭 해석을 이용하여 말뚝의 주면마찰력을 평가할 수 있는 것으로 확인되었다. 또한 다양한 지반 조건에 대하여 말뚝-지반 경계면의 전단저항 특성을 반영할 수 있는 축대칭 해석은 말뚝의 합리적인 인발거동 모사가 가능한 해석방법으로 활용이 가능한 것으로 분석되었다. 따라서 본 연구를 통하여 제안된 해석모델은 말뚝의 응력-변형 관계를 통한 인발거동을 적절하게 모사할 수 있는 것으로 판단되었다.

• 한국재료학회지
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• 제6권1호
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• pp.99-105
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• 1996

본 연구에서는 TIMA를 전구체로 하는 수직형 MOCVD 반응기를 대상으로 수학적 모델을 세우고 컴퓨터에 의한 수치모사를 수행하여 반응기 설계 변수 및 공정조건이 AI의 증착속도와 증착두께 분포에 미치는 영향을 알아보았다. 수학적 모델은 수직형 반응기를 축대칭으로 보아 2차원으로 수립하였으며 반응기내의 운동량전달, 열전달, 물질전달을 포함한다. 이 수학적 모델의 지배 방정식들에 대하여 Galerkin 유한요소법을 적용하여 수치적으로 반응기 내의 유체 흐름 구조, 온도분포와 반응물의 농도 분포를 구하였다. 수치모사 결과 AI의 증착속도는 반응기 압력이 0.47torr, 기판온도가 25$0^{\circ}C$, 유량이 7.5sccm일 경우, 190-230$\AA$/min로 나타났다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제23권5호
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• pp.711-718
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• 1999

Current turbulence models including modified $K-{\varepsilon}-{\tau}$ turbulence model do not predict compression effect on turbulence accurately in an internal combustion engine. The $K-{\varepsilon}-{\tau}$ turbulence model was suggested to improve the predictability of compression effect by We et al. In this paper a numeri-cal study was performed to clarify the applicability of the $K-{\varepsilon}-{\tau}$ turbulenc model to the calculation of the in-cylinder flow of an axisymmetric engine. THe results using $K-{\varepsilon}-{\tau}$ turbulence model are compared to those from the modified $K-{\varepsilon}-{\tau}$ turbulence model and experimental data. The mean veloc-ity and rms velocity profiles using $K-{\varepsilon}-{\tau}$ turbulence model showed a better agreement with an experimental data than those of modifid $K-{\varepsilon}-e$ turbulence model.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1997년도 제9회 학술강연회논문집
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• pp.17-17
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• 1997

극초음속 여객기와 군사용 항공기에 대한 수요가 증가함에 따라서 새로운 개념의 다양한 추진기관이 연구가 진행되고 개발되어 왔다. 초음속 항공기의 속도 영역은 마하 10-20 정도가 되는데 이 속도 한계를 극복하기 위하여 초음속 연소 램제트 엔진(SCRamjet; Supersonic Combustion Ramjet)이 제안되었다. 스크램 제트를 개발하기 위해서는 연료와 산화제의 혼합 효율 문제, 화염의 안정화 문제, 벽면의 냉각에 관한 문제 등 몇 가지 기본적인 문제들을 해결해야 한다. Univ of Michigan에서 실험한 연소기를 모델로 본 연구에서는 연료와 공기의 혼합에 관한 수치 연구를 수행하였다. 다원 혼합기체에 관한 축대칭 Navier-Stokes 방정식을 지배 방정식을 이용하였고 비평형 화학반응식을 고려하였다. 공간 차분에는 유한 체적법을 이용하였다. 대류 플럭스 항은 Roe의 Upwind FDS 기법을 사용하여 차분하였고 점성항에는 중심 차분법을 이용하였다. 시간 적분법으로는 근사 자코비안과 LU분할 기법을 이용한 완전 내재적 방법이 쓰였다. 난류 모델로는 Mentor에 의해 제안된 2 방정식 k-$\varepsilon$/k-$\omega$ 혼합모델을 사용하였다. 유동장이 실험에서의 찍은 사진과 유사한 모습의 충격파 간섭을 수치 모사하였고 수소가 확산되는 모습과 함께 노즐 lip 주위의 재순환 영역에 대해서 살펴볼 수 있었다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제18권4호
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• pp.308-320
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• 2006

축대칭 함몰지형 위를 진행하는 파에 관한 완경사 방정식의 해석 해를 유도하였다. 함몰지형 내부에서의 수심은 함몰지형 중심으로부터의 거리의 덕에 비례하여 변한다. 변수 분리법을 사용하여 지배 방정식을 상미분 방정식으로 전환하였으며, Hunt(1979)의 근사식을 사용하여 방정식의 계수들을 양함수의 형태로 변환하였다. 마지막으로 Frobenius 급수를 사용하여 해석 해를 유도하였다. Hunt 근사식의 특성 상 본 연구에서 유도된 해석 해는 천해와 심해에서는 정확하고 중간수심에서는 덜 정확하다. 해석 해의 타당성을 검토하기 위하여 수치 모델 결과와 비교하였다. 또한 해석 해를 이용하여 함몰지형의 형상과 상대수심 등을 변화시키면서 다양한 조건에 대한 파랑 변형을 검토하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권8호
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• pp.29-36
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• 2004

초음속 흡입구 buzz는 입구에서의 충격파 패턴의 진동과 내부압력요동을 동반하는 불안정한 아임계 작동으로 정의할 수 있다. 이러한 유동섭동은 연소실 실화나 엔진의 구조직 손상을 일으킬 수 있다. 축대칭, 외부 압축형 흡입구에서 초음속 흡입구의 buzz 현상을 조사하기 위한 실험적 연구가 수행되었다. 자유류 마하수 2.0에서 카울 입구 직경이 30mm인 흡입구 모델이 시험되었다. 아임계 불안정성은 압력섭동의 주파수 및 입구에서의 충격파 구조 분석을 통해 조사되었다. 실험결과 전압럭 회복비는 0.42에서 0.78까지, 포획 면적 비는 0.34에서 0.98까지 변화했다. 아임계 유동의 주파수는 포획 면적비 감소에 따라 증가했으며 주파수는 범위는 $224{\sim}240Hz$였다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제11권1호
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• pp.93-106
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• 1994

지구자기구의 자기유체파에 대한 혼합의 성질을 연구하기 위해 3차원 box model을 개발하였다. 이 모델에서 축대칭 ring current의 효과를 자기유체파동방정식에 압력의 변화로 가정함으로써 조사하였다. 압축성 파는 축대칭 ring current에 의하여 noise가 발생되지만 자기력선 공명현상에는 어떠한 영향도 미치지 않는다느 사실을 발견하였다. 그러므로 압력 변화에 의한 ring current가 존재하는 지역에서 global 공동(cavity) mode 와 같이 불연속적인 주파수가 나타나지 않는 위성실험결과를 설명할 수 있었다. 또한 횡파의 연속적인 주파수 띠는 ring current가 지구의 이중극자축에 비대칭이 되어질 때 까지 영향을 받지 않음을 밝혔으며 따라서 실험결과에서 횡파에 의한 스펙트럼이 압축성파에 비해 매우 자주 관측됨을 확인할 수 있었다. 추가로 본 연구에서 압력의 변화를 가정하지 않은 이전의 box model이나 dipole model 에서 얻은 파 혼합현상의 결과가 유효함을 보였다.