• 한국화재소방학회논문지
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• 제23권1호
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• pp.55-62
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• 2009

층류영역의 분출유량에서 큰 가진강도 효과를 얻기 위해 연료관 관 공명주파수로 가진된 비예혼합 분류 화염의 일반적인 가진 연소특성을 실험적으로 조사하였다. 화염 안정화 특성에서는 두 가지 형태의 부상 특성이 존재하는 사실을 알았는데, 화염이 부상되는 가진강도 크기에서 한 쪽은 감소, 다른 영역에서는 증가하는 것으로 나타나 각각 서로 다른 부상기구가 존재함을 확인할 수 있었다. 특히 부상되지 않고 노즐에 부착된 분출유량 영역에서의 가진 연소특성을 가진 강도에 따른 화염 길이와 형상, 유동장 응답 특성 그리고 노즐 출구에서의 유속 분포를 중심으로 집중 조사하였다. 특이한 현상으로는 가진 강도 증가에 따라 화염의 신장과 in-burning 현상 그리고 화염 내 거동 와동들의 말림방향이 서로 역전되는 현상 등이 발견되었다. 노즐 출구의 유속분포와 가시화 기법을 통해 이러한 현상들이 노즐관 관벽 안쪽서부터 음의 속도가 발생하기 시작함에 따라 주변 산화제인 공기가 노즐관 안으로 유입되는 현상과 관련되는 것으로 파악되었다.

• Tribology and Lubricants
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• 제35권5호
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• pp.300-309
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• 2019

Gas foil thrust bearings (GFTBs) support axial loads in oil-free, high speed rotating machinery using air or gas as a lubricant. Due to the inherent low viscosity of the lubricant, GFTBs often have super-laminar flows in the film region at operating conditions with high Reynolds numbers. This paper develops a mathematical model of a GFTB with turbulent flows and validates the model predictions against those from the literature. The pressure distribution, film thickness distribution, load carrying capacity, and power loss are predicted for both laminar and turbulent flow models and compared with each other. Predictions for an air lubricant show that the GFTB has high Reynolds numbers at the leading edge where the film thickness is large and relatively low Reynolds numbers at the trailing edge. The predicted load capacity and power loss for the turbulent flow model show little difference from those for the laminar flow model even at the highest speed of 100 krpm, because the Reynolds numbers are smaller than the critical Reynolds number. On the other hand, refrigerant (R-134a) lubricant, which has a higher density than air, had significant differences due to high Reynolds numbers in the film region, in particular, near the leading and outer edges. The predicted load capacity and power loss for the turbulent flow model are 2.1 and 2.3 times larger, respectively, than those for the laminar flow model, thus implying that the turbulent flow greatly affects the performance of the GFTB.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제17권1호
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• pp.25-33
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• 1985

경수형 원자로의 운전과 안전성 해석을 위해 열수력학적 모형을 개발하는 것이 하나의 중요한 과제이다. 특히, 2상류의 열수력학적 모형을 개발하기 위해서는 기포율, 액체막 두께, 유동 영역과 같은 중요한 변수들을 실제로 측정한 값이 필요하다. 본 연구의 목적은 초음파 Pulse-echo 방법을 이용하여 액체 두께를 실험적으로 측정하고, 이론치와 비교 분석하여 (1) 관벽의 두께, (2) 초음파의 주파수, (3) 관벽의 재질 등이 액체막 두께 측정에 미치는 영향을 분석하는 데에 있다. 평판협 (Plate-type)과 관(Tube-type)으로 된 시험관을 이용하여 수평으로 놓인 물-공기의 층류계 (a horizontal airwater stratified system)를 만들어 일련의 액체막 두께 측정 실험을 수행하였다. 시험관의 벽 두께와 초음파 Pulse-echo 의 주파수를 변화시키면서 액체막 두께 측정을 반복하였다. 또한, 관벽의 acoustic impedance가 초음파 Pulse-echo 방법으로 액체막 두께를 측정할 때, 어떠한 영향을 주는가도 아울러 파악하기 위해서 스텐레스 강과 폴리아크릴 (Polyacrylate) 등 재질이 다른 두 개의 격리봉 (Standonff rod) 을 사용하여 액체막 두께를 측정하였다. 이렇게 하여 얻은 실험 결과를 제시하고 실제로 측정한 액체막 두께와 비교 분석하였다.

• Tribology and Lubricants
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• 제35권3호
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• pp.190-198
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• 2019

Gas foil bearings (GFBs) enable small- to medium-sized turbomachinery to operate at ultra-high speeds in a compact design by using ambient air or process gas as a lubricant. When using air or process gas, which have lower viscosity than lubricant oil, the turbomachinery has the advantage of reduced power loss from bearing friction drag. However, GFBs may have high Reynolds number, which causes turbulent flows due to process gas with low viscosity and high density. This paper analyzes gas foil journal bearings (GFJBs) with high Reynolds numbers and studies the effects of turbulent flows on the static and dynamic performance of bearings. For comparison purposes, air and R-134a gas lubricants are applied to the GFJBs. For the air lubricant, turbulence is dominant only at rotor speeds higher than 200 krpm. At those speeds, the journal eccentricity decreases, but the film thickness, power loss, and direct stiffness and damping coefficients increase. On the other hand, the R-134a gas lubricant, which that has much higher density than air, causes dominant turbulence at rotor speeds greater than 10 krpm. The turbulent flow model predicts decreased journal eccentricity but increased film thickness and power loss when compared with the lamina flow model predictions. The vertical direct stiffness and damping coefficients are lower at speeds below 100 krpm, but higher beyond that speeds for the turbulent model. The present results indicate that turbulent flow effects should be considered for accurate performance predictions of GFJBs with high Reynolds number.

• 기계저널
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• 제27권6호
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• pp.504-514
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• 1987

복잡한 전자부품의 조립시에 필요한 열적 디자인에 관한 정보는 오래전부터 실험을 통하여 얻어지고 있다. 실험적 데이터를 이용하여 무차원 파라미터로 표시된 실험결과는 꼭 같지는 않지만 현상적으로는 비슷한 상황에 응용될 수 있다. 여기서는 학술문헌에 나타나 있는 자연대류에 관한 실험적인 상관관계식들과 프레임에 수직으로 꽂혀있는 균일가열 전자회로기판의 모델에서 얻어진 무차원 자료들을 비교하고자 한다. 대부분의 자료들은 수정채널 Rayleigh수(Ra")가 15~100범위에 속하며, 이러한 범위는 부품이 조밀하게 배치된 기관이 서로 좁은 채널을 이루고 있으며, 동시에 상당한 전력을 소비하고 있는 경우에 해당한다. Wirt와 Stutzman, Bar-Cohen과 Rohsenow의 일반상관관계식은 AT'||'&'||'T Bell 연구소에서 개발된 전자기기를 이용하여 수집한 실험데이터를 잘 표현하고 있으며 10 < Ra" <1,000범위에서 추천될 수 있다. 두개의 유사한 상관관계식과 비교할 때 상당히 좋은 예측을 보였으며 또한 Sparrow와 Gregg의 연구결과와도 잘 일치하므로 Ra" < 10인 경우에 Aung의 완전발달층류의 채널유동방식, Ra" > 1,000인 경우에는 Aung등의 단일 수직평판 근사식이 추천될 수 있다. Coyne의 알고리즘에 의한 계산치는 10

• 대한기계학회논문집B
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• 제27권8호
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• pp.1023-1032
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• 2003

The effect of local forcing on the separated flow over a backward-facing step is investigated through hot-wire measurements and flow visualization with multi-smoke wires. The boundary layer upstream of the separation point is laminar and the Reynolds number based on the free stream velocity and the step height is 13800. The local forcing is given from a slit located at the step edge and the forcing signal is always defined when the wind tunnel is in operation. In case of single frequency forcing, the streamwise velocity and the reattachment length are measured under forcing with various forcing frequencies. For the range of 0.010〈S $t_{\theta}$〈0.013, the forcing frequency component of the streamwise velocity fluctuation grows exponentially and is saturated at x/h = 0.75 , while its subharmonic component grows following the fundamental and is saturated at x/h = 2.0. However, the saturated value of the subharmonic is much lower than that of the fundamental. It is observed that the vortex formation is inhibited by the forcing at S $t_{\theta}$ = 0.019 . For double frequency forcing, natural instability frequency is adopted as a fundamental frequency and its subharmonic is superposed on it. The fundamental frequency component of the streamwise velocity grows exponentially and is saturated at 0.5 < x/ｈ < 0.75, while its subharmonic component grows following the fundamental and is saturated at x/ｈ= 1.5 . Furthermore, the saturated value of the subharmonic component is much higher than that for the single frequency forcing and is nearly the same or higher than that of the fundamental. It is observed that the subharmonic component does not grow for the narrow range of the initial phase difference. This means that there is a range of the initial phase difference where the vortex parring cannot be enhanced or amplified by double frequency forcing. In addition, this effect of the initial phase difference on the development of the shear layer and the distribution of the reattachment length shows a similar trend. From these observations, it can be inferred that the development of the shear layer and the reattachment length are closely related to the vortex paring.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권9호
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• pp.859-866
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• 2010

대향류 확산화염에서 확산-전도 불안정성에 의한 맥동불안정성의 비선형 거동을 수치 해석적으로 연구하였다. Lewis 수를 1보다 충분히 크게 두고 일차원 준정상상태의 화염의 해로부터 Damkohler 수를 섭동시켜 시간에 따른 화염의 전개를 계산하였다. 맥동 불안정성에 의한 비선형 화염전개는 세 가지 다른 형태, 즉 교란이 점점 감소되는 경우, 교란이 증폭되어 안정된 주기적 진동이 일어나는 경우, 그리고 교란이 계속 증폭되어 화염이 소염되는 경우 등으로 나타났다. 스트레치를 받지 않는 화염의 결과와 달리 대향류 유동장의 화염에서는 안정된 한계순환 맥동 불안정이 존재하였다. 세 가지 다른 형태의 화염 전개를 보이는 임계 Damkohler 수를 계산하여 동적 소염이 일어나는 영역을 표시하였고, 이는 층류소화염의 국소소염 계산에 이용될 수 있다. 불안정성이 나타나는 갈래질의 구조는 초임계 및 임계이하 Hopf 갈래질로 나타났다. 특정한 Damkohler 수의 영역에서 안정된 한계 순환 갈래질이 나타났으며, 화염온도가 증가함에 따라 영역이 축소되어 안정된 한계순환이 일어나는 영역은 사라지고 불안정한 한계순환 갈래질이 나타났다. 안정된 한계순환 영역이 확장되는 영역이 존재하며, 이는 단순한 한계순환 불안정성이 주기배증에 의한 Rossler 갈래질이 나타나면서 한계 영역이 확장되었다.

• 한국연소학회지
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• 제21권3호
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• pp.1-6
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• 2016

The effect of applied electric fields on jet flow instability was investigated experimentally by varying the direct current (DC) voltage and the alternating current (AC) frequency and voltage applied to a jet nozzle. We aimed to elucidate the origin of the occurrence of twin-lifted jet flames in laminar jet flow configuration, which occur when AC electric fields are applied. The results indicate that a twin-lifted jet flames originates from cold jet instability, caused by interactions between negative ions in the jet flow via electron attachment as $O_2+e{\rightarrow}O_2{^-}$ when AC electric fields are applied. This was confirmed by experiments in which a variety of gaseous jets were ejected from a nozzle to which DC voltages and AC frequencies and voltages were applied, with ambient air between two deflection plates connected to a DC power source. Experiments in which jet flows of several gases were ejected from a nozzle and AC electric fields were applied in coflow-nitrogen provided further evidence. The flow instability occurred only for oxygen and air jets. Additionally, jet instability occurred when the applied frequency was less than 80 Hz, corresponding to the characteristic collision response time. The effect of AC electric fields on the overall structure of the jet flows is also reported. Based on these results, we propose a mechanism to reduce jet flow instability when AC electric fields are applied to the nozzle.