• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권4호
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• pp.330-335
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• 2016

본 논문에서는 설계된 100 W급 헬리컬 수직축 풍력발전기의 공기 역학적 출력 및 유동 특성에 관하여 연구하였다. 이를 위하여 100 W급 헬리컬 수직축 풍력발전기 로터를 설계하였고 풍동 시험과 동일한 환경을 적용한 3차원 전산유동해석을 수행하였다. 전산유동해석 결과를 통하여 공기 역학적 출력과 헬리컬 유동 특성을 확인하였다. 마지막으로 실제 크기의 수직축 풍력발전기에 대한 풍동 시험을 수행하여 전산유동해석에서 예측한 공기역학적 출력과 비교 검증하여 전산유동해석 기법의 타당성을 확인하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권1호
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• pp.78-84
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• 2013

이 논문은 수직축 헬리컬 풍력터빈을 이용한 360 W급 풍력터빈나무(wind turbine tree)를 개발하는데 목적이 있다. 설계를 수행한 100 W 급 헬리컬 풍력터빈을 공력해석을 통해 성능을 예측하였다. 풍력터빈 1개의 성능 분석을 한 후 하나의 풍력단지와 같이 하나의 풍력터빈 나무에 4개의 풍력터빈을 설치하여 유동해석 시 출력의 변화를 확인하였다. 본 연구의 결과로부터 수직축 헬리컬 풍력터빈 나무의 결과를 속도분포와 압력분포로 도출하였고, 수치해석으로부터 정격출력 360 W 이상을 확보할 수 있음을 확인하였다.

• 대한자원환경지질학회:학술대회논문집
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• 대한자원환경지질학회 2002년도 춘계 공동학술발표회
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• pp.406-408
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• 2002

• 한국항공우주학회지
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• 제33권1호
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• pp.48-53
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• 2005

본 연구의 목적은 기계적인 전단층 자극방법을 이용 스월제트 혼합향상의 가능성을 고찰함에 있다. 이를 위해 기계적 자극장치가 설계, 제작되었다. 주요 구성품으로는 두개의 아음속 노즐, 스월 발생기, 그리고 유동 자극기 등이다. 실험은 다음과 같은 다양한 헬리컬 모드들에서 수행되었다; m=+0, m=$\pm$1, m=$\pm$2, m=$\pm$3, m=$\pm$4. 열선유속계를 이용한 plane 파동과 헬리컬 파동 자극에 따른 제트속도 측정이 이루어 졌다. 다양한 헬리컬 모드에서의 결과 값들이 기준 값(plane-wave)과 비교되었다. 획득된 결과는 3-D mesh plot 과 2-D contour plot으로 표현되었다. 이로써 새로 고안된 장치는 헬리컬 불안정파 자극에 대한 효과를 입증하였고 또한 결과적으로 스월제트의 혼합을 증진시켰다.

• 터널과지하공간
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• 제12권4호
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• pp.277-283
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• 2002

본 연구는 안쪽축이 회전하고 바깥쪽 실린더는 정지해있는 반경비가0.52이고 30$^{\circ}$ 경사진 동심 환형관내의 헬리컬 유동 특성에 관한 것이다. 비뉴튼 유체인 UC 수용액과 벤토나이트 수용액을 사용하여 안쪽축이 0~400pm으로 회전할 때 축방향 유동을 완전히 발달시킨 후 축방향 압력손실값을 측정하였다. 또한, 헬리컬 유동의 가시화는 불안정한 파를 관찰하기 위해 수행되었다. 현재 연구 결과는 표면마찰계수에 대해 로스비순(Ro)와 레이놀즈수(Re)의 관계를 나타내었다. 또한, 그 결과들은 유동 불안정성 메카니즘의 존재를 보인다. 축회전수가 증가함에 따라 압력손실이 증가하지만, 그 증가폭은 천이 및 난류영역에서는 레이놀즈수가 증가할수록 감소하며, 회전의 영향으로 유동교란이 증진되어 천이가 촉진된다. 또, 이런 유동교란의 증진은 표면마찰계수값의 증가와 함께 임계 레이놀즈수(Re$_{c}$)를 작게 만든다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 추계학술대회
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• pp.1634-1639
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• 2004

The present study concerns a experimental study of fully developed laminar flow of a Newtonian and non-Newtonian fluid through a concentric annulus with a combined bulk axial flow and inner cylinder rotation for the various radius ratio. This study shows the fundamental difference between Newtonian and non-Newtonian fluid flow in an annulus for various radius ratio.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2000년도 춘계학술대회논문집B
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• pp.625-630
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• 2000

Numerical and experimental investigations are peformed for the rarefied gas flows in pumping channels of a helical-type drag pump. Modern turbomolecular pumps include a drag stage in the discharge side, operating roughly in $10^{-2}{\sim}10Torr$. The flow occurring in the pumping channel develops from the molecular transition to slip flow traveling downstream. Two different numerical methods are used in this analysis: the first one is a continuum approach in solving the Navier-Stokes equations with slip boundary conditions, and the second one is a stochastic particle approach through the use of the direct simulation Monte Carlo(DSMC) method. The flow in a pumping channel is three-dimensional(3D), and the main difficulty in modeling a 3D case comes from the rotating frame of reference. Thus, trajectories of particles are no longer straight lines. In the Present DSMC method, trajectories of particles are calculated by integrating a system of differential equations including the Coriolis and centrifugal forces. Our study is the first instance to analyze the rarefied gas flows in rotating frame in the presence of noninertial effects.

• 한국분무공학회지
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• 제24권1호
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• pp.15-20
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• 2019

The agitator is an important industrial instrument widely used for mixing various solutions in the industrial field. In this study, the optimized design of the helical ribbon type impeller, which is mainly used for the stirring of the high viscosity solution, is carried out by CFD analysis. For this purpose, an index for evaluating the agitation performance is newly defined and an optimization design process is performed through a multiphase computational fluid dynamic analysis. From these results, it is understood that the stirring performance is maximized in the case of the helical ribbon impeller under given operating conditions when the width is 7.5 mm, the height is 160 mm and the turn is 1.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제14권2호
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• pp.114-120
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• 2011

조류발전용 다리우스 터빈의 변형된 형태인 헬리컬 터빈의 설계 인자 변화에 따른 성능을 수치해석으로 살펴보았다. 헬리컬 터빈은 수직축 다리우스 터빈을 회전축을 중심으로 상부와 하부를 비틀리게 함으로써 다리우스 터빈의 일반적인 취약점인 초기구동불량과 진동문제를 개선하기 위해 고안된 형태이다. 본 논문에서는 헬리컬 터빈의 비틀림각(Twisting Angle)과 직경대비 높이를 변화시키며 수치해석을 수행하였고, 결과를 바탕으로 최적의 구조를 제안하였다. 3차원 비정상 난류유동해석을 위하여 FLUENT의 RANS방정식과 k-${\omega}$ SST 난류모델을, 격자계 모델링을 위하여 GAMBIT을 이용하였다. 헬리컬 터빈은 적절한 비틀림각에서 양호한 발전효율을 보장하면서 진동을 유발하는 회전력 변화의 진폭을 최소화 할 수 있음을 확인하였고, 효율의 최대가 확보되는 터빈의 최소 높이를 발견하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2000년도 춘계학술대회논문집B
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• pp.631-636
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• 2000

The experimental study concerns the characteristics of a transitional flow in a concentric annulus with a diameter ration of 0.52, whose outer cylinder is stationary and inner one rotating. The pressure drops and skin-friction coefficients have been measured for the fully developed flow of water and that of glycerine-water solution (44%) at a inner cylinder rotational speed of $0{\sim}600$ rpm, respectively. The transitional flow have been examined by the measurement of pressure drops and the visualization of flow field, to reveal the relation of the Reynolds and Rossby numbers with the skin-friction coefficients and to understand the flow instability mechanism. The present results show that the skin-friction coefficients have the significant relation with the Rossby numbers, only for laminar regime. The occurrence of transition has been checked by the gradient changes of pressure drops and skin-friction coefficients with respect to the Reynolds numbers. The increasing rate of skin-friction coefficient due to the rotation is uniform for laminar flow regime, whereas it is suddenly reduced for transitional flow regime and, then, is gradually declined for turbulent flow regime. Consequently, the critical (axial-flow) Reynolds number decreases as the rotational speed increases. Thus, the rotation of inner cylinder promotes the early occurrence of transition due to the excitation of taylor vortices.