• Title/Summary/Keyword: 혼합면 모델

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Characteristic Study on Effect of the Vent Mixer to Supersonic Fuel-Air Mixing with Stereoscopic-PIV Method (3차원 PIV 기법을 사용한 벤트혼합기가 초음속 연료-공기 혼합에 미치는 특성 연구)

  • Kim, Chae-Hyoung;Jeung, In-Seuck;Choi, Byung-Il;Kouchi, Toshinori;Masuya, Goro
    • Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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    • v.16 no.4
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    • pp.50-56
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    • 2012
  • Vent mixer can provide main flow directly into a recirculation region downstream of the mixer to enhance fuel-air mixing efficiency. Based on experimental results of three-dimensional velocity, vorticity and turbulent kinetic energy obtained by a stereoscopic PIV method, the performance of the vent mixer was compared with that of the step mixer which was used as a basic model. Thick shear layers of the vent mixer induced the increase of the penetration height. The turbulent kinetic energy mainly distributed along a boundary layer between the main flow and the jet plume. This turbulent field activates mass transfer in a mixing region, leading to the mixing enhancement.

Numerical Modeling for Turbulent Combustion Processes of Vortex Hybrid Rocket (Vortex Hybrid 로켓 난류연소과정의 모델링 해석)

  • 조웅호;김후중;김용모;윤명원
    • Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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    • 2003.05a
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    • pp.244-245
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    • 2003
  • 고체나 액체 추진로켓에 비하여 하이브리드 추진 시스템은 작동조건의 안정성과 안전함등의 많은 장점을 가지고 있다. HTPB와 같은 고체연료는 제작 및 저장, 운송 그리고 장착상의 안정성을 가지고 있으며 하이브리드 로켓의 고체연료로의 산화제의 유입을 제어하면서 추력의 변화와 엔진내부의 연소중단과 재 점화를 용이하게 할 수 있다. 이러한 이유로 인하여 하이브리드 엔진은 좀 더 경제적인 장치로 기대를 모으고 있다. 그러나, 기존의 하이브리드 로켓 엔진은 고체 추진 로켓에 비하여 낮은 연료 regression 율과 연소효율을 가지는 단점이 있다. 이러한 단점을 해결하고 요구되어지는 추력값과 연료유량을 증가시키기 위하여 고체연료의 표면적을 증가시킬 필요가 있다. 기존의 하이브리드 엔진에서는 연료 그레인에 다수의 연소포트를 만들어 표면적을 증가시켰으나 이는 비 활용 공간의 증가와 추진제의 질량 및 체적분율의 상당한 감소를 초래한다. 지난 수십년간에 걸쳐 하이브리드 엔진에서 연료의 regression 특성 및 엔진 성능 향상을 위한 연구가 계속되어 왔으며 최근에 엔진의 체적 규제를 경감시키고 연료의 regression율을 향상시키기 위하여 선회유동을 이용하는 하이브리드 로켓 엔진들이 제안되고 있다. 이러한 선회유동을 가지는 하이브리드 로켓은 고체연료 그레인에 대하여 평행하게 유입되는 기존의 하이브리드 로켓에 비하여 고체연료 벽면에서의 대류열전달이 현저하게 증가하게 되어 아주 높은 고체연료의 regression율을 얻을 수 있는 이점이 있다. 선회유동 하이브리드 로켓의 연소과정은 고체 연료의 열분해과정, 대류 열전달, 난류 혼합, 난류와 화학반응의 상호작용, soot의 생성 및 산화과정, soot 입자 및 연소가스에 의한 복사 열전달, 연소장과 음향장의 상호작용 등의 복잡한 물리적 과정을 포함하고 있다. 이러한 물리적 과정 중 난류연소, 고체연료 벽면 근방에서의 대류 열전달 및 연소과정에서 생성되는 soot 입자로부터의 복사 열전달, 그리고 고체연료 열 분해시 표면반응들은 고체연료의 regression율에 큰 영향을 미친다. 특히 고체연료의 난류화염면의 위치와 폭, 그리고 비 예혼합 난류화염장에서 생성되는 soot의 체적분율의 예측은 난류연소모델, 열전달 모델, 그리고 regression율 모델에 의해 크게 영향을 받기 때문에 수치모델의 예측 능력 향상시키기 위하여 이러한 물리적 과정을 정확히 모델링해야 할 필요가 있다. 특히 vortex hybrid rocket내의 난류연소과정은 아래와 같은 Laminar Flamelet Model에 의해 모델링 하였다. 상세 화학반응 과정을 고려한 혼합분율 공간에서의 화염편의 화학종 및 에너지 보존 방정식은 다음과 같다. 화염편 방정식과 혼합분률과 scalar dissipation rate의 관계식을 이용하여 혼합분률과 scalar dissipation rate에 따른 모든 reactive scalar들을 구하게 된다. 이러한 화염편 방정식들을 mixture fraction space에서 이산화시켜서 얻은 비선형 대수방정식은 TWOPNT(Grcar, 1992)로 계산돼 flamelet Library에 저장되게 된다. 저장된 laminar flamelet library를 이용하여 난류화염장의 열역학 상태량 평균치는 presumed PDF approach에 의해 구해진다. 본 연구에서는 강한 선회유동을 가지는 Hybrid Rocket 연소장내의 난류와 화학반응의 상호작용을 분석하기 위하여 Laminar Flamelet Model, 화학평형모델, 그리고 Eddy Dissipation Model을 이용한 수치해석결과를 체계적으로 비교하였다. 또한 Laminar Flamelet Model과 state-of-art 물리모델들을 이용하여 선회 유동을 갖는 하이브리드 로켓 엔진의 연소 및 Soot 생성 및 산화과정을 살펴보았으며 복사 열전달이 고체 연료 표면의 regression율에 미치는 영향도 살펴보았다. 특히 swirl강도, 산화제의 유입위치 그리고 선회유동의 형성방식이 하이브리드 로켓의 연소특성 및 regression rate에 미치는 영향을 상세히 해석하였다.

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Comparison of Volume of Fluid (VOF) type Interface Capturing Schemes using Eulerian Grid System (오일러 격자체계에서 유체율 함수에 기초한 경계면 추적기법의 비교)

  • Kim, Do-Sam;Kim, Tag-Gyeom;Shin, Bum-Shick;Lee, Kwang-Ho
    • Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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    • v.32 no.1
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    • pp.1-10
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    • 2020
  • The application of multiphase flows is increasingly being applied to analyze phenomena such as single phase flows where the fluid boundary changes continuously over time or the problem of mixing a liquid phase and a gas phase. In particular, multiphase flow models that take into account incompressible Newtonian fluids for liquid and gas are often applied to solve the problems of the free water surface such as wave fields. In general, multi-phase flow models require time-based the surface tracking of each fluid's phase boundary, which determines the accuracy of the final calculation of the model. This study evaluates the advection performance of representative VOF-type boundary tracking techniques applied to various CFD numerical codes. The effectiveness of the FCT method to control the numerical flux to minimize the numerical diffusion in the conventional VOF-type boundary tracking method and advection calculation was mainly evaluated. In addition, the possibility of tracking performance of free surface using CIP method (Yabe and Aoki, 1991) was also investigated. Numerical results show that the FCT-VOF method introducing an anti-diffusive flux to precent excessive diffusion is superior to other methods under the confined conditions in this study. The results from this study are expected to be used as an important basic data in selecting free surface tracking techniques applied to various numerical codes.

A study on the analysis of domestic gas explosion (실내가스폭발 해석에 관한 연구)

  • Kim Sang Sub;Cha Jae Ou
    • Journal of the Korean Institute of Gas
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    • v.7 no.4 s.21
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    • pp.24-29
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    • 2003
  • Numerical analysis was conducted to predict the damage of indoor gas explosion for the propagation of explosion flame. Indoor gas diffusion distribution due to gas leakage was obtained by diffusion equation that adopted initial conditions from reference. Enthalpy of each gas-mixture ratio and reduced mechanism was applied to calculate flame temperature, and laminar combustion velocities with the variant of each gas concentration from reference were applied to the gas mixture. Turbulent combustion velocity was modeled by coupling of turbulent energy and laminar combustion velocity in k-$\epsilon$ model. For the analysis of flame propagation cartesian and cylindrical coordinate were used to indoor position and flame propagation respectively. The study analyzes the cause of pressure rising with the variation of flame propagation by glass damage, and the result shows that indoor pressure rising with ignition position varies window dimension.

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Mixture Model for Dissolved Oxygen Prediction with Irregular Feeding Events (불규칙성 급이 이벤트에 의한 용존산소량 변화 예측을 위한 혼합 모델 제안)

  • Woo-Jae Kim;Hieyong Jeong
    • Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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    • 2023.11a
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    • pp.358-360
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    • 2023
  • 뱀장어는 내수면 양식어종으로 뱀장어 양식에서 널리 쓰이는 지수식 양식에 있어서 가장 중요하고 가장 어려운 것은 수질관리다. 수질을 구성하는 요소와 공급된 사료량은 서로 상관관계를 가지며, 이 상관관계에 이상 현상이 발생하면 먹이 섭취 불량과 폐사로 이어질 수 있다. 그래서 본 연구에서는 센서로 측정한 양식장 데이터와 인공지능 모델을 이용하여 수조 속 DO 를 예측하는 모델을 새롭게 제안하여, 적절한 사료 공급 시점과 적절한 공급량을 결정하는 방안에 적절히 사용할 수 있다는 것을 검증하였다. 사료 공급과 공급량에 따른 변화를 가미한 3 시간 후의 DO 를 합당한 이벤트 처리를 통해 예측하였다. 이를 활용하면 사료로 인해 떨어지는 DO 수치를 예측하고, DO 수치가 낮아 회복이 필요한 시점에 투입하는 사료량을 조절하여 질식으로 인해 발생하는 폐사로부터 양식어를 지키며 보다 안정적으로 양식을 위해 활용할 수 있다는 점을 확인할 수 있었다.

Study on Convergence Technique through the Flow Analytical Study inside the Faucet for Bathroom (욕실수전 내부에서의 유동 해석 연구를 통한 융합 기술연구)

  • Cho, Jae-Ung
    • Journal of the Korea Convergence Society
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    • v.6 no.2
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    • pp.37-42
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    • 2015
  • Nowadays, as the environmental pollution becomes severe on the earth, the water resource which can be used practically is dried up because of the natural disaster. And so, this is the time to be necessary to have the method for saving the water resource. This study investigates the distributions of velocity and temperature by the flow analysis inside the faucet models for bathroom. Model 3 has the most uniform distribution of temperature after mixing among all models. As model 3 has the smallest velocity distribution and the biggest space to mix by comparing the other models, it is seen to have the most influence on the discharged velocity of water and save the water. As the space of various configuration inside faucet model for bathroom is made by using the result of this study, it is thought to utilize at the development of this model in which more mixing becomes and the water can be saved. And it is possible to be grafted onto the convergence technique at design and show the esthetic sense.

A Study on the Characterisitics of Modoo-Oriented Training Model of a Mixed Type in Non-Face-To-Face Tele-Practical Classes (비대면 원격 모바일 홈페이지 실습수업에서 혼합형 방식의 모두(modoo) 활용 중심 수업의 특성 연구)

  • Lee, Hee-Young
    • Journal of the Korea Convergence Society
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    • v.12 no.8
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    • pp.105-113
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    • 2021
  • Due to the recent coronavirus outbreak, many universities in Korea have started to implement remote education. Accordingly, the Ministry of Education has stated its plans to continuously encourage and maintain remote learning as the future innovation model for education and suggested the need for a diverse range of remote learning models. However, studies on the development of practical learning models have not been carried out actively until now. Particularly, there are not many case studies in the field of design, especially regarding mobile website development. As means to improve the newly designed practice environment, this study therefore proposes the "modoo" project that offers domain creation and online marketing services. As a result of this study, the researcher suggests the use of a mixed(blending) teaching method and realized that the effectiveness of education multiplies when project-based learning and flipped learning is combined appropriately. The research methodology was divided into two big sections, education content and operations, and the effect was evaluated using the course evaluations. The study results confirmed that the applicability will increase given that learning satisfaction levels increased by more than 5% compared to face-to-face learning.

Performance Analysis of a Torque Converter with Three Dimensional Flow Simulation (3차원 유동해석을 통한 토크 컨버터의 성능분석)

  • Shin, S.S.;Ahn, H.H.;Lee, T.K.
    • Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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    • v.6 no.6
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    • pp.15-23
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    • 1998
  • A three dimensional simulation of the fluid flow in an automotive torque converter was conducted adopting the mixing plane model implemented in the computational fluid dynamics program CFD-ACE. The present numerical results for performance characteristics showed a good agreement with the experimental results. In the flow of the torque converter, recirculating flow regimes were found mostly at the suction side of each element, which caused the performance decrease. The recirculating flow can be minimized by the optimization of the blade geometries.

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Acoustic Field Analysis of a Combustor-nozzle System with a Premixing Chamber (예혼합실을 갖는 연소-노즐 시스템의 음향장 해석)

  • Yoon, Myunggon;Kim, Jina;Kim, Daesik
    • Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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    • v.21 no.5
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    • pp.46-53
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    • 2017
  • This paper deals with an acoustic model for a lean premixed gas turbine combustor composed of three stages: premixing chamber, nozzle and flame tube. Our model is given as an acoustic transfer function whose input is a heat release rate perturbation and output is a velocity perturbation at a flame location. We have shown that the resonance frequencies are functions of three round-trip frequencies of acoustic wave in each stage, and area ratios between stages. By analyzing poles of the acoustic transfer function, we could characterize resonant frequencies and their dependency on various system parameters of a combustor. It was found that our analytic findings match with existing numerical and experimental results in literature.

Mode II and Mixed Mode Fracture of Single Layer Graphene Sheet (단층 그래핀시트의 모드 II 및 혼합모드 파괴)

  • Nguyen, Minh-Ky;Yum, Young-Jin
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.38 no.2
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    • pp.105-113
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    • 2014
  • The mode II fracture behavior of a single-layer graphene sheet (SLGS) containing a center crack was characterized with the results of an atomistic simulation and an analytical model. The fracture of zigzag graphene models was analyzed with molecular dynamics and the mode II fracture toughness was found to be $2.04MPa{\sqrt{m}}$. The in-plane shear fracture of a cellular material was analyzed theoretically for deriving the $K_{IIc}$ of SLGS, and FEM results were obtained. Mixed-mode fracture of SLGS was studied for various mode I and mode II ratios. The mixed-mode fracture criterion was determined, and the obtained fracture envelope was in good agreement with that of another study.