• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• 제18권2호
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• pp.31-37
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• 2017

This paper investigates the effect of the rotational motion of a driving fluid generated by a rotational motion device at the inlet of a driving nozzle for a gas-liquid ejector, which is the main device used for ozonated ship ballast water treatment. An experimental apparatus was constructed to study the pressure and suction flow rate of each port of the ejector according to the back pressure. Experimental data were acquired for the ejector without rotational motion. Based on the data, a finite element model was then developed. The rotational motion of the driving fluid could improve the suction efficiency of the ejector based on the CFD model. Based on the CFD results, structure optimization was performed for the internal shape of the rotation induction device to increase the suction flow rate of the ejector, which was performed using the kriging technique and a metamodel. The optimized rotation induction device improved the ejector efficiency by about 3% compared to an ejector without rotational motion of the driving fluid.

• Journal of Aerospace System Engineering
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• 제13권5호
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• pp.39-48
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• 2019

The turbulent flow in the rotor-stator mixer is based on shear characteristics generated by the interaction of the stator with the rotor rotating at high speed. In this study, the flow characteristics analysis of the unsteady state generated by the interaction of the rotor and the stator in the prototype model of the emulsion-fuel related mixer development was performed with the MRF and SMM by applying the ANSYS FLUENT $k-{\varepsilon}$ (RKE) turbulence model. The behavior and shear characteristics of the flow particles generated at the interface between the designed rotor and stator, and trends such as velocity distribution and turbulence eddy dissipation, were predicted and verified using the CFD analysis.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 한국항해항만학회 2023년도 추계학술대회
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• pp.100-102
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• 2023

항로추종성능은 자율운항선박(MASS)의 중요한 자율제어기능 중 하나이다. 이는 선박의 안전성을 보장하기 위해 중요하며, 자율운항선박의 설계 단계에서 사전 평가가 필수적이다. 본 연구는 자율운항선박의 항로추종성능 평가를 위한 전산유체역학(CFD) 모델과 LOS 알고리즘 연계 방안을 제안한다. 먼저, 자율운항선박의 정수 중 거리 이탈 편차를 이용한 항로 추종 성능 평가 모델 개발에 관하여 기술했다. 먼저, 항로 추종을 수행하는 선박 주변의 난류 흐름은 비압축성 뉴턴 유체의 가정하에 비정상 RANS(Reynolds Averaged Navier-Stokes) 법을 이용하여 수치적으로 계산되었다. 중첩격자계법을 CFD 모델에 적용함으로써 거리 이탈 편차를 이용하는 LOS(Line-of-Sight) 가이던스 알고리즘에 의한 타의 회전 및 이에 따른 선체의 6 자유도 움직임을 CFD 환경에서 구현하였다. 개발된 자유 항주 선박 CFD 모델을 이용하여 항로 추종 시뮬레이션 평가 결과, 설정된 항로에서 선박의 정수 중 항로 추종 제어는 파도, 조류, 및 바람과 같은 외부 교란의 부재로 LOS 알고리즘에 의한 우현/좌현 측 변침뿐만 아니라 직진 경로의 추종도 성공적으로 수행됨을 확인하였다. 선체, 프로펠러, 타의 복잡한 상호작용을 정도 높게 해석할 수 있는 자유 항주 선박 CFD 모델과 LOS 알고리즘의 결합은 자율운항선박의 항로 추종 성능 평가를 정량적으로 평가하는 데 기여할 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Society for Agricultural Machinery Conference
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.59-59
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• 2017

무인 헬리콥터의 양력을 개선하기 위한 익형 설계 단계로서 두꺼운 익형(V1505A)과 얇고 처진 익형(V2008B)의 기본 두 익형의 특성을 예측하는데 있어 회전하는 블레이드의 현실적 조건을 반영한 3D 모델을 마련하고 성능을 예측하였다. Fluent를 이용한 400 mm 선형모델의 시뮬레이션에서는 V1505A 익형은 높은 받음각에서 안정적인 특성을 보인 반면 V2008B는 비교적 높은 동력효율 특성을 보였으나, 높은 받음각에서는 실속 이후 양력이 급락하는 특성을 나타낸다. 형성된 노드 수는 약 870,000개로 하였다. 시위길이 135 mm인 익형 V2008B의 형상은 ANSYS (Fluent v16.2)를 이용해 반경(길이) 1,502 (1,380) mm 의 로터 블레이드를 구성하였다. 충분하지 않은 유동장이 익형 표면에서의 유동의 영향에 영향을 주지 않도록 직경 20 m의 원방경계(far field)를 형성하였다. 사용된 매쉬의 형태는 정사면체 형태로 로터 표면으로부터의 첫 번째 두께 높이는 0.001 m이고 10개의 층으로 형성하였다. 정지 비행하는 헬리콥터의 상태를 가정하여 회전좌표계를 이용하여 정상상태의 유동을 해석하고 사용된 난류모델은 넓은 영역에서의 유동을 고려하여 Realizable $k-{\varepsilon}$ 모델을 사용하였다. 내측그립 받음각 $6{\sim}22^{\circ}$에 대하여 현실적인 회전속도를 연동하여 600~1000 rpm을 적용하였다. 반복수(iteration)는 2000으로 하여 잔차값(residual)이 충분히 수렴하도록 하였다. 전체적으로 실제 헬리콥터가 발휘하는 양력보다는 낮은 수치로 예측되었으며 모델 및 해석 조건에 대한 검토가 필요해 보인다. 양력 값은 받음각 $10^{\circ}$에서 자중(약 68 kgf)을 극복하였고 받음각 $12^{\circ}$에 유상하중 20 kgf을 발휘하며 888 N의 양력을 보였다, 이어 받음각 $22^{\circ}$에서 실속 현상이 발생하였다. 받음각이 증가함에 따라 항력 역시 증가하였으며 받음각 $12^{\circ}$에서 121 N이었고 실속에 이르며 항력은 갑자기 증가할 것으로 예측된다. 본 연구는 변이 익형 개발의 선행 단계로 기본 익형에 대한 공력특성을 CFD 시뮬레이션을 통하여 예측하였다. 예측 값은 현실적 실험방법을 통하여 검증이 되어야 하며 이후 변이익형에 대한 예측과 설계가 가능하다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• 제19권3호
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• pp.295-302
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• 2006

In this study, computational structural dynamic analyses of a gyrocopter have been conducted considering unsteady dynamic hub-loads due to rotating blades. 3D CATIA models with detailed mechanical parts we constructed and virtually assembled into the complete aircraft configuration. The dynamic loading generated by rotating blades in the forward flight condition are calculated by a commercial computational fluid dynamics (CFD) code such as FLUENT. Modal based transient and frequency response analyses are used to efficiently investigate vibration characteristics of the gyrocopter. Free vibration analysis results for different fuel and pilot conditions, frequency responses and transient responses for critical flight conditions are also presented in detail.

• Journal of Energy Engineering
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• 제22권1호
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• pp.28-37
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• 2013

Stirred tank is widely used in various industries for mixing operations and chemical reactions for single- or multi-phase fluid systems. For designing agitator of high performance, quantity data of internal flow characteristics influenced by mixing performance are definitely confirmed but quantity analysis about the transient flow characteristics of complicate structure is recognized as difficult problem in the present. In this study, two models of commercial CFD code Fluent 6.3 used to propose suitable for the tank analysis. Agitation of Stirred tank is analyzed using a mixed model and the flow in the stirred tank is analyzed using a standard k-${\varepsilon}$ model. Multiple reference frame(MRF) and Sliding mesh(SM), the analysis techniques were used For compare a result of CFD with a visualization experiment result, to grasp internal flow and mixing characteristic in stirred tank and to present fundamental analysis method.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• 제49권5호
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• pp.399-405
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• 2021

In the present study, ground tests and CFD simulations for a ducted fan system were performed to verify the hovering performance of the ducted fan system designed by KARI rotorcraft team. Six blades were composed for the ducted fan, and target rotating speed of the fan was decided to 4,000 RPM. Collective pitch angles were considered from 20 degrees to 36 degrees. The test data were obtained by increasing the rotating speed up to 4,000 RPM in 1,000 RPM increments. The CFD simulations were considered only 4,000 RPM of rotating speed. The hovering performance was represented by thrust, power, duct thrust ratio, and FM(Figure of Merit). Reliability of the performance results was ensured through the test and simulation results, and it was found that the target performance was achieved under conditions above 31 degrees of the pitch angle.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• 제39권3호
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• pp.207-214
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• 2015

The preliminary design of a radial inflow turbine using R134a as the working fluid at 5 kW of power for application to ocean thermal energy conversion (OTEC) is performed to obtain the trends for the efficiency and geometrical dimensions of the turbine. Using input conditions that included a turbine inlet temperature of $25^{\circ}C$, an outlet static pressure of 4.9 bar, and a mass flow rate of 1.16 kg/s, the results of a mean flow analysis show the major dimensions of the turbine, along with an angular velocity of 12,820 rpm. Based on these results, a three-dimensional turbine model is constructed for a computational fluid dynamics (CFD) analysis. The flow characteristics inside the turbine, including the volute and nozzle, are investigated using the CFD software ANSYS CFX. For a pertinent number of nozzle guide vanes, ranging from 10 to 15, the turbine efficiency was higher than 80%, with the highest efficiency shown by a nozzle with 15 guide vanes.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.46-46
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• 2018

메모리 소자의 수요가 데스크톱 컴퓨터의 정체와 모바일 기기의 폭발적인 증가로 NAND flash 메모리의 고집적화로 이어져서 3차원 집적 기술의 고도화가 중요한 요소가 되고 있다. 1 mm 정도의 얇은 웨이퍼 상에 만들어지는 메모리 소자는 실제 두께는 몇 마이크로미터 되지 않는다. 수직방향으로 여러 장의 웨이퍼를 연결하면 폭 방향으로 이미 거의 한계에 도달해있는 크기 축소(shrinking) 기술에 의지 하지 않고서도 메모리 소자의 용량을 증대 시킬 수 있다. CPU, AP등의 논리 연산 소자의 경우에는 발열 문제로 3D stacking 기술의 구현이 쉽지 않지만 메모리 소자의 경우에는 저 전력화를 통해서 실용화가 시작되었다. 스마트폰, 휴대용 보조 저장 매체(USB memory, SSD)등에 수 십 GB의 용량이 보편적인 현재, FEOL, BEOL 기술을 모두 가지고 있는 국내의 반도체 소자 업체들은 자연스럽게 TSV 기술과 이에 필요한 장비의 개발에 관심을 가지게 되었다. 특히 이 중 TSV용 스퍼터링 장치는 transistor의 main contact 공정에 전 세계 시장의 90% 이상을 점유하고 있는 글로벌 업체의 경우에도 완전히 만족스러운 장비를 공급하지는 못하고 있는 상태여서 연구 개발의 적절한 시기이다. 기본 개념은 일반적인 마그네트론 스퍼터링이 중성 입자를 타겟 표면에서 발생시키는데 이를 다시 추가적인 전력 공급으로 전자 - 중성 충돌로 인한 이온화 과정을 추가하고 여기서 발생된 타겟 이온들을 웨이퍼의 표면에 최대한 수직 방향으로 입사시키려는 노력이 핵심이다. 본 발표에서는 고전력 이온화 스퍼터링 시스템의 자기장 해석, 냉각 효율 해석, 멀티 모듈 회전 자석 음극에 대한 동역학적 분석 결과를 발표한다. 그림1에는 이중 회전 모듈에 대한 다물체 동역학 해석을 Adams s/w package로 해석하기 위하여 작성한 모델이고 그림2는 180도 회전한 서브 모듈의 위상이 음극 냉각에 미치는 효과를 CFD-ACE+로 유동 해석한 결과를 나타내고 있다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• 제18권8호
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• pp.41-47
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• 2017

With the introduction of new technologies, ground weapons have led to the development of artificial intelligence and the attention of major developed countries. In this study, CFD was performed through the BLU-103 model to obtain aerodynamic data for aircraft that are subjected to rotational motion. To simulate the steady-state of a rotating body, the body was fixed and the principle of rotating the body by rotating the surrounding air was used. In order to examine the aerodynamic feasibility of the rotating aircraft, the analysis was carried out at intervals of $30^{\circ}$ angle from $0^{\circ}$ to $90^{\circ}$ for the simple shape and the side slip angle. It was confirmed that the drag coefficient for the simple model satisfies the quantitative results of 1.0 ~ 1.2 through CD presented in "Drag Book". The aerodynamic data was constructed by applying the valid input verified through the simple type analysis conditions to the actual shape, and the tendency was analyzed. The analysis confirmed that CX, CZ and CY increase not only in the simple model but also in the rotation of the actual model. Especially, the influence of CZ was judged to have contributed to the flight.