열역학 제 2법칙의 관점의 열역학적 가용에너지인 엑서지 해석법을 적용하여 가솔린, 메탄올, M90 연료를 사용한 전기점화 기관의 성능해석을 수행하였다. 열역학적 사이클 해석을 위하여 사이클을 구성하는 각 과정은 열역학적 모델로 단순화하였고, 크랭크 각도에 따른 실린더의 압력과 작동유체를 구성하는 연료, 공기 및 연소생성물의 열역학적 물성 값들을 이용하여 각 과정에서의 엑서지와 손실 일을 계산하였다. 실험데이터는 단기통 전기점화기관을 가솔린, 메탄올과 M90(메탄을 90%+부탄 10%의 혼합연료)을 연료로 WOT(Wide Open Throttle), MBT(Minimum advanced spark timing for Best Torque), 2500rpm 조건으로 운전하여 측정하였다. 계산에 이용한 자료는 실험으로 측정한 크랭크 각도에 따른 연소실의 압력, 흡입공기와 연료유량, 흡입공기 온도, 냉각수 온도와 배출가스 온도 등이다. 이를 이용하여 각 과정에서의 엑서지와 손실 일을 계산하였으며 각 과정에서의 손실 일은 연소과정에서 가장 크며 팽창과정, 배출과정, 압축과정 및 흡입과정 순으로 크게 나타났다.
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2002.04a
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pp.59-59
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2002
램제트 추진기관은 압축과정을 별도의 부품 없이 형상에 의해서 감속하여 연소 압력비를 얻는다. 따라서 구동 마하수와 형상에 의해 흡입과정의 압축 효율이 결정된다. 설계점은 충분한 유량을 확보 할 수 있는 유량과 충격파 각을 조절하여 전압력 손실을 줄이도록 고려되어야 한다. 또한 연소가 일어나면 연소실 압력이 배압으로 작용하고 비행시에 받음각은 변하므로 이에 따른 성능 분석도 고려 되어야 할 사항이다. 본 연구는 국내에서 실험한 형상에 대해 수치계산을 수행하여 코드의 검증과 아울러 램제트 유동장의 수치적 시뮬레이션도 설계단계에서 하나의 도구로 이용할 수 있음을 보여준다. 실험에서는 배압 조건을 얻기 위해 유동 블록키지를 유로 내에 두어 상응하는 배압을 얻었지만 본 계산에서는 압력 경계조건을 직접 사용하였다. 유동이 비정상 특성을 가지므로 시간 정확도를 이차로 가지도록 이중시간 전진법을 사용하였다. 사용한 압력비는 충격파가 카울 끝에 닿는 임계상태에 가까운 12, 13, 14에 대해 계산을 수행하였고 부스터모드로 흡입구 끝이 막혀 있다가 램제트 모드로 바뀌어 연소실 압력이 위의 압력비라고 가정할 때의 비정상 천이 과정을 계산해 보았다. 본 계산은 흡입구 부분만을 떼어놓고 적절한 가정 하에 수행되었지만 연소실 내부도 비정상 특성을 가지므로 흡입구와 연소실을 동시에 같이 계산해야한다. 추후에 전체적인 계산을 진행하기 위한 전 단계로 흡입구 계산만을 수행하여 실험과 잘 일치하는 계산 결과를 얻었고 전체 계산을 위한 연구는 진행 중에 있다.
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2017.05a
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pp.341-345
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2017
In this study, the Inlet/Isolator model experiments performed at Texas University were performed by 2-dimensional RANS computerized analysis. First, supersonic flow conditions were analyzed and compared with experimental surface pressure results, and the flow structure was analyzed by confirming Mach number distribution and numerical shadowgraph. Then, the inlet unstart condition was given by changing the back pressure, and the URANS analysis was performed to confirm the progress of inlet unstart.
The matric suction and volumetric water content of dredging soils obtained from Saemangeum area were measured by the automated Soil-Water Characteristic Curve (SWCC) apparatus under both drying and wetting conditions. Based on the test result, SWCCs of the dredging soils were estimated by the van Genuchten(1980) model. The matric suction of drying process is larger than that of wetting process at a same effective degree of saturation. The suction stresses for various matirc suctions were estimated using Lu and Likos(2006) model and the Suction Stress Characteristic Curves (SSCC) were predicted using the independent parameter of SWCC. The suction stress of drying path was increased and decreased, while the suction stress of wetting path was continuously decreased with increasing the effective degree. Also, the suction stress of drying path is larger than that of wetting path at a same effective degree of saturation. The Hydraulic Conductivity Function(HCF) was also predicted by the van Genuchten(1980) model. The hydraulic conductivity was increased with increasing the volumetric water content. The hydraulic conductivity of drying path is larger than that of wetting path at a same matric suction. According to the results of SWCCs and SSCCs, the hysteresis phenomenon of suction stress or matric suction during both drying and wetting paths was occurred. The main reason of hysteresis phenomenon is a ink bottle effect of water among soil particles.
To investigate the unsaturated characteristics of the Boeun granite weathered soil, matric suction and volumetric water content were measured in both drying and wetting paths using Automated Soil-Water Characteristics Curve Apparatus. Based on the measured results, Soil-Water Characteristics Curve was estimated by van Genuchten (1980) model. The relationship between effective degree of saturation and matric suction showed the non-linear curve with S-shape and the hysteresis phenomenon occurred during drying and wetting paths. Suction Stress Characteristics Curve was estimated by the Lu and Likos (2006) model. The suction stress in drying path was constantly maintained and that in wetting path tended to increase when the effective degree of saturation was low. But the suction stress in drying path was larger than that in wetting path at the same degree of saturation when the effective degree of saturation became larger. Meanwhile, Hydraulic Conductivity Function was evaluated by the van Genuchten (1980) model which is one of the parameter estimation methods. The unsaturated hydraulic conductivity decreased with increasing the matric suction, and the decreasing velocity regarding to the matric suction in drying path was larger than that in wetting path.
To investigate the hysteresis of the suction stress in unsaturated weathered mudstone soils (CL), matric suction and volumetric water content were measured in both drying and wetting processes using Automated Soil-Water Characteristics Curve Apparatus. The drying and wetting processes in unsaturated soils were reproduced in the test; the drying process means to load matric suction to spill pore water from the soils, and the wetting process means to unload matric suction to inject pore water into the soils. Based on the measured result, Soil Water Characteristic Curve(SWCC)s were estimated by van Genuchten model (1980). SWCCs have nonlinear relationship between effective degree of saturation and matric suction. The hysteresis in SWCCs between drying and wetting processes occurred. As a result of estimating Suction Stress Characteristic Curve(SSCC) using Lu and Likos model (2006), the suction stress rapidly increased in the low level of matric suction and then increased slightly. Also, the hysteresis in SSCCs between drying and wetting processes occurred. In order to design geo-structures and check its stability considering unsaturated soil mechanics, therefore, it is more reasonable that the SSCC of drying process should be applied in the condition of rainfall infiltration and the SSCC of wetting process in the condition of evaporation or drainage.
The matric suction and volumetric water content of Jumunin standard sand with a relative density of 60% were measured using an Automated Soil-Water Characteristic Curve (SWCC) apparatus during both drying and wetting processes. The test time for the drying process was longer than that for the wetting process, because the flow of water is likely to be protected by air trapped in voids within the soils during the drying process. Based on the matric suction and volumetric water content, the SWCC was estimated using the model proposed by van Genuchten (1980). For the drying process, the unsaturated fitting parameters ${\alpha}$, n, and m were 0.399, 8.586, and 0.884, respectively; for the wetting process, the values were 0.548, 5.625, and 8.220, respectively. The hysteresis phenomenon occurred in the SWCCs, which means the SWCC of the drying process is not matched with the SWCC of the wetting process. Using these unsaturated parameters, we estimated the Suction Stress Characteristic Curve (SSCC), based on the relationship between suction stress and the effective degree of saturation. The suction stress showed a rapid decrease when the matric suction exceeds the Air Entry Value (AEV). Therefore, the effective stress of unsaturated soils is different from that of saturated soils when the matric suction exceeds the AEV. The suction stress of the drying process exceeds that of the wetting process for a given effective degree of saturation. The hysteresis phenomenon was also recognized in SSCCs. The hysteresis phenomenon of SSCCs arises from that of SWCCs, which is induced by the ink bottle effect and the contact angle effect. In the case of a sandy slope, the suction stress is positive and acts to enhance the slope stability as the water infiltrates the ground, but is negative when the suction stress exceeds the AEV. The results obtained for the wetting process should be applied in analyses of slope stability, because the process of water infiltration into ground is similar to the wetting process.
Kim, Dong Hwan;Kim, Du Yong;Kim, Jin Ho;Shin, Moon Seup;Yum, Deuk Joon
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2015.05a
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pp.54-58
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2015
인간이 생활하는데 필요한 전기를 생산하는 시설 중 하나인 화력발전소의 발전수차를 냉각시키기 위하여 많은 양의 냉각수를 바다에서 취수하게 되는데, 이 과정 중에서도 특히 흡입수조(Intake Basin)에서 흡입펌프(Suction Pump)를 통과하는 단계가 매우 중요하다. 흡입수조의 형상과 펌프운용조건 등에 의하여 흡입구(Bell Mouth)에 접근하는 유동이 비대칭일 경우 흡입구 주변에서 선회류가 발생하거나 유속분포가 비균일?비대칭이 되기 쉽다. 그러면 선회류가 더욱 악화되어 볼텍스(Vortex)로 발달되면 취수 펌프에 악영향을 준다. 또한 볼텍스의 발생은 흡입수조의 형상뿐만이 아니라 낮은 수위일 경우 수면과 흡입구의 거리가 짧아지면서 자유수면볼텍스 또는 수중볼텍스가 발생할 확률이 높아지게 된다. 본 연구에서 수리모형시험을 통하여 펌프 조합 및 수위 변화에 따른 볼텍스의 발생여부를 파악하고 볼텍스 저감장치를 고안하였다.
Journal of the korean Society of Automotive Engineers
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v.9
no.3
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pp.16-22
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1987
직접분사식 디젤기관의 성능과 배기가스 문제에 여향을 주는 실린더 내에서의 연소형태는 크게 연료분사계와 흡입공기 유동계 두 가지에 의해 결정된다. 즉 분사율, 부사시기, 분무형태와 같은 분사계의 특성과 공기선회, 스퀴시(squish), 난류와 같은 공기 유동 특성에 의하여 연소형태가 결 정된다. 이러한 복잡한 연소형테를 기관 특성에 맞게 조정한다는 것은 대단히 어려운 문제인데 이것은 연료화 공기의 혼합이 연소실형상과 흡기계의 형상에 큰 영향을 받으며 연료가 액체 상 태로 연소실내로 들어와 분무과정을 통하여 증발이 되어야만 연소가 가능하기 때문이다. 특히 흡입공기 유동계에 있어서 현재의 직접 분사식 대젤기관의 흡입구 형상은 흡입공기의 운동에너 지에 모멘트를 가하여 연소실내에서 공기의 선희(swirl)를 발생시켜 줌으로써 연료와 공기의 혼 합기를 형성시키는 Helical type이 많이 이용되고 있다. 그러나 기관 성능과 배기가스 특히 NOx는 상반관계를 이루기 때문에 연소실내로 들어오는 흡입공기의 선희강도(swirl ratio)를 너무 강하게만 한다고 하여 좋은 결과를 얻을 수는 없다. 따라서 설계하고자 하는 각 기관에 있어서 요구되는 성능과 배기가스 문제를 만족하는 흡입공기의 선희강도가 얻어질 수 있도록 흡입구 형상을 설계한다는 것은 많은 연구와 경험이 요구되고 있다. 본 자료에서는 직접분사식 디젤기 관에 있어서 흡입공기의 최적 선희강도에 대한 설정방법과 흡입구 형상 설계를 위한 설계 이론 및 정상류 Rig test상에서의 흡입공기 선희강도의 평가방법을 소개하고자 한다.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.13
no.11
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pp.5587-5594
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2012
Determination of the soil-water characteristic curve is one of the most important things to solve geotechnical engineering problems. Expecially, convenient and reliable method to measure the soil-water characteristic curve during drying and wetting cycles is required with lower labor input, more independence from operator experience, and shorter testing time than other available methods. Many measurement methods including the flow pump system have been developed to characterize the soil-water characteristic curve for the several decades. This study measured the soil-water characteristic curve during drying and wetting cycles using a suction control technique with the flow pump system. Two test materials were used for determination of the soil-water characteristic curve, and it is concluded that suction control technique is suitable for determination of the soil-water characteristic curve and characterization of the hydraulic hysteresis with varying test conditions. Especially, the suction control technique can reduce error of measurement and save time in measuring the soil-water characteristic curve due to automated system and high degree of precision.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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