• 기계저널
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• 제30권4호
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• pp.310-321
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• 1990

기체, 액체 고체상(相)이 섞여서 함께 흐르는 유동을 다상유동(multiphase flow)이라고 하며, 그 중 2개의 상이 섞여서 흐르는 경우를 2상유동(two-phase flow)이라고 일컫는다. 다상유동의 현상은 일상적인 생활에서도 많이 접하며(예컨대, 눈, 비가 내리는 현상, 안개, 황사, 스모그 현상 등) 특히 열전달과 관련하여 비등 및 응축을 수반하기도 한다. 특히 기계공학적 시스템에의 응 용측면에서는 다상유동의 전문지식이 증발기, 응축기 등 각종 열교환기기의 설계에 적용되므로 본 해설에서는 기체-액체(gas-liquid) 2상유동으로 그 내용을 한정하기로 한다. 2상(two-phase) 유동은 동일한 화학적 성분을 가진 물질이 서로 다른 상을 유지하면서 공존하여 흐른다는 점에서 2개의 다른 화학성분으로 구성된 2성분(two-component) 유동(예컨대 공기-물의 혼합유동)과는 엄밀하게는 다르나, 두 유동은 제반 형상이 유사하고, 해석 및 실험방법면에서도 많은 유사성이 있어서 총괄적으로 두 유동을 모두 2상유동이라고 칭하고 있다(1). 본 해설에서는 이러한 기체 -액체 2상유동분야에서 다루는 연구내용을 개괄적으로 소개하고자 한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권3호
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• pp.171-181
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• 2017

2상 횡 유동은 응축기, 증발기와 원자력의 증기 발생기와 같은 열교환기의 튜브와 셀 사이에 존재한다. 공기/물의 2상 유동에 놓인 관군에 작용하는 항력을 실험적으로 평가하였다. 2상 유동에 놓인 관군은 정사각형 배열이다. 피치 직경 비는 1.35이었고, 실린더의 직경은 18 mm이다. 관군에 유동방향으로 작용하는 항력을 측정하여 항력계수와 2상 유동 감쇠비를 계산하였다. 2상 유동 감쇠비는 균질 2상 유동의 이론식을 사용하여 구하여 실험의 결과와 비교하였다. 압력과 항력의 상관계수를 실험결과를 고려하여 평가하였다. 상관계수는 이론적으로 항력을 계산할 때에 사용된다. 질량유량을 증가할수록 측정된 항력으로부터 구한 항력계수와 감쇠비가 균질 유동의 이론적 결과와 잘 일치함을 보이고 있다. 결과적으로 충분히 큰 질량 유량의 기포 유동인 경우에는 감쇠비를 균질 유동에 근거한 이론식으로 계산할 수 있다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권1호
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• pp.1-16
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• 2009

최근 공학적으로 응용 범위가 넓은 액체-기체의 2상 유동장에 대한 전산 해석이 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 밀도차가 큰 압축성 2상 유동장을 해석하기에 적합하도록 기존에 개발된 RoeM과 AUSMPW+ 공간 이산화 기법을 확장하였다. RoeM과 AUSMPW+에서 사용되는 충격파 포착항을 2상 혼합류의 상태방정식으로부터 새롭게 정의하여, 밀도와 음속이 상이한 두 유체에서도 정확성을 보장하면서 충격파 불안정성을 제거할 수 있도록 하였다. 개발된 2상 유동 RoeM과 AUSMPW+를 몇 가지 예제 문제에 적용하여 검증하였으며, 해석 결과는 두 수치기법이 일반적인 2상 유동에서도 충격파 안정적이며 정확한 특성을 갖는 것을 보여주었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권1호
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• pp.9-18
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• 2010

2 상 유동 압력강하에 대한 모델은 균질유동모델과 분리유동모델 두 가지가 있다. 많은 선행 연구자들은 마이크로채널에서의 2 상 유동 압력강하에 대한 상관식을 제시하였고, 대부분은 분리유동모델에 해당하는 Lockhart- $Martinelli^{(27)}$의 수정된 상관식에 기초하고 있다. 본 연구에서는 사각 마이크로채널에서의 압력강하에 대한 연구를 위해서 액상의 물과 기상의 질소를 사용하여 사각 마이크로채널에서의 실험을 수행하였다. 2 상 마찰 압력강하는 2 상 유동양식에 큰 연관성을 가지고 있는 결과를 확인할 수 있었다. 6 가지의 2 상 점성 모델을 포함한 균질유동 모델 ($Owen^{(21)}$'s, $MacAdams^{(22)}$'s, Cicchitti et ${al.}^{(23)}$'s, ${al.,}^{(24)}$ Beattie and ${Whalley,}^{(25)}$ Lin et ${al.}^{(26)}$)과 6 가지의 분리유동 모델 (Lockhart and $Martinelli,^{(27)}$ ${Chisholm,}^{(31)}$ Zhang et ${al.,}^{(15)}$ Lee and ${Lee,}^{(5)}$ Moriyama and ${Inue,}^{(4)}$ Qu and $Mudawar^{(8)}$)에 대한 평가를 실험결과와 비교를 통해 수행하였다. 가장 우수한 2 상 점성 모델은 Beattie and Whalley 의 모델이었고, 가장 우수한 분리유동 모델은 Qu and Mudawar 의 상관식이였다. 균질유동모델과 분리유동모델 모두에 대해서 2 상 유동양식에 종속성을 나타내었다. 그러므로, 본 연구에서는 2 상 유동 양식에 기초한 새로운 상관식을 균질유동모델과 분리유동모델에 대해 각각을 제시하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제13권6호
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• pp.1128-1146
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• 1989

본 논문에서는 2상 횡유동의 진동 메카니즘을 규명하기 위한 실험계획의 일환으로 실시된 실험으로 부터 튜브집합체의 추가질량(hydrodynamic mass)과 감쇠 (damping)에 대해 고찰하였다. 실험은 튜브배열과 피치 대 직경비(pitch-over-di- ameter:.rho./ｄ)가 상이한 튜브집합체에 대해 2상 유체를 모의한 공기-물(air-water) 혼합물에서 수행하였다. 액체상태로부터 99%의 보이드율까지 변화된 2상 유체의 유량은 튜브가 유체탄성 불안정성 (fluidelastic instability)에 도달할 때까지 점진적으로 증가하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권3호
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• pp.181-189
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• 2016

수평 관군에 대하여 수직이고 상향으로 흐르는 2상 유동에 의한 감쇠비를 예측하기 위한 해석모델이 Sim에 의하여 개발되었다. 이 모델에서 평가된 2상 유동의 기공률, 압력손실 등의 유동변수는 기존의 실험식을 사용하여 계산하였다. 그러나 관군의 경우에 사용하기에는 약간의 개선이 요구된다. 따라서 관군 내에 흐르는 2상 유동의 유동 변수에 대한 더 많은 정보를 획득하기 위하여 실험적으로 연구할 필요가 있다. 실험은 공기 - 물의 2상 유동이 흐르는 정사각형 배열 관군에서의 압력계수와 2상 유동 마찰승수를 계산하기 위하여 수행되었다. 피치 직경 비는 1.35이었고, 실린더의 직경은 18 mm이다. 압력센서와 신호처리 장치를 이용하여 관군에서의 압력차를 측정하였다. 2상 유동 마찰승수와 오일러수를 계산하기 위하여 관군에 적용되는 비균질 유동의 기공률은 Feenstra 등의 실험식을 사용하여 계산하였다. 균질과 비균질 2상 유동의 마찰승수와 오일러의 수를 실험적으로 구하고 Sim의 어림적 모델에 근거한 이론적 해석 결과와 비교 분석하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.313-316
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• 2011

초음속 유동과 2상 유동이 공존하는 화염유도로 내 유동해석을 위한 사전 해석검증의 일환으로, 초음속 단상 노즐 플룸의 2차원 축대칭 해석과 물 분사가 포함된 3차원 2상 아음속 유동을 해석하였다. 단상초음속 노즐 플룸의 경우 충격파 셀 구조를 통해 물리적으로 위배되는 현상은 발견되지 않았다. 물분사가 포함된 3차원 2상 아음속 유동의 경우, 액적의 거동과 기화 과정을 정성적으로 볼 수 있었으며 물 분사시 고온공기의 냉각 모사가 가능함을 확인할 수 있었다. 이들 기초 검증 결과들은 추후 초음속 2상 물분사 플룸 유동에 적용되어 3차원 화염유도로 해석에 응용될 예정이다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2003년도 추계학술발표회
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• pp.493-496
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• 2003

이 연구는 우리나라 균열암반 대수층의 수리적 특성을 해석ㆍ평가하기 위하여 양수시험 해석해(Theis, 1935; Cooper-Jacob, 1946; Papadopulos-Cooper, 1967; Hantush, 1962a,b; Moench, 1985; Hantush-Jacob, 1955) 및 일반화 방사상 유동 모델을 이용하여 균열암반 대수층(화강암, 화산암, 변성암, 백악기퇴적암, 제3기 퇴적암에 굴착된 100개 조사공)에서 수행되어진 양수시험으로부터 얻은 122개의 양수시험자료(수위강하 자료)를 분석하였다. AQTESOLV 전산프로그램을 이용한 양수시험자료 분석에 의하면, 122개 자료중 86개(71%)의 자료들이 이 연구에 사용된 해석해와 일치하며, 양수시험자료 해석해 중에 누수(leaky) 및 경계조건(boundary condition)을 고려한 해석해들이 53개(43%)로 가장 많이 나타났다. 그러므로, 양수시험자료의 해석은 균열암반 대수층의 수리지질학적 특성에 적합한 개념모델의 설정이 중요하다. 일반화 방사상 유동(GRF)모델을 적용해보면, 122개의 자료중 77개(63%)의 자료들이 Barker(1988)의 표준곡선에 의한 차원(1.1차원-2.9차원)을 보여준다. 이중 44.2%에 해당하는 39개 자료가 1.1차원과 1.9차원 사이의 분할 유동차원을 보여주는 반면에 26개(6.5%)만이 Theis 이론에 맞는 2차원의 방사상 흐름을 보여주며, 38개(49.3%)는 2.1차원에서 2.9차원에 속한다. 따라서 우리나라 균열암반 대수층에서 지하수 유동은 대부분 분할차원의 유동을 보여주는 것으로 평가된다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회
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• pp.1521-1522
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• 2011

뇌임펄스에 의한 절연유체 내 절연파괴 현상은 스트리머 채널에서의 유체유동과 기체유동이 동시에 발생한다. 스트리머 개시와 동시에 발생하는 기포들은 절연파괴에 직접적인 영향을 미치며 이를 모의해석하기위해서 2상유동이 고려되어야한다. 2상유동이 고려된 뇌임펄스 응답 유한요소해석은 전계에 의한 푸아송 방정식과 전자, 양이온, 음이온에 대한 전하연속방정식으로 구성되며 전계 방출과 열전자 방출효과를 경계조건으로 부여하였다. 기체 전리현상은 타운젠트 이론을 도입하였으며, 유체 전리현상은 제너 이온화 모델을 도입하여 수학적 모델링을 통한 2상유동으로 결합하였다. IEC standard #60897의 표준규격에 따라 침-구형 전극을 설계하였고 2차원 축대칭 간략화모델에 적용하여 실험적 결과와 비교분석함으로써 신뢰할 수 있는 수치해석기법이 제시되었다.

• 대한기계학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.1313-1320
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• 1993

본 연구에서는 가시화가 가능한 상승부를 가진 개방된2상 자연순환 회로를 설치하여 각 운전 조건에 따른 순환 유동 특성을 살펴보았다. 즉, 가열량 증가에 따 른 상승부에서의 2상 유동 양식의 변화를 관찰하였고 동시에 가열기 입구 과냉 액체의 순환 유속 및 상승부의 기공률(void fraction)을 측정하였다. 또한 가열기 입구 및 출구에 설치된 밸브의 마찰저항, 가열기 입구 액체의 과냉 정도, 그리고 충전수위등이 전반적인 유동특성에 미치는 영향을 연구하였다.