• 대한기계학회논문집B
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• 제39권10호
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• pp.817-824
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• 2015

본 논문은 수직 오리피스 노즐의 유동 및 물질전달 특성에 대한 실험적 연구를 목적으로 한다. 구동유체 및 부유체의 유량, 용존산소 농도 그리고 소비 전력을 측정하였으며, 고속 카메라를 이용한 직접 촬영 기법으로 수직 혼합유동의 가시화 이미지를 획득하였다. 측정자료를 이용하여 질량비, 총괄 산소전달 계수 그리고 물질전달 성능계수를 도출하였다. 구동압력이 증가하면 질량비는 약간 감소하는 반면에, 산소전달 계수와 소비전력은 증가하였다. 구동압력이 증가하고 질량비가 작아지면, 기포의 미세화가 촉진되고 확산도가 증대되기 때문에 산소 전달율이 증가하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.214-224
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• 1990

본 연구에서는 현 저자의 이전의 연구를 확장하여 균일한 열유속을 갖는 2상 기체-고체입자 위 방정식에서 축 방향의 열전달은 반경 방향의 열전달보다 작아 무시 하였으며, 복사 열전달은 기체와 입자 사이의 온도 차이가 적어 무시하였다. 방정식 중 $F_{px}$ 와 $F_{pr}$ 은 2상 사이의 상호작용에 의한 단위부피당 축방향과 반경방향 의 저항력이며, 수직관의 열전달 특성을 부하도와 상대 입자 크기 $d_{p}$/D를 변화시 켜 가면서 조사하는 것이다.다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제20권1호
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• pp.37-44
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• 2017

하나의 시스템 내에 2개 이상의 상이 다른 유체가 존재할 시에는 다상유동에 의한 복장성이 존재하며, 이는 해석의 어려움이 따른다. 두 개 이상의 상이 다른 다상유동은 유동 및 경계면에 영향을 끼치지 때문에, 불안정성과 같은 비선형 유동이 나타나게 된다. 여러 종류의 불안정성 중 레일리히-테일러 불안정성은 대표적인 예로 알려져 있다. 본 연구에서는 밀도차가 레일리히-테일러 불안정성에 미치는 영향을 조사하기 위해 다양한 Atwood 수를 선정하였으며, 초기 경계면 형상 역시 다양한 형태를 설정하고 시뮬레이션 하였다. 본 연구에서 사용된 입자법인 MPS(Moving particle simulation)은 이러한 다상유동에서 널리 쓰이지는 않았으나, 다상유동을 위한 입자간 상호 연성 모델인 자가-부력 항, 표면 장력 항과 경계면 경계 조건 항을 추가로 사용하여 수치해석이 가능하게 하였다. 본 연구에서 새로이 개발된 다상유동형 입자법을 이용하여 고려된 경우들에 대해 수치해석을 수행하였으며, 각각의 결과들을 비교 분석하였다. 또한 레일리히-테일러 불안정성에 기인한 유동의 속도를 측정하여 포텐셜 기반의 이론값과의 비교를 통해 경향성이 일치함을 알 수 있었다. 이론값과의 크기의 차는 포텐셜 기반의 이론값에서는 고려가 힘든 비선형성에 기인한다고 사료된다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제38권7호
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• pp.821-827
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• 2014

본 연구에서는 FC-72를 작동유체로 사용하여 병렬 마이크로 채널에서의 2상 유동 마찰 압력 강하를 예측하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. 병렬 마이크로 채널은 깊이 0.2 mm, 폭 0.45 mm, 길이 60 mm의 15개의 마이크로 채널로 구성되었으며, 실험은 질량유속 $152.2{\sim}584.2kg/m^2s$, 열유속 $7.5{\sim}28.3kW/m^2$ 범위에서 이루어졌다. 실험에서 얻어진 자료는 기존의 마찰 압력 강하를 예측하기 위한 상관식들과 비교 분석하였다. 기존의 상관식은 일반적으로 균질 모델과 분리류 모델을 사용한다. 본 연구에서는 분리류 모델을 사용한 기존의 상관식을 수정하여 새로운 상관식을 제안하였으며, 그 결과 Mean Absolute Error 9.6%내에서 실험 결과를 잘 예측하였다.

• 터널과지하공간
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• 제23권6호
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• pp.493-505
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• 2013

본 수치해석논문에서는 절리와 단층대를 포함한 지열저류층에 수리자극을 가할 시 수반되는 유도지진과 단층대의 변형을 개별요소법을 사용하여 모델링하였다. 수채해석기법은 2차원 입자유동코드를 기반으로 하며 수리역학적 상호작용기법과 미소파괴음의 모멘트텐서 역산알고리즘이 결합되었다. 수치해석의 주요결과로는 시공간적으로 변하는 유도지진의 분포와 규모 그리고 단층대의 변형(파괴 및 전단변위)과 주입유체압력의 시공간적 분포와의 상관관계이다. 첫 번째 수치해석으로부터 절리가 분포하는 지열저류층에서의 수리자극에 의한 유도지진의 분포는 주입유체의 점성에 상당한 영향을 받는 것으로 나타났다. 주입유체의 점성이 낮은 경우 (1 cP), 유도지진의 발생범위가 큰 것으로 나타났으며, 주입 후 발생하는 유도지진의 개수와 규모 또한 높게 나타났다. 단층대가 존재하는 지열저류층의 수리자극 모델링의 결과, 주입정의 위치가 단층대와 가까운 경우 작은 주입수 압력분포(<0.1 MPa)로도 단층대의 파괴와 전단변형을 일으킬 수 있는 것으로 나타났다. 본 논문에서 소개한 수치해석기법은 수리자극을 통한 지열저류층 개발 시 유도지진의 분포와 규모를 실제 유체주입작업전에 예측할 수 있게 함으로써 지열에너지개발 분야에서 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국추진공학회지
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• 제23권1호
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• pp.15-23
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• 2019

본 연구는 고체추진기관의 추력제어와 불필요한 연소방지를 위해 연소 중 빠른 감압을 통한 소화모델의 3차원 로켓 유동해석을 수행하였다. 핀틀을 적용하여 감압속도에 따른 연소실 유동변화와 소화과정에 대한 전산유체역학 모사를 수행하였다. 암모니움퍼클로라이트 단일 산화제를 사용하였으며, 연소 중 가스상의 온도, 압력, 연소율 등의 주요 변수의 동적 거동을 예측하였다. 초기압력 7 MPa에서 감압 후 최종 압력 2.5 MPa로 약 -912 MPa/s로 감압 시, 연소실의 동적 거동을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제12권5호
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• pp.1130-1137
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• 1988

본 연구에서는 증발분출냉각장치의 설계 및 이의 응용을 위하여 두께가 비교 적 두꺼운(120mm) 다공물질층을 모델로 사용하여 증발분출냉각에 관한 열전달특성을 실험적으로 조사하였다. 실험은 열과 유체의 흐름이 1차원 정상상태에 대하여 증발 영역의 발생과 그 길이 및 상변화위치, 그리고 다공물질층의 표면온도등에 영향을 미 치는 인자들을 조사하며, 아울러 냉각수의 상변화시 다공층내 냉각수 유동의 안정성 여부를 관찰하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권6호
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• pp.72-83
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• 2018

본 연구에서는 단일 전단 동축 분사기를 이용한 수소 로켓 연소기의 전산유체 해석을 수행하였다. 2차원 축대칭 형상에서 난류연소 해석을 위해 hybrid RANS/LES 난류모델을 적용하였다. 적합한 해석기법을 찾기 위해 3가지 화학 반응기구, 3가지 고해상도 기법 및 3단계 격자해상도 조합을 비교하였다. 벽면 열유속을 실험결과와 비교하여 해석 성능을 살펴보았으며, 유동장 결과 분석으로 동축 분사기를 가지는 로켓 연소기의 난류연소특성을 살펴볼 수 있었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권7호
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• pp.702-708
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• 2015

본 연구에서는 FC-72를 작동 유체로 사용하여 이상 유동 비등에 관한 실험을 수행하였다. 마이크로 채널은 깊이 0.2mm, 폭 0.45mm, 길이 60mm 그리고 채널의 개수는 15개로 구성되었다. 실험은 질량유속과 열유속 각각 $200-400kg/m^2s$, $5.6-49.0kW/m^2$ 범위와 증기 건도 0.02-0.93 범위에서 수행되었다. 실험 결과에 따르면 낮은 건도(x<0.2)영역에서는 핵비등에 의한 열전달이 지배적으로 작용하며, 그 이상의 증기 건도 영역에서는 핵비등과 강제 대류 비등의 영향이 복합적으로 작용하는 것으로 나타났다. 핵비등과 강제 대류 비등은 각각 비등수와 대류수에 관한 함수로 표현할 수 있으며, 실험에서 얻어진 열전달 계수는 기존의 상관식에 의한 열전달 계수와 비교하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제34권11호
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• pp.772-779
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• 2012

본 연구에서는 원뿔형으로 개발된 미세기포형 산기관의 성능향상을 위하여 운용적 측면에서 실험과 전산모사적 방법을 이용하였다. 산기관 잠김깊이의 변화에 대해 성능실험이 용이한 실증 규모의 타워형 생물반응기에 산기관을 장착하여, 잠김깊이가 표준산소전달계수($K_{L}a_{20}$) 및 표준산소전달효율(SOTE) 등 산소전달 성능에 미치는 영향을 실험적으로 연구하였다. 또한, 2상 유동에 관한 유체역학적 전산모사를 이용하여 산기관 수와 잠김깊이에 대한 유동현상을 파악함으로써 산소전달 성능변화에 대한 원인을 규명하였다. 산소전달 성능실험결과, 산기관의 잠김깊이를 6 m에서 12 m로 증가시킴에 따라 표준산소 전달계수는 7% 증가하였으나 표준산소전달효율은 39~72% (5.6 %/m)로 대폭 상승하였다. 유동 해석결과, 산기관의 수가 증가함에 따라 공기 체적분율 및 공기와 시험수의 유속 모두 증가하였으며, 공기와 시험수의 유속 경향은 유사하게 나타났다. 잠김깊이가 증가함에 따라서 공기 체적분율, 공기 및 시험수의 유속은 조금씩 감소하는 경향을 나타냈다. 선회 병류유동은 기포류의 확산과 상승속도를 결정하는 주요 인자로서 선회강도가 과도하게 큰 경우에는 기포 체류시간과 체류량이 감소되므로 산소전달 성능을 저하를 예측할 수 있었다.