• 대한기계학회논문집B
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• 제21권10호
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• pp.1273-1283
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• 1997

Experiments of shock wave/turbulent boundary layer interaction were conducted by using a supersonic wind tunnel. Nominal Mach number was varied in the range of 1.6 to 3.0 by means of different nozzles. The objective of the present study is to investigate the effects of boundary layer flow bleed on the interaction flow field in a straight tube. Two-dimensional slits were installed on the tube walls to bleed the turbulent boundary layer flows. The bleed flows were measured by an orifice. The ratio of the bleed mass flow to main mass flow was controlled within the range of 11 per cent. The wall pressures were measured by the flush mounted transducers and Schlieren optical observations were made for almost all of the experiments. The results show that the boundary layer flow bleed reduces the multiple shock waves to a strong normal shock wave. For the design Mach number of 1.6, it was found that the normal shock wave at the position of the silt was resulted from the main flow choking due to the suction of the boundary layer flow.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제22회 춘계학술대회논문집
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• pp.34-40
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• 2004

Two different type scramjet models with side-wall compression and top-wall compression inlets have been tested in HPTF (Hypersonic Propulsion Test Facility) under the experimental conditions of Mach number 5.8, total temperature 1700K, total pressure 4.5㎫ and mass flow rate 3.5kg/s. The liquid kerosene was used as main fuel for the scramjets. In order to get fast ignition in the combustor, a small amount of hydrogen was used as a pilot. A strut with alternative tail was employed for increasing the compression ratio and for mixing enhancement in the side-wall compression case. Recessed cavities were used as a flameholder for combustion stability. The combustion efficiency was estimated by one dimensional theory. The uniformity of the facility nozzle flow was verified by a scanning pitot rake. The experimental results showed that the kerosene fuel was successfully ignited and stable combustion was achieved for both scramjet models. However the thrusts were still less than the model drags due to the low combustion efficiencies.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제50권3호
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• pp.368-378
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• 2018

Understanding of turbulent flow in the reactor coolant pump (RCP) is a premise of the optimal design of the RCP. Flow structures in the RCP, in view of the specially devised spherical casing, are more complicated than those associated with conventional pumps. Hitherto, knowledge of the flow characteristics of the RCP has been far from sufficient. Research into the nonintrusive measurement of the internal flow of the RCP has rarely been reported. In the present study, flow measurement using particle image velocimetry is implemented to reveal flow features of the RCP model. Velocity and vorticity distributions in the diffuser and spherical casing are obtained. The results illuminate the complexity of the flows in the RCP. Near the lower end of the discharge nozzle, three-dimensional swirling flows and flow separation are evident. In the diffuser, the imparity of the velocity profile with respect to different axial cross sections is verified, and the velocity increases gradually from the shroud to the hub. In the casing, velocity distribution is nonuniform over the circumferential direction. Vortices shed consistently from the diffuser blade trailing edge. The experimental results lend sound support for the optimal design of the RCP and provide validation of relevant numerical algorithms.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.1-10
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• 2022

본 연구에서는 저유속 조건에서도 발전이 가능한 수평 2열 쉬라우드 조류에너지 변환장치를 개발하였다. 쉬라우드 시스템의 형상을 결정하기 위해 3차원 수치모의 실험을 수행하였으며, 1/6 축소모형을 제작하여 수리모형 실험을 수행하였다. 수리모형 실험은 4가지 유속 조건하에서 수행하였으며, 각각의 실험 케이스별로 유속, 토크 및 RPM을 계측하였다. 수치모의 실험 결과, 노즐을 통과한 유속은 실린더에서 약 2~3배 유속이 증폭되는 것을 확인하였으며, 연장비가 2:1일 때, 가장 높은 유속 증폭율을 보였다. 또한 노즐과 실린더의 직경비는 1.5:1일 때 유속이 2.8배 증가하는 것으로 나타났다. 한편 수리모형 실험 결과, TSR이 1.75~2 일 때, 0.32~0.34의 출력 성능을 보이는 것으로 나타났다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제30권6호
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• pp.242-252
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• 2018

진동수주형의 파력발전구조물(OWC-WEC)는 파랑에너지 흡수장치 중에 가장 효율적인 것으로 알려져 있다. 이 장치는 공기실 내부에서 해수면의 상 하운동을 공기흐름으로 변환하고, Wells 터빈으로 대표되는 터빈의 구동력으로부터 전기에너지가 생산된다. 따라서, 높은 전기에너지를 얻기 위해서는 공기실 내부에서의 수면변동에 피스톤모드의 공진을 유발시켜 수면진동을 증폭시킬 필요가 있다. 본 연구에서는 해수소통구를 구비한 신형식의 OWC-WEC를 상정하고, 구조물에 의한 파랑변형, 공기실 내에서 수면변동과 노즐에서 공기유출속도 및 해수소통구에서 해수흐름속도를 수치해석적으로 상세히 평가한다. 수치해석모델은 Navier-Stokes solver의 혼상류해석기법에 기초한 공개 CFD code인 OLAFLOW 모델을 적용하며, 모델의 타당성을 검증하기 위하여 기존의 실험결과 및 수치해석결과와를 비교 논의한다. 본 연구의 범위 내에서 Ursell수가 커질수록 노즐에서 공기흐름속도가 증가하며, 공기실 내부에서 외부로 유출되는 공기속도가 외부에서 공기실 내부로 유입되는 공기속도보다 더 크다 등의 중요한 사실을 알 수 있었다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제18권1호
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• pp.53-63
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• 2024

액체 로켓 엔진의 작동 신뢰성 확보를 위하여 높은 효율과 점화 성능을 가진 점화기가 필수적이다. 본 연구에서는 450 N급 메탄-산소 액체 로켓 엔진에 사용할 수 있는 스파크 토치 방식의 점화기를 개발하였으며, 이를 위해 수치해석, 제작 및 검증을 수행하였다. 구체적으로, 점화 성능 확보를 위해 점화기 출구에서의 엔탈피를 최대화하도록 질량 유량, 노즐 면적비, 연료-산화제 혼합비 및 세장비를 설계변수로 설정하고 파라메트릭 해석을 수행하였으며, 3차원 반응 유동 수치해석을 통해 출구 열량을 산출하였다. 나아가, 도출된 설계를 바탕으로 점화기를 제작하여 연소 실험을 수행하였으며, 안전을 고려하여 설정한 최대 압력 이내에서 수치해석 결과에 부합하는 점화 성능 확보가 가능한 것으로 확인되었다. 본 연구를 통해 설계 및 제작한 점화기는 차후 소형 우주발사체 상단 엔진 등 실제 추진 시스템 구성에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권10호
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• pp.1115-1130
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• 2012

최근 원자로 압력용기 상부헤드 관통노즐 J-groove 용접부 주변에서 균열로 인한 냉각수 누출사고가 발행하고 있다. 이러한 사고의 원인은 용접에 의한 인장잔류응력, 농축된 붕산수 및 응력부식에 민감한 재료로 인한 일차수응력부식균열(PWSCC : primary water stress corrosion cracking)인 것으로 판명되었다. PWSCC 평가는 원자로 건전성 평가의 주요 관심사로서 용접에 의해 발생되는 잔류응력을 정확하게 예측함으로써 가능하다. 본 연구에서는 유한요소해석을 이용하여 국내 원자로의 일반적인 J-groove 용접부의 해석절차를 소개하고, 용접해석 관련 변수의 민감도 해석을 통해 잔류응력 예측기법을 제시하고자 한다. 이를 위해 2 차원 및 3 차원 요한요소해석 방법을 바탕으로 변수 민감도 해석을 수행하였으며, 기존 연구결과와 비교를 통해 해석절차 및 방법의 유용성을 검정하였다.

• 청정기술
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• 제27권1호
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• pp.61-68
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• 2021

선택적 촉매 혼합법은 대용량의 화력 발전시스템에서 질소산화물을 제거하는 방법으로 많이 사용되고 있다. 분사된 암모니아와 유입된 배기가스의 균일한 혼합은 촉매 층에서의 탈질 환원 과정에서 매우 중요하다. 본 연구에서는 탈질설비의 암모니아 분사시스템 설계과정에 전산해석 기법을 적용하였다. 적용 모델은 현재 가동되고 있는 800 MW급 석탄 화력 발전소의 탈질설비이다. 유동 해석 범위는 암모니아 분사 시스템 입구에서 촉매 층 후단부이다. 2차원 유동장을 선택하였고 비압축성으로 가정하였다. 상용 소프트웨어인 ANSYS-Fluent를 사용하여 정상 상태의 난류 유동을 해석하였다. 설계 변수로는 암모니아 분사 시스템에서의 노즐 배치 간극과 분사 유량으로 4가지 경우에 대해 결과를 분석하였다. 촉매 층 입구에서의 몰 비에 의한 평균제곱근오차 값을 최적화 변수로 선정하였고 실험계획법을 기반으로 한 최적화 알고리즘을 도입하였다. 노즐 피치와 유량을 동시에 조절한 경우가 유동 균일성 관점에서 가장 우수하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권8호
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• pp.64-71
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• 2004

측 추력(Lateral Jet)을 이용하여 자세를 제어하는 미사일 주위의 초음속 유동장 해석을 위하여 삼차원 Navier-Stokes 코드 (AADL3D)를 개발하고, 이를 이용한 수치해석 연구를 수행하였다. 분출 제트 압력, 분출 마하수 등을 포함하는 제트의 유동특성이 미사일에 미치는 수직력 및 피칭모멘트에 대한 영향을 알아보기 위한 사례연구를 수행하였으며, 공력 해석 결과 제트의 분출 압력과 분출 마하수 변화에 따른 서로 다른 수직력과 모멘트 변화 양상 및 그 원인을 확인할 수 있었다. 또한 대부분의 수직력 손실과 피칭모멘트 발생은 노즐 후방의 저압영역에 의한 것이며, 동일한 제트 추력일지라도 분출 마하수가 큰 경우가 분출 압력이 큰 경우보다 모멘트 발생 최소화에 유리함을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권8호
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• pp.671-676
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• 2014

볼텍스 컵은 실린콘 웨이프 제조공정과 같이 민갑한 물체을 이송시키는 방법으로 제안되었다. 볼테스 컵의 상부에 위치한 노즐을 통해 공기를 공급하면 내부 실린더에서 큰 선회유동이 생성된다. 공기는 볼텍스 컵과 바닥면 사이의 틈새로 빠져나가면서 흡입압력을 생성시키고 물체를 들어 올릴 수 있게 된다. 본 논문에서는 볼텍스 컵에 관한 3차원 유동 해석을 통해 실험 결과와 해석 결과를 비교하여 해석의 신뢰성을 확인하였다. 그리고 볼텍스 컵의 길이 변화와 형상 변화를 주어 해석을 통해 흡입 압력 생성에 영향을 미치는 정도를 분석하였고, 볼텍스 컵 형상의 최적 조건을 제시하였다.