• 해양환경안전학회지
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• 제24권5호
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• pp.611-618
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• 2018

본 연구에서는 이수의 유동 특성을 분석하기 위한 기초 연구로서 상용 코드인 ANSYS CFX 14.5를 이용하여 고체-액체 2상 유동에 대한 수치해석적 연구를 수행하였다. 고체-액체 2상 유동 현상을 모사하기 위해서 균질류 모델과 분리류 모델을 사용하였다. 분리류 모델에서는 Gidaspow의 항력모델을 적용하였으며, 고체 입자에 운동 이론 모델을 적용하였다. 기존의 실험 결과를 기반으로 본 연구에서 사용한 수치해석 모델의 유효성을 검토하였으며, 수치해석은 직경 54.9 mm, 길이 3 m의 수평관에서 체적 분율 0.1~0.5, 속도 1~5 m/s 범위에서 수행되었다. 그리고 압력강하와 고체 입자의 체적 분율 분포를 확인하였으며, 압력강하는 균질류 모델과 분리류 모델이 각각 MAE 17.04 %, 8.98 % 이내에서 실험결과를 잘 예측하였다. 관의 하부에서 높은 체적 분율이 나타나며, 상부로 갈수록 체적 분율은 감소하였다. 그리고 속도가 증가할수록 높이 변화에 따른 체적 분율 분포의 변화는 감소하였으며, 수치해석 결과는 이러한 유동 특성을 잘 예측하였다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제6권2호
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• pp.119-128
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• 2008

본 연구에서는 사용후핵연료 회수성과 처분밀도를 향상시킨 새로운 CANDU 사용후핵 연료처분시스템의 열해석을 수행하였다. 제안된 CANDU 사용후핵연료 처분방식 에서는 사용후핵연료의 회수성을 향상시키기 위해 일정 기간 동안 터널에 자연대류를 이용하여 저장하며, 처분밀도 향상을 위해 개선된 CAHDU 사용후핵연료 처분용기를 이용하고 있다. 제안된 CANDU 사용후핵연료 처분방식의 열적 안전성을 검토하고자 ANSYS 10.0 CFX 코드를 사용하여 시스템 전체의 정상상태 열 해석을 2단계로 나누어 수행하였다. 1단계에서는 터널간격이 처분터널 내부 온도에 미치는 영향을 분석하기 위해 터널 간격에 따른 처분터널 내벽온도 변화를 계산하였다. 계산 결과 99%의 붕괴열이 대류에 의해 냉각되는 것을 확인하였고, 이로 인해 터널 간격은 처분터널 내부 온도에 거의 영향을 주지 않았다. 2단계 계산에서는 터널간격 60 m에서 환기 설비를 고려한 처분터널의 내벽온도를 계산하였고, 이 결과는 처분터널 내부 처분용기의 표면온도를 구하기 위해 사용되었다. 계산결과, 처분용기의 표면온도는 최대 $119^{\circ}C$, 평균 $79.9^{\circ}C$로 계산되었다. 처분용기 최대온도에 따른 처분용기 내부 바스켓 피복재 최대온도는 $140.9^{\circ}C$로 계산하였으며, 이는 피복재 열적 특성을 고려하였을 때 충분한 열적 안전성을 가지고 있다고 판단되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권9호
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• pp.126-132
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• 2016

본 연구는 전산유체역학 기법을 이용하여 수소 생산 플랜트의 개질 튜브 공정가스와 버너 가스 온도에 따른 화학반응과 열변형 특성을 분석한다. 개질로 내부의 온도는 약 800 K 내지 1000 K 이상으로 고온으로 유지되기 때문에 튜브의 열변형 문제가 심각하게 발생할 수 있다. 따라서 개질로의 구조건전성을 평가하고 안정된 생산력을 가진 장비를 운영하기 위해서 반응과 열변형 특성에 대한 이해는 필수적이다. 본 연구는 상용 전산해석 코드(ANSYS Fluent/Mechanical V.13.0)를 사용하여, 대류, 전도 및 복사 열전달을 포함한 복합 열전달과 난류유동을 3차원적으로 해석하였다. 특히, 열유동 특성에 따른 연성해석(Fluid-Solid Interaction: FSI)를 수행하였으며 고온 버너가스와 공정가스 운전조건에 따른 반응 특성과 열변형 변화를 분석하였다. 수치해석 결과, 개질 공정가스와 버너 가스의 주입온도가 각각 200 K 감소하면, 수소생성량은 최대 약 4 배, 최소 약 2 배 감소한다. 또한, 공정가스와 버너 가스의 주입온도에 따라 열변형은 최대 약 20%, 최소 약 15% 감소한다.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제27권1호
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• pp.101-109
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• 2018

실험과 유한요소코드를 이용한 수치해석은 폭발 하중에 의한 구조거동을 이해하는 유용한 방법이다. 그러나 내부폭발에 의한 철근콘크리트 구조물 거동에 대한 유한요소해석 결과와 실험적 검증에 대한 자료는 극히 드물다. 이 논문에서는 내부폭발에 의한 철근콘크리트 구조물 거동을 수치해석과 실험적으로 연구하였다. 방 하나짜리 축소형 콘크리트 내력벽 건물 중심에서 TNT가 기폭되는 상황을 고려하였다. 내부 폭풍압 분포와 철근콘크리트 벽 거동 분석은 유한요소 해석 코드인 ANSYS AUTODYN을 사용하였다. 수치해석과 실험을 비교한 결과 방 내부 세 곳에서 측정한 폭풍압과 두 벽 중심의 변위, 네 벽의 파손형태가 유사하게 나타났다. 또한 내부폭발 시 구조부재 거동에 대한 수치해석의 타당성과 정당성을 구조적 피해평가 측면에서 논의한 결과, 해석과 실험에서 같은 파손으로 평가되었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권3호
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• pp.30-35
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• 2021

본 연구는 다양한 가이드 핀 구조와 경계 파라미터가 폐열 회수 열전발전용 열교환기의 열적 성능에 미치는 영향에 대하여 다룬다. 가이드 핀 구조의 영향을 확인하기 위하여 ANSYS 19.1 소프트웨어를 사용하여 핀이 없는 유형, 삼각형 핀, 원형 핀, 원형 핀과 삼각 핀 조합 열교환기의 열전달율 및 압력 강하 특성을 수치해석 하였다. 원형 핀과 삼각 핀 조합 열교환기는 핀이 없는 열교환기, 원형 핀 또는 삼각 핀이 있는 원형 핀 또는 삼각 핀 열교환기와 비교하여 각각 27.0%, 5.2% 및 1.5% 높은 열전달율을 나타내었다. 그리고 복합 핀 열교환기의 압력강하는 핀이 없는 열교환기와 비교하여 28.3% 높았지만, 복합 핀 열교환기와 비교하여 9.2% 및 10.5% 낮은 압력강하 특성을 나타내었다. 최적모델로서 복합 핀 열교환기는 최대 고온 가스 및 냉각수 질량 유량, 최고 고온 가스 온도 그리고 최저 냉각수 온도 조건에서 최대 열전달율 5664.9 W 및 최대 압력강하 1454.02 Pa을 나타내었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제33권8호
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• pp.1170-1179
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• 2009

본 연구의 목적은 수평축 풍력터빈인 NREL Phase VI를 대상으로 ANSYS FLUENT에서 제공하는 LES와 FW-H 상사식을 이용하여 풍력발전기로부터 방사되는 저주파 공력소음을 수치적으로 예측하는 것이다. 풍력발전기 공력소음에 관한 어떠한 실험적 자료가 존재하지 않으므로, 먼저 정격풍속에서 토크와 출력 등의 공력성능 수치결과를 실험결과와 비교하여 소음원 예측의 타당성을 검증한 후, 풍속 변화에 따른 공력소음 특성을 분석하였다. 그 결과 수치성능결과는 약0.8%이내에서 실험결과와 잘 일치하였다. 풍속이 증가함에 따라 사극자와 이극자에 의한 총음압레벨은 증가하는 경향을 나타내었다. 또한 풍력터빈 허브중심으로부터 거리가 증가함에 따라 원방에서는 $r^{-1}$, 근방에서는 $r^{-2}$에 비례하여 증가하는 것으로 나타났다. 그리고 거리가 두배 증가함에 따른 총음압레벨은 약 6dB 감소하였다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제14권1호
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• pp.30-45
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• 2013

The present work focuses on the unsteady aerodynamics and aeroelastic properties of a small-medium sized wind-turbine blade operating under ideal conditions. A tapered/twisted blade representative of commercial blades used in an experiment setup at the National Renewable Energy Laboratory is considered. The aerodynamic loads are computed using Computational Fluid Dynamics (CFD) techniques. For this purpose, FLUENT$^{(R)}$, a commercial finite-volume code that solves the Navier-Stokes and the Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) equations, is used. Turbulence effects in the 2D simulations are modeled using the Wilcox k-w model for validation of the CFD approach. For the 3D aerodynamic simulations, in a first approximation, and considering that the intent is to present a methodology and workflow philosophy more than highly accurate turbulent simulations, the unsteady laminar Navier-Stokes equations were used to determine the unsteady loads acting on the blades. Five different blade pitch angles were considered and their aerodynamic performance compared. The structural dynamics of the flexible wind-turbine blade undergoing significant elastic displacements has been described by a nonlinear flap-lag-torsion slender-beam differential model. The aerodynamic quasi-steady forcing terms needed for the aeroelastic governing equations have been predicted through a strip-theory based on a simple 2D model, and the pertinent aerodynamic coefficients and the distribution over the blade span of the induced velocity derived using CFD. The resulting unsteady hub loads are achieved by a first space integration of the aeroelastic equations by applying the Galerkin's approach and by a time integration using a harmonic balance scheme. Comparison among two- and three- dimensional computations for the unsteady aerodynamic load, the flap, lag and torsional deflections, forces and moments are presented in the paper. Results, discussions and pertinent conclusions are outlined.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.237.1-237.1
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• 2010

Recent developments such as concern over global warming, depletion of fossil fuels and increase in energy demands by the increasing world population has eventually lead to mass production of electricity using renewable sources. Ocean contains energy in form of thermal energy and mechanical energy: thermal energy from solar radiation and mechanical energy from the waves and tides. The current paper looks at generating power using waves. The primary objective of the present study is to maximize the primary energy conversion (first stage conversion) of the base model by making some design changes. The model entire consisted of a numerical wave tank and the turbine section. The turbine section had three components; front guide nozzle, augmentation channel and the rear chamber. The augmentation channel further consisted of a front nozzle, rear nozzle and an internal fluid region representing the turbine housing. Different front guide nozzle configuration and rear chamber design were studied. As mentioned, a numerical wave tank was utilized to generate waves of desired properties and later the turbine section was integrated. The waves in the numerical wave tank were generated by a piston type wave maker which was located at the wave tank inlet. The inlet which was modeled as a plate wall which moved sinusoidally with the general function, $x=asin{\omega}t$. In addition to primary energy conversion, observation of flow characteristics, pressure and the velocity in the augmentation channel, rear chamber as well as the front guide nozzle are presented in the paper. The analysis was performed using the commercial code of the ANSYS-CFX. The base model recorded water power of 29.9 W. After making the changes, the best model obtained water power of 37.1 W which represents an increase of approximately 24% in water power and primary energy conversion.

• 한국안전학회지
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• 제35권3호
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• pp.96-104
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• 2020

The numerical simulations were conducted to investigate the thermal-fluid phenomena occurred inside the experimental apparatus during a PCCS, used to remove heat released in accidents from a containment of light water nuclear power plant, operation. Numerical simulations of the flow and heat transfer caused by wall condensation inside the containment simulation vessel (CSV), which equipped with 18 vertical heat exchanger tubes, were conducted using the commercial computational fluid dynamics (CFD) software ANSYS-CFX. Shear stress transport (SST) and the wall condensation model were used for turbulence closure and wall condensation, respectively. The simulation using the actual size of the apparatus. However, rather than simulating the whole experimental apparatus in consideration of the experimental cases, calculation resources, and calculation time, the simulation model was prepared only in CSV. Selective simulation was conducted to verify the effects of non-condensable gas(NC gas) concentration, CSV internal pressure, and wall sub-cooling conditions. First, as a result of the internal flow of CSV, it was observed that downward flow due to condensation occurred surface of the vertical tube and upward flow occurred in the distant place. Natural convection occurred actively around the heat exchanger tube. Due to this rising and falling internal flow, natural circulation occurred actively around the heat exchanger tubes. Next, in order to check the performance of built-in condensation model using according to the non-condensable gas concentration, CSV internal flow and wall sub-cooling, the heat flux values were compared with the experimental results. On average, the results were underestimated with and error of about 25%. In addition, the influence of CSV internal pressure and wall sub-cooling was small, but when the condensate was highly generated due to the low non-condensable gas concentration, the error was large compared to the experimental values. This is considered to be due to the nature of the condensation model of the CFX code. However, in spite of the limitations of CFD, it is valid to use the built-in condensation model of CFD for PCCS performance prediction from a conservative perspective.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.133-140
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• 2003

샌드위치 판은 질량에 비해 높은 강성과 강도를 갖고 있으므로 매우 효율적인 구조재로서 폭넓게 쓰이고 있다. 알루미늄 압출 샌드위치 판의 적절한 설계를 위하여는 역학적 거동 해석이 선행되어야 하나, 아직 이에 대한 연구는 미비한 상태이다. 코어가 채워져 있지 않은 중공 단면(hollow section)인 샌드위치 판의 역학적 거동 해석에는 일반적으로 상세 유한 요소 해석을 하게되나, 이는 모델링과 해석에 많은 시간이 소요된다. 본 논문에서는 트러스(truss) 형상의 심재를 갖는 샌드위치 구조 압출재를 이방성의 판으로 치환하여 해석하는 방법을 제시하였다 적절한 이방성 후판으로의 치환을 위해 등가의 강성을 평가하는 방법을 제안하였으며, 이 등가의 강성을 판 이론에 적용하여 균일 분포 하중을 받는 사변 단순지지 조건의 알루미늄 압출재에 대한 처짐과 응력에 대해 간이 해석식을 개발하였다. 아울러 상용 유한 요소 프로그램을 이용하여 계산한 결과와 비교한 결과 제시한 간이식의 높은 정도와 효율성이 입증되었다.