• 대한기계학회논문집B
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• 제37권11호
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• pp.991-998
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• 2013

본 연구에서는 $6Ra=10^6$ 일 때, 사각 밀폐계 내부에 고온의 원형 실린더가 존재하는 자연대류에 대한 수치해석을 수행하였다. 밀폐계는 상부 벽면을 통해 냉각되고 양측 벽면과 고온의 국소 영역을 제외한 하부 벽면은 단열 조건이다. 하부 벽면에서 고온 영역이 차지하는 비를 w 로 정의 하였다. 반경이 밀폐계 한 변의 길이의 0.2 배인 원형 실린더를 구현하기 위해 유한체적법(FVM)에 기초한 가상 경계법(IBM)을 사용하였다. 본 연구에서는 w 가 고온의 원형 실린더를 갖는 밀폐계 내부의 자연대류에 미치는 영향을 $10^6$의 Rayleigh 수에 대해 2 차원 해를 구하였다. $10^6$의 Rayleigh 수에서는 유동장과 온도장은 시간에 따라 변하는 특성을 보였다.

• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.10-13
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• 2015

High-temperature superconducting coated conductors (HTS-CCs) are good candidates for resistive superconducting fault current limiter (RSFCL) applications. However, the high current density they can carry and their low thermal diffusivity expose them to the risk of thermal instability. In order to find the best compromise between stability and cost, it is important to study the heat transfer between HTS-CCs and the liquid nitrogen ($LN_2$) bath. This paper presents an experimental method to monitor in real-time the temperature of a quenched HTS-CC during a current pulse. The current and the associated voltage are measured, giving a precise knowledge of the amount of energy dissipated in the tape. These values are compared with an adiabatic numerical thermal model which takes into account heat capacity temperature dependence of the stabilizer and substrate. The result is a precise estimation of the heat transfer to the liquid nitrogen bath at each time step. Measurements were taken on a bare tape and have been repeated using increasing $Kapton^{(R)}$ insulation layers. The different heat exchange regimes can be clearly identified. This experimental method enables us to characterize the recooling process after a quench. Finally, suggestions are done to reduce the temperature increase of the tape, at a rated current and given limitation time, using different thermal insulation thicknesses.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권6호
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• pp.665-672
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• 2016

본 연구는 상전이물질이 시멘트 모르타르의 수화특성 및 강도특성에 미치는 영향을 평가하기 위하여 실시되었다. 이를 위하여 바륨 및 스트론튬계 상전이물질을 사용하였으며, 상전이물질 혼입률 1~5%에 대한 실험을 수행하였으며, 시멘트 모르타르 작업성 평가, 간이단열온도상승 실험, 압축 및 휨 강도 평가를 실시하였다. 실험결과 상전이물질의 혼입은 시멘트 모르타르의 수화열 감소에 효과적인 것으로 나타났으며, 바륨 기반 PCM을 사용할 경우 흐름성능이 다소 감소하는 것으로 나타났다. 압축 휨 강도의 경우 상전이물질의 혼입률이 증가함에 따라 감소하는 경향을 나타내었으며, PCM을 사용할 경우 혼입률에 따라 압축강도 발현추이의 변화가 발생하였다. 따라서 본 연구에서는 상전이물질이 혼입률에 따른 압축강도 추정식을 제시하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권11호
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• pp.3973-3982
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• 2023

As for two-phase flow in rectangular channels, the flow regimes especially like churn-turbulent and annular flow are significant for the physical problem like Countercurrent Flow Limitation (CCFL). In this study, the rectangular channels with cross-sections of 4 × 66 mm, 6 × 66 mm, 8 × 66 mm are adopted to investigate the flow regimes of air-water vertical upward two phase flow under adiabatic condition. The gas and liquid superficial velocities are 0 ≤ j_g ≤ 20m/s and 0.25 ≤ j_f ≤ 3m/s respectively which covering bubbly to annular flow. The flow regimes are identified by random forest algorithm and the flow regime maps are obtained. As the results, the transitional void fraction from slug to churn turbulent flow fluctuate from 0.47 to 0.58 which is significantly affected by the dimensional size of channel and flow rate. Besides, the void fraction at transitional points from churn-turbulent (slug) to annular flow are 0.66-0.67, which are independent with the gap size. Furthermore, a new criteria of slug to churn-turbulent flow is established in this study. In addition, by introducing the interfacial force model, the criteria of churn-turbulent (slug) flow to annular flow is verified.

• 에너지공학
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• 제8권2호
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• pp.224-232
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• 1999

캡슐형 잠열재를 이용한 열저장 시스템은 바닥 난방 및 건물 난방에서 매우 효과적인 시스템이다. 이러한 시스템 개발에 필수적인 요소가 열유동 매체가 순환하는 파이프 주변의 캡슐내 온도 분포와 열유동 매체의 유량 등이다. 그러므로 본 연구에서는 3차원 비정상 상태에서 Navier-Stokes 방정식, 난류모델을 비롯한 스칼라 보존 방정식을 적용하여 캡슐 블록의 온도 분포 및 파이프 내의 유동장 해석을 수행하였다. 또한 본 연구와 같이 계산 영역이 특별한 기하학적 현상을 형상(circle+square)인 문제 해결하는데 적용할 수 있는 새로운 격자 생성 기술(MBFGE/CCM)을 개발하였다. 격자계는 파이프에서 원형 격자를 이용하였고, 캡슐 블록에서 사각 격자를 이용하여 다중격자와 미세격자를 결합하여 사용하였다. 본 연구의 목적은 컴퓨터를 이용한 수치해석적 방법을 미세 캡슐을 이용한 축열보드에 적용하여 2종류의 열경계 상태에 대하여 속도와 온도분포를 계산하여 비교분석을 하는 것이다. 온도는 축열 보드의 한 쪽면은 대류면이고 다른 한쪽면은 단열면인 경우(Case 2)보다 양면 모두 단열인 경우(Case 1)일 때 더 높게 상승하였다. 온수 파이프 중심선인 Y=0 에 가까운 영역에서 Case 1과 Case 2사이에 축열 보드 내에서 온도 차이는 확연하게 나타났다. 향후 수치해석의 정확도를 높이고 축열 보드의 열전달 현상을 보다 정확히 계산하기 위해서는 위치 및 시간에 따른 정밀한 온도 측정값이 필요하고 특히 잠열재인 미세 캡슐이 상변화를 하므로 온도 변화에 따른 물질의 비열(C$_{p}$)과 열전달율(λ)을 고려한 방정식이 요구된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권2호
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• pp.249-258
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• 2005

활성탄을 흡착제로 하여 2탑 6단계의 PSA(압력 순환식 흡착) 공정을 통하여 수소/메탄(부피비로 60%/40%)의 이성분 혼합기체에서 수소를 분리하는 연구를 수행하였다. PSA 공정에서 순도 및 회수율에 영향을 미치는 흡착압력, 공급 가스 유량, P/F 비를 변수로 하여 실험과 전산모사를 수행하였다. 본 공정에서 정상 상태는 15 cycle 이후에 도달하는 것을 알 수 있었다. P/F 비와 압력이 증가하고 공급 유량이 감소할 때 수소의 순도가 증가하였고, 반면에 회수율이 감소하는 것을 알 수 있었다. PSA 공정 전산 모사와 실험을 토대로 순도와 회수율이 최대일 때 최적의 PSA 운전 조건을 정하였다. 최적의 운전 조건은 공급가스의 유량이 22 LPM이고, 흡착 압력이 11 atm이며, P/F 비는 0.10으로 나타났고, 그 결과 수소의 회수율은 75% 이상 얻어졌으며, 순도는 99% 이상의 수소를 얻을 수 있었다. 본 연구에서는 비등온 비단열 상태를 고려하였으며, LDF(linear driving force) 모델과 LRC(loading ratio correlation) 등온식을 고려하여 실험과 예상치를 비교하였다.

• International Union of Geodesy and Geophysics Korean Journal of Geophysical Research
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• 제25권1호
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• pp.57-81
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• 1997

Numerical prediction of nocturnal thermal high in summer of the 1995 near Taegu city located in a basin has been carried out by a non-hydrostatic numerical model over complex terrain through one-way double nesting technique in the Z following coordinate system. Under the prevailing westerly winds, vertical turbulent fluxes of momentum and heat over mountains for daytime hours are quite strong with a large magnitude of more than $120W/\textrm{m}^2$, but a small one of $5W/\textrm{m}^2$ at the surface of the basin. Convective boundary layer (CBL) is developed with a thickness of about 600m over the ground in the lee side of Mt. Hyungje, and extends to the edge of inland at the interface of land sea in the east. Sensible heat flux near the surface of the top of the mountain is $50W/\textrm{m}^2$, but its flux in the basin is almost zero. Convergence of sensible heat flux occurs from the ground surface toward the atmosphere in the lower layer, causing the layer over the mountain to be warmed up, but no convergance of the flux over the basin results from the significant mixing of air within the CBL. As horizontal transport of sensible heat flux from the top of the mountain toward over the basin results in the continuous accumulation of heat with time, enhancing air temperature at the surface of the basin, especially Taegu city to be higher than $39.3^{\circ}C$. Since latent heat fluxes are $270W/\textrm{m}^2$ near the top of the mountain and $300W/\textrm{m}^2$ along the slope of the mountain and the basin, evaporation of water vapor from the surface of the basin is much higher than one from the mountain and then, horizontal transport of latent heat flux is from the basin toward the mountain, showing relative humidity of 65 to 75% over the mountain to be much greater than 50% to 55% in the basin. At night, sensible heat fluxes have negative values of $-120W/\textrm{m}^2$ along the slope near the top of the mountain and $-50W/\textrm{m}^2$ at the surface of the basin, which indicate gain of heat from the lower atmosphere. Nighttime radiative cooling produces a shallow nocturnal surface inversion layer with a thickness of about 100m, which is much lower than common surface inversion layer, and lifts extremely heated air masses for daytime hours, namely, a warm pool of $34^{\circ}C$ to be isolated over the ground surface in the basin. As heat transfer from the warm pool in the lower atmosphere toward the ground of the basin occurs, the air near the surface of the basin does not much cool down, resulting in the persistence of high temperature at night, called nocturnal thermal high or tropical night. High relative humidity of 75% is found at the surface of the basin under the moderate wind, while slightly low relative humidity of 60% is along the eastern slope of the high mountain, due to adiabatic heating by the srong downslope wind. Air temperature near the surface of the basin with high moisture in the evening does not get lower than that during the day and the high temperature produces nocturnal warming situation.

• 한국자기학회지
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• 제15권4호
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• pp.236-240
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• 2005

본 연구에서는 페로스카이트 구조를 갖고 있는 란타늄 망간산화물인 $La_{1-x}Pb_{x}MnO_{3}$(x=0.1, 0.2, 0.3) 합금에 대한 연구를 수행하였다. 무엇보다도 이들 재료는 다른 계열의 재료에 비해 낮은 자기열량효과를 보이나 제조하기 쉬운 산화물이라는 것과 가격이 매우 저렴하다는 장점을 갖고 있어 유용한 자기냉각소재로서 기대가 되어지고 있는 물질이다. $LaMnO_3$ 합금에서 La을 Pb로 치환할 때 치환량에 따른 자기적 특성과 자기열량효과를 측정하였다. 자기적인 특성을 측정하기 위하여 진동시료형 자력계(VSM) 를 이용하여 자기이력곡선과 자기모멘트의 온도의존성을 측정하였고 자기열량효과의 간접적인 측정방법인 자기엔트로피변화를 측정하기 위하여 큐리온도 근처에서 외부자기장의 변화에 따른 자기모멘트의 변화를 측정하였다. 자기열랑효과의 직접적인 측정방법인 단열온도변화를 측정하기 위하여 제작한 cryostat을 이용하여 큐리온도 근처에서 외부자기장의 변화에 따른 $LaPbMnO_3$ 합금의 단열온도변화를 측정하였다. 특히, 본 연구에서는 Pb 치환량이 증가함에 따라 쌍교환작용(double-exchange interaction)이 작게 변화하여 자기엔트로피 변화를 크게 함을 알 수 있었다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제22권2호
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• pp.147-174
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• 2005

본 연구에서는 미 국립대기연구소(NCAR)의 열권-이온권 전기역학적 대순환 모델(TIEGCM)을 이용하여 행성간 자기장(IMF)의 방향과 세기 그리고 고도에 따라 여름철 남반구 고위도 하부 열권의 바람에 작용하는 운동량 강제력을 정량적으로 구하였다. 그리고 이들을 서로 비교 분석함으로써 IMF 조건과 고도에 따른 고위도 하부 열권의 풍계(wind system)를 유지시켜주는 주된 물리적인 과정을 살펴보았다. 고위도 하부 열권(<180km)에서 양($B_y$ > 0.8|$\overline{B}_z$|)또는 음($B_y$ < -0.8|$\overline{B}_z$|)의 IMF By 조건인 경우에 운동량 강제력 차이, 즉 IMF 기준치 ${\neq}$ 0 일 때와 IMF 기준치=0 일 때의 운동량 강제력 차이(difference momentum force)는 자기위도 -80$^{\circ}$에서 최대값을 가지면서 극관과 오로라 영역에 국한된 단순한 형태의 분포를 보인다. 그리고 IMF $B_z$ 성분이 양과 음일 때 강제력 차이의 세기는 비슷하지만 분포양상은 반대방향을 취한다. 한편 IMF $B_z$가 양($B_z$ > 0.3125|$\overline{B}_y$|) 또는 음($B_z$ < -0.3125|$\overline{B}_y$|)인 조건인 경우에는 강제력 차이가 아오로라(subauroral) 위도까지 분포하며 IMF $B_z$가 양 또는 음의 조건일 때 보다 복잡한 구조를 보인다. 그리고 IMF $B_z$가 음인 경우의 강제력 차이가 양인 경우보다 더 크며 반대방향으로 작용한다. 125km 보다 더 높은 고도(>125km)에서 바람차이를 결정하는 주된 강제력은 기압경도력, 전향력, 수평이류 그리고 비발산 성분이 강한 Pedersen 이온항력인 것으로 확인되었다. 고도 약 125km 에서는 이 네 가지 힘에 더불어 비회전 성분이 강한 Hall 이온향력과 극관내 의 연직 이류가 지역과 시간에 따라 바람차이의 형성에 작용한다. 한편 고도 108-125km 에서는 IMF $B_z$ 조건일 경우의 극관영역을 제외하고는 기압경도력, 전향력 그리고 Hall 이온항력이 이 고도에서의 바람차이를 유발시키는 주된 강제력으로 작용한다. 고도 108km 이하에서는 기압경도력과 전향력이 균형을 이루어 지균 운동을 유지시킨다. IMF-$\overline{B}_y$의존 MLT 평균 운동량 강제력들은 이온항력을 제외한 다른 모든 남북성분이 동서성분에 비해 더 강하게 중성대기에 작용하는 것으로 확인되었다. 108-125km의 고도에서 IMF B?가 음인 경우에 이온항력은 하강운동 및 단열압축가열과 관련된 시계방향의 온난순환(warm circulation)을 극관 내에 형성시킨다. 반면 IMF $B_y$가 양인 경우에는 극관 내에 상승운동 및 단열팽창냉각과 관련된 반시계방향의 한랭순환(cold circulation)을 형성시킨다. 이온항력은 IMF $B_z$가 음인 경우에는 새벽영역에 상승운동과 관련된 반시계방향의 한랭순환을, 반면에 IMF $B_z$가 양인 경우에는 새벽영역에 하강운동과 관련된 시계방향의 온난순환을 형성시킨다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2003년도 제20회 춘계학술대회 논문집
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• pp.91-93
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• 2003

A comprehensive numerical study is carried out to investigate for the understanding of the flow evolution and flame development in a supersonic combustor with normal injection of ncumally injecting hydrogen in airsupersonic flows. The formulation treats the complete conservation equations of mass, momentum, energy, and species concentration for a multi-component chemically reacting system. For the numerical simulation of supersonic combustion, multi-species Navier-Stokes equations and detailed chemistry of H2-Air is considered. It also accommodates a finite-rate chemical kinetics mechanism of hydrogen-air combustion GRI-Mech. 2.11[1], which consists of nine species and twenty-five reaction steps. Turbulence closure is achieved by means of a k-two-equation model (2). The governing equations are spatially discretized using a finite-volume approach, and temporally integrated by means of a second-order accurate implicit scheme (3-5).The supersonic combustor consists of a flat channel of 10 cm height and a fuel-injection slit of 0.1 cm width located at 10 cm downstream of the inlet. A cavity of 5 cm height and 20 cm width is installed at 15 cm downstream of the injection slit. A total of 936160 grids are used for the main-combustor flow passage, and 159161 grids for the cavity. The grids are clustered in the flow direction near the fuel injector and cavity, as well as in the vertical direction near the bottom wall. The no-slip and adiabatic conditions are assumed throughout the entire wall boundary. As a specific example, the inflow Mach number is assumed to be 3, and the temperature and pressure are 600 K and 0.1 MPa, respectively. Gaseous hydrogen at a temperature of 151.5 K is injected normal to the wall from a choked injector.A series of calculations were carried out by varying the fuel injection pressure from 0.5 to 1.5MPa. This amounts to changing the fuel mass flow rate or the overall equivalence ratio for different operating regimes. Figure 1 shows the instantaneous temperature fields in the supersonic combustor at four different conditions. The dark blue region represents the hot burned gases. At the fuel injection pressure of 0.5 MPa, the flame is stably anchored, but the flow field exhibits a high-amplitude oscillation. At the fuel injection pressure of 1.0 MPa, the Mach reflection occurs ahead of the injector. The interaction between the incoming air and the injection flow becomes much more complex, and the fuel/air mixing is strongly enhanced. The Mach reflection oscillates and results in a strong fluctuation in the combustor wall pressure. At the fuel injection pressure of 1.5MPa, the flow inside the combustor becomes nearly choked and the Mach reflection is displaced forward. The leading shock wave moves slowly toward the inlet, and eventually causes the combustor-upstart due to the thermal choking. The cavity appears to play a secondary role in driving the flow unsteadiness, in spite of its influence on the fuel/air mixing and flame evolution. Further investigation is necessary on this issue. The present study features detailed resolution of the flow and flame dynamics in the combustor, which was not typically available in most of the previous works. In particular, the oscillatory flow characteristics are captured at a scale sufficient to identify the underlying physical mechanisms. Much of the flow unsteadiness is not related to the cavity, but rather to the intrinsic unsteadiness in the flowfield, as also shown experimentally by Ben-Yakar et al. [6], The interactions between the unsteady flow and flame evolution may cause a large excursion of flow oscillation. The work appears to be the first of its kind in the numerical study of combustion oscillations in a supersonic combustor, although a similar phenomenon was previously reported experimentally. A more comprehensive discussion will be given in the final paper presented at the colloquium.