• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제34권4호
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• pp.119-127
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• 2022

본 연구에서는 테트라포드로 피복된 경사식 마운드 위의 직립벽에 작용하는 충격쇄파압을 쇄파 형태에 따라 구분하기 위해 규칙파를 생성하고 충돌 직전의 유속장과 기포분율을 측정하였다. 유속장 측정을 위해 쇄파 중 발생하는 기포의 움직임을 추적하는 기포영상유속계를 사용하고 기포분율 측정을 위해 복합파고계 기법(Na and Son, 2021)을 활용하였다. 측정된 입사파의 주기가 짧을수록 최대평균유속은 사면에서 파속에 비해 적은 감소율을 보였지만 파랑이 사면을 따라 진행하며 쇄파가 더 빨리 발생하여 기포분율이 증가하였고 결과적으로 중복파압형태의 파압이 작용하였다. 주기가 큰 실험파의 경우 충돌 전 유입되는 공기가 적어 flip-through 형태(Cooker and Peregrine, 1991)의 흐름양상을 보였고, 파압이 급격하게 증가함을 확인할 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권12호
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• pp.929-936
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• 2013

DAF (Dissolved air flotation) 공정에서 공기포화장치(Saturator)와 미세기포 발생노즐은 미세기포 형성에 중요한 영향을 미치는 장치이다. 미세기포 발생 효율을 증가시키기 위해서는 공기포화장치 용기 안에서 기-액 접촉 효율을 증가시키고, 미세기포 발생노즐까지 이송 배관 내 압력을 일정하게 유지해 주어야 한다. 본 연구에서는 공기포화장치 내 순환수 유입 분사노즐과 포화수 이송 배관, 미세기포 발생노즐에 의한 미세기포 발생에 미치는 영향을 공기체적법과 기포 크기, 기포의 잔류시간 측정을 통해 비교해 보았다. 순환수 유입 분사노즐을 설치하고, 포화수의 이송 배관 내 압력손실이 발생하지 않는 구조, 미세기포 발생노즐의 통과유속을 증가시킬 경우 미세기포 발생 성능이 증가하였다.

• 한국가시화정보학회지
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• 제19권1호
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• pp.36-42
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• 2021

This study measured the velocity of magnetic particles inside the power generation using external heat sources. Single Plane Illumination Microscopy (SPIM) was used to measure magnetic particles that are simultaneously affected by bubbly flow and magnetic field. It has the advantage of reducing errors due to particle superposition by illuminating the thin light sheet. The hydraulic diameter of the power generation is 3mm. Its surface is covered with a coil with a diameter of 0.3 mm. The average diameter of a magnetic particle is 200nm. The excitation and emission wavelengths are 530 and 650nm, respectively. In order to find out the flow characteristics, a total of four velocity fields were calculated in wide and narrow gap air bubbles, between the wall and the air bubble and just below the air bubble. Magnetic particles showed up to 8.59% velocity reduction in the wide gap between air bubbles due to external magnetic field.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.77.1-77.1
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• 2011

슬러리 기포탑 반응기는 열 및 물질 전달의 용이성, 낮은 운전비용 및 장치의 간단성의 장점을 가지고 있어서 Fischer-Tropsch 반응, bio-reaction 등에 많이 응용되고 있다. 특히, 반응물은 기체 상태로 반응기에 투입이 되는데, 이 기포입자의 상승하는 힘을 바탕으로 기상/액상/고상이 균일하게 혼합되게 된다. 많은 연구자들이 이러한 기포탑 반응기의 성능을 개선하고자, 다양한 반응기 디자인에 대하여 보고하고 있다. 특히 반응기 내부에 tray를 설치함으로써, 기포 포집율을 증진시기고 액상의 역류를 최소화시키는 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는, 다양한 기공크기를 갖는 tray를 활용함으로써 높이에 따른 기포 포집율의 변화 및 반응기 내에 기포 입자의 거동 특성에 대하여 살펴보았다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제35권6호
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• pp.1703-1705
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• 2014

Bubble column reactors are considered the reactor of choice for numerous applications including oxidation, hydrogenation, waste water treatment, and Fischer-Tropsch (FT) synthesis. They are widely used in a variety of industrial applications for carrying out gas-liquid and gas-liquid-solid reactions. In this paper, the computational fluid dynamics (CFD) model is used for predicting the gas holdup and its distribution along radial and axial direction are presented. Gas holdup increases linearly with increase in gas velocity. Gas bubbles tends to concentrate more towards the center of the column and follows a wavy path.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권4호
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• pp.516-521
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• 2014

고점성이며 낮은 표면장력 매체로 구성된 기포탑에서 축방향 국부 열전달 계수와 총괄 열전달 계수에 대해 고찰하였다. 기체공탑유속(0.02~0.10 m/s), 액체 점도($0.1{\sim}0.3Pa{\cdot}s$) 그리고 액체 표면장력($66.1{\sim}72.9{\times}10^{-3}N/m$)이 국부 및 총괄 열전달 계수에 미치는 영향을 검토하였다. 열전달 영역은 기포탑 내부 열원과 기포탑 간의 열전달계로 구성하였다. 즉, 기포탑의 중앙에 수직 열원을 설치하여 내부 열원으로 하였다. 열전달 계수는 주어진 운전조건에서 열원에 제공되는 열량과 내부 열원과 기포탑 간의 온도차를 연속적으로 측정하여 결정하였다. 국부 열전달 계수는 기체공탑유속이 증가함에 따라 증가하였으나 기체 분산판으로 부터의 축방향 거리가 증가함에 따라, 액체의 표면장력이 증가함에 따라 감소하였다. 총괄 열전달 계수는 기체공탑유속이 증가함에 따라 증가하였으나 액상의 점도와 표면장력이 증가함에 따라서는 감소하였다. 총괄 열전달 계수는 기체공탑유속, 액상의 점도와 표면장력의 함수로 상관계수 0.91의 상관식을 얻을 수 있었으며 넛셀 수, 레이놀즈 수, 플란틀 수 그리고 웨버 수의 함수로 상관계수 0.92의 상관식으로 나타낼 수 있었다. $$h=2502U^{0.236}_{G}{\mu}^{-0.250}_{L}{\sigma}^{-0.028}_L$$ $$Nu=325Re^{0.180}Pr^{-0.067}We^{0.028}$$.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 추계학술대회
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• pp.1460-1465
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• 2004

Flow patterns around a rotating circular cylinder having square dimpled surface were visualized by the hydrogen bubble technique at velocity ratios from a=0 to 4.8 and Reynolds number of $Re=1.0{\times}10^{4}$. The wake region of the cylinder was reduced as the velocity ratios increase and was smaller than that of the smooth cylinder without dimples at the same velocity ratio. The hydrodynamic characteristics on the cylinder was investigated by measuring of lift and drag at velocity ratios from a=0 to 4.1 and Reynolds number from $Re=1.2{\times}10^{4}$ to $Re=2.0{\times}10^{4}$. As the velocity ratios increase, the average lift and drag coefficients were increased and at the same velocity ratio, the average lift was larger but the average drag was smaller than that of the smooth cylinder.

• 대한기계학회논문집B
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• 제28권4호
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• pp.486-492
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• 2004

Flow patterns around a rotating circular cylinder having square dimpled surface were visualized by the hydrogen bubble technique at velocity ratios from a=0 to 4.8 and Reynolds number of Re=1.0${\times}$10$^4$. The wake region of the cylinder was reduced as the velocity ratios increase and was smaller than that of the smooth cylinder without dimples at the same velocity ratio. The hydrodynamic characteristics on the cylinder was investigated by measuring of lift and drag at velocity ratios from a=0 to 4.1 and Reynolds number from Re=1.2${\times}$10$^4$ to Re=2.0${\times}$10$^4$. As the velocity ratios increase, the average lift and drag coefficients were increased and at the same velocity ratio, the average lift was larger but the average drag was smaller than that of the smooth cylinder.

• 한국가시화정보학회지
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• 제6권1호
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• pp.41-46
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• 2008

In this paper, the recirculation flow motion and mixing characteristics driven by air bubble stream in a rectangular water tank is studied. The time-resolved PIV technique is adopted for the quantitative visualization and analysis. 488 nm Ar-ion CW laser is used for illumination and orange fluorescent ($\lambda_{ex}=540nm,\;\lambda_{em}=560nm$) particle images are acquired by a PCO 10bit high-speed CCD camera (1280$\times$1024). To obtain clean particle images, 545 nm long pass optical filter and an image intensifier are employed and the flow rates of compressed air is 3 l/min at 0.5 MPa. The recirculation and mixing flow field is further investigated by time-resolved POD analysis technique. It is observed that the large scale recirculation resulting from the interaction between rising bubble stream and side wall is the most dominant flow structure and there are small scale vortex structures moving along with large scale recirculation flow. It is also verified that the sum of 20 modes of velocity field has about 67.4% of total turbulent energy.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.386-390
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• 2016

Water aeration is an effective water treatment process, which involves the injection of air or air-water mixture into water treatment reservoir commonly through pipes. The main purpose of water aeration is to maintain healthy levels of dissolved oxygen (DO), which is the most important water quality factor. The pipes' operating conditions are important for controlling the efficiency and effectiveness of aeration process. Many studies have been conducted on two-phase flows in pipes, however, there are a few studies to deal with small s ale in millimeter. The main objective of this study is to perform 2-dimensional two-phase simulations inside various straight pipes using the computational fluid dynamic (CFD) OpenFOAM (Open source Field Operation And Manipulation) tools to examine the influence of flow patterns on bubble size, which is closely related to DO concentration in a water body. The both flow regimes, laminar and turbulence, have been considered in this study. For turbulence, Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) has been applied. The coalescence and breakage of bubbles caused by random collisions and turbulent eddies, respectively, are considered in this research. Sauter mean bubble diameter and water velocity are compared against experimental data. The simulation results are in good agreement with the experimental measurements.