• 소음진동
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• 제7권6호
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• pp.888-893
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• 1997

진공청소기에서 발생하는 주 소음원은 홴(fan)에 의한 공력 소음및 모터의 진동에 기인하는 청소기 본체의 소음과 청소기 흡입 노즐(nozzle)에서 발생하는 공력 소음으로 나눌수 있다. 청소기 본체의 주 소음원인 원심 홴(centrifugal fan)은 고속으로 회전하며 구조가 복잡함으로 인해 소음 해석에 필수적인 유동의 해석이 어려우나 이산 와류법을 이용한 소음원 해석등의 연구가 진행중이다. 진공청소기 노즐부에서는 일반적인 분류(jet)의 토출과는 상이하게 공기를 흡입하는 구조로 소음 발생 기구의 모델링 (modeling)에 대한 연구는 거의 전무하다. 공력 소음은 Lighthill에 의하면 비정상 유체가 운동할 때 나타나는 변형에 기인한다고 하며 주변에 고정 경계면이 없는 상태에서 유체가 흐를 때 발생하는 소음을 이론적으로 연구하였다. 그후 Curle에 의해서 고체 벽면의 영향을 고려한 방정식의 해가 구해졌다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1995년도 추계학술대회논문집; 한국종합전시장, 24 Nov. 1995
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• pp.130-135
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• 1995

본 연구에서는 30000rpm으로 회전하는 진공청소기 원심팬의 유동장을 임펠러, 디퓨저, 케이싱을 모두 고려하여 해석하였다. 또한 삼차원으로 배출되는 출구를 간단한 sink 패널로 모델하여 출구의 효과를 충분히 고려하였다. 해석된 유동장 자료를 이용하여 먼 거리에서의 음압을 예측하였다. 예측된 음압자료는 FFT를 이용하여 측정된 값과 주파수 영역에서 비교하였다. 또한 진공청소기 원심팬의 측정자료에서 보이는 광역소음특성이 임펠러에서 흘려지는 후류와류의 교란에 의한 임펠러와 디퓨저 깃의 비정상 힘이 주된 원인임을 밝혔다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1997년도 춘계학술대회논문집; 경주코오롱호텔; 22-23 May 1997
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• pp.602-607
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• 1997

원심팬의 소음해석 기법은 Lighthill 방정식을 풀어야 하는 어려운 작업이기 때문에 아직 해석된 예가 드물다. 그래서 본 연구에서는 이미 개발한 움직이는 쌍극에 의한 소음 계산 기법을 이용해서 원심팬의 소음을 자유공간에서 계산한다. 닫힌 공간내의 음장은 경계요소법 혹은 유한요소법으로 많이 연구가 되어 왔다. 본 연구도 일반적으로 많이 사용되는 경계요소법을 이용한다. 이 세가지 방법은 원심팬에 의한 유동/음원 특성을 계산하고, 계산된 음원특성을 이용해서 경계요소법으로 전체 음향장을 계산하는 순서로 수행된다.

• International Journal of Fluid Machinery and Systems
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• 제3권1호
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• pp.1-10
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• 2010

The present study is a fundamental approach to develop the measuring technology for minute fluctuating pressures on the three-dimensional blade surfaces of the fan which rotates with an arbitrary rotation-axis direction. In this situation, we are required to correct the centrifugal-force effect, the gravitational-force effect and the other leading-error effects for accurate measurements of the minute pressures. The working fluid is air. A pressure transducer rotating with an arbitrary attitude is closely sealed by a twofold shroud system. The rotational motion with an arbitrary attitude is produced by fixing the pressure transducer to the cantilever which is connected to a motor-driven disc of 500mm in diameter and 5mm in thickness. As a result, we have quantitatively determined main governing effects upon the non-effective component of the pressure-transducer signal.

• 한국전산유체공학회지
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• 제20권3호
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• pp.35-40
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• 2015

Centrifugal pumps consume considerable amounts of energy in various industrial applications. Therefore, improving the efficiency of pumps machine is a crucial challenge in industrial world. This paper presents numerical investigation of flow characteristics in volutes of centrifugal pumps in order to compare the energy consumption. A wide range of volumetric flow rate has been investigated for each case. The standard k-${\varepsilon}$ is adopted as the turbulence model. The impeller rotation is simulated employing the Multi Reference Frames(MRF) method. First, two different conventional design methods, i.e., the constant angular momentum(CAM) and the constant mean velocity (CMV) are studied and compared to a baseline volute model. The CAM volute profile is a logarithmic spiral. The CMV volute profile shape is an Archimedes spiral curve. The modified volute models show lower head value than baseline volute model, but in case of efficiency graph, CAM curve has higher values than others. Finally for this part, CAM curve is selected to be used in the simulation of different cross-section shape. Two different types of cross-section are generated. One is a simple rectangular shape, and the other one is fan shape. In terms of different cross-section shape, simple rectangular geometry generated higher head and efficiency. Overall, simulation results showed that the volute designed using constant angular momentum(CAM) method has higher characteristic performances than one by CMV volute.

• 한국입자에어로졸학회지
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• 제15권4호
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• pp.139-148
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• 2019

This study was performed for the application of a high-speed centrifugal cyclone to shale gas mining process. This device uses the centrifugal force to control particles similar to typical cyclones, and the disk located inside the cyclone is forced to rotate using a motor. The pressure difference occurred during the rotating of disk. Hence, inflow rate was generated without a blower fan. In addition, flow rate increased with elevating rpm of motor. The installing the disk in multiple stages on the inner rotor increased the instantaneous disk outlet flow. Hence, the control efficiency of oil particle increased from 1.05% to 31.2%. By modifying the structure of the disk so that the air flow to the opposite direction of the cyclone, the control efficiency of oil particles increased to 81.5%. By increasing the capacity of the motor and the size of the disk, the flow rate was increased to 2.5 ㎥/min because the rpm of motor and pressure difference increased. As rpm of motor increased, the cut-off diameter (d_pc) became smaller. Unlike the Lapple's equation, d_pc was inversely proportional to the effective number of rotations (N_e). The control efficiency was maintained even if the concentration of oil particles increased, for this reason, the higher the oil concentration, the more particles were accumulated and controlled.

• 한국음향학회지
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• 제42권6호
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• pp.519-528
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• 2023

본 논문에서는 식기 세척기 내 원심펌프를 대상으로 수치적/실험적 연구를 통해 최적 설계를 수행하였으며 유량 및 소음 성능을 개선하고자 하였다. 먼저 대상 원심펌프의 특성을 실험적으로 분석하기 위해 펌프 성능시험기를 통한 유량 실험과 반 무향실에서의 소음 실험을 진행하였다. 원심펌프 회전에 따른 내부 유동 및 유동 소음 성능을 수치적으로 모사하기 위해 전산유체역학 기반의 Reynolds Averaged Navier-Stokes(RANS) 방정식과 Ffowcs Williams and Hawkings 방정식을 지배 방정식으로 수치해석을 수행하였다. 실험 결과와의 비교를 통해 수치 기법의 유효성을 검증하였으며, 검증된 수치 기법을 활용하여 원심펌프 내 임펠러 형상에 대한 최적 설계를 수행하였다. 수치 기법의 활용을 통해 최적 설계된 임펠러의 개선된 유량 성능을 수치적으로 확인하였으며, 유동장 분석을 통해 임펠러 형상 각도 변화에 따른 유동 특성 변화 및 개선을 확인하였다. 또한, 시제품 제작 및 실험을 통해 개선 유량 성능을 검증하였으며, 팬 법칙에 의거하여 동일 유량에서 소음 수준이 감소함을 확인하였다.

• 한국산업보건학회지
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• 제15권3호
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• pp.166-175
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• 2005

Health effects associated with metal working fluid (MWF) exposures include dermatitis, respiratory disease, hypersensitive pneumonitis, and asthma. Frequently, occupational exposures to MWFs are controlled by ventilating an enclosure with an air cleaning unit that includes a fan preceded by various kinds of filtration. There are several kinds of air cleaning units used in machining centers. But the associated troubles have hindered from efficiently using these devices. The main problem is the relatively short period of filter replacement. The reason is that the air cleaning units usually do not have the de-oiling systems, thus leading the earlier clogging of filters and reducing the flow rate of hood. Thus, the first stage of study was conducted to overcome this problem by developing the new oil mist collector equipped with the easy de-oiling system. The principle of de-oiling is that the centrifugal force generated by spinning the drum covered by filter fabric separates oils from the filter fabric. It would be very similar to the spin-dry laundry. By adopting this de-oiling technique, the problems associated with the conventional oil mist collectors could be solved. Several tests/analyses were performed to make the lab-scale oil mist collector. The collection efficiencies and the de-oiling efficiencies of commercially available filter fabrics were tested. Subsequently, the endurance test were conducted by observing SEM photos of filter fabrics and measuring tensile strength/expansion coefficient after spinning the filter drum for 20 minutes at the different rotation speeds. By doing these experiments, the most appropriate filter fabric and rotation speed/duration were selected. Finally, the new oil mist collector was designed. In the near future, this device must be tested in the real machining center.

• International Journal of Fluid Machinery and Systems
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• 제7권2호
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• pp.42-53
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• 2014

Phase resonance in Francis type hydraulic turbine is studied. The phase resonance is a phenomenon that the pressure fluctuation in the penstock of hydraulic turbine installation can become very large when the pressure waves from each guide vane caused by the interaction with the runner vane reach the penstock with the same phase. Experimental and numerical studies have been carried out using a centrifugal fan. In the present study, comparisons between the pump mode and the turbine mode operations are made. The experimental and numerical results show that the rotational direction of the rotor does not affect characteristics of the pressure fluctuation but the propagation direction of the rotorstator interaction mode plays an important role. Flow rate fluctuations through the stator are examined numerically. It has been found that the blade passing flow rate fluctuation component can be evaluated by the difference of the fluctuating pressure at the inlet and the outlet of the stator. The amplitude of the blade passage component of the pressure fluctuation is greater at the stator inlet than the one at the stator outlet. The rotor-stator interaction mode component is almost identical at the inlet and the outlet of the stator. It was demonstrated that the pressure fluctuation in the volute and connecting pipe normalized by the flow rate fluctuation becomes the same for pump and turbine mode operations, and depends on the rotational direction on the interaction mode.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.25-33
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• 2018

화석 연료의 고갈과 온난화 현상으로 인해 새로운 에너지원에 대한 관심이 급증하고 있다. 그 중에서 바이오가스는 유기성 폐기물 및 바이오매스를 혐기성 소화과정인 가수분해(hydrolysis), 산발효(acidogenesis), 유기산발효(acetogenesis), 메탄발효(methanogenesis)의 단계를 거쳐 발생되기 때문에 친환경적인 에너지자원으로 각광받고 있다. 그러나 바이오가스는 기존의 정제설비로는 제거할 수 없는 높은 미세분진 및 수분 함량으로 인해, 직접연소, 도시가스, 자동차용 연료 등 효율적인 이용을 위해서 정제시스템이 필요하다. 따라서 본 연구는 미세분진과 수분을 동시에 제거할 수 있는 정제과정의 전처리 방법으로써 원심력을 이용하는 냉각공정을 설계하였다. 원심력을 이용하여 분진을 제거하는 Cyclone 내 외부에 열교환기와 ID fan을 구성하여 주입되는 가스를 어는점 이하로 냉각시킴으로써 물안개를 형성시켜 분진입자를 제거하고, 일부 가스를 ID fan을 이용하여 재순환시켜 제거하는 고효율 냉각제어공정을 개발하였다. 수분제거는 유량(25~150L/min) 및 상대습도(60~95%)의 조건에서 시험하였다. 수분제거율은 상대습도 $95{\pm}5%$일 때 평균 80.8%, 입자제거율은 입자크기 $2.5{\mu}m$에서 평균 99.78%의 제거효율을 보였고, 수분과 입자의 동시제거효율은 수분 70.86%, 입자 99.67%의 평균값을 보여주었다.