• 한국항공우주학회지
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• 제45권3호
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• pp.241-251
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• 2017

EFD-CFD 워크샵 중 Case3인 RAE Wing A 형상에 대해 전산유체역학 해석을 수행하였다. 해석자로 3개의 상용 CFD 해석 코드(Star-CCM+, Fluent, CFX)와 오픈 소스 CFD 코드(SU2)를 사용하였다. 격자는 상용 격자 생성 코드인 Pointwise를 이용하여 격자의 수에 따라 4가지를 생성하였다. 마하수 0.4, 0.8에서 는 받음각 2도, 마하수 0.9에서 받음각 1도에서 해석하였다. coarse격자부터 fine 격자까지는 압력계수 곡선과 수직력 계수는 비슷한 결과를 보였으나 항력 계수에서는 차이가 있었다. Star-CCM+과 Fluent의 해석에서 차분법의 차수가 높을수록 충격파의 위치를 앞으로 예측하였다. 수렴에 다다르는 계산시간은 Fluent, Star-CCM+, CFX의 순으로 나타났고 SU2는 이에 비해 수렴하는데 많은 시간이 들었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권7호
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• pp.617-624
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• 2015

용존공기부상법이란 오염물에 미세기포를 부착하여 수표면으로 부상시킴으로써 이를 제거하는 수처리 방법이다. 본 연구에서는 난류모델에 따른 용존공기부상조 내부 유동해석의 변화를 고찰하기 위해 물과 기포의 혼합물에 대한 2상 유동을 모사하였다. 이때, 주어진 용존공기부상조 형상 및 조건에 대하여 다양한 난류모델에 따른 용존공기부상법 내부의 미세기포 분포량, 계산시간 및 수렴성 등을 비교하였으며, 그 결과 기존에 주로 사용되었던 표준 ${\kappa}-{\varepsilon}$ 모델이 타 난류모델과는 다른 거동을 예측하는 것으로 확인되었다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제18권4호
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• pp.25-34
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• 2013

A numerical study of a laminar natural convection of the CuO-water nanofluid in a square cavity using the Buongiorno's nonhomogeneous model is presented. All the governing equations including the volume fraction equation are discretized on a cell-centered, non-uniform grid employing the finite-volume method with a primitive variable formulation. Calculations are performed over a range of Rayleigh numbers and volume fractions of the nanopartile. From the computed results, it is shown that both the homogeneous and nonhomogeneous models predict the deterioration of the natural convection heat transfer well with an increase of the volume fraction of nanoparticle at the same Rayleigh number, which was observed in the previous experimental studies. It is also shown that the differences in the computed results of the average Nusselt number at the wall between the homogeneous and nonhomogeneous models are very small, and this indicates that the slip mechanism of the Brown diffusion and thermophoresis effects are negligible in the laminar natural convection of the nanofluid. The degradation of the heat transfer with an increase of the volume fraction of the nanoparticle in the natural convection of nanofluid is due to the increase of the viscosity and the decrease of the thermal expansion coefficient and the specific heat. It is clarified in the present study that the previous controversies between the numerical and experimental studies are owing to the different definitions of the Nusselt number.

• 대한안전경영과학회지
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• 제9권1호
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• pp.197-211
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• 2007

The power of semiconductor, Korea is continuously constructing semiconductor production line for keeping a front-runner status. however, studies and data about potential risks in semiconductor factory are still short. If fire does not initially suppressed, the fire causes a great damage. To decrease fire risk factors, in addition to fire fighting safety equipment, more important thing is how to design and construct fire protection system. The current fire protection codes about semiconductor factory come under functional law, and this law is short of consideration about particularity of factory. The existing prescriptive fire codes depending on experience compose without evident engineering verifications, thus equipments which is created by the current prescriptive fire code may bring about a variety of problems. For example, the design under the current regulation can not cope with the excessive investments, low efficiencies, and the diversifying construction designs and be applied to the quick changes of new technologies. Ergo, an optimal design for fire protection is to equip fire protection arrangements with condition and environment of production field. Manufacturing factory of semiconductors is a windowless airtight space. And for cleanliness, there exists strong flow of cooperation. Therefore, there is a need for fire safety design that meets the characteristic of a clean room. Accordingly, we are to derive smoke flow according to cooperation process within a clean room and construction plan of an optimal sensor system. In this study, in order to confirm the performance of proposed smoke-exhaust equipment and suggest efficient smoke exhaust device when there is a fire of 1MW of methane in the clean room of company H, we have implemented fire simulation using fluid dynamics computation.

• 대한기계학회논문집B
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• 제32권6호
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• pp.446-454
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• 2008

The purpose of this paper is to analyze two-phase flows of the hydrogen recirculation system. Two-phase flow modeling is one of the great challenges in the classical sciences. As with most problems in engineering, the interest in two-phase flow is due to its extreme importance in various industrial applications. In hydrogen recirculation systems of fuel cell, the changes in pressure and temperature affect the phase change of mixture. Therefore, two-phase flow analysis of the hydrogen recirculation system is very important. Two-phase computation fluid dynamics (CFD) calculations, using a commercial CFD package FLUENT 6.2, were employed to calculate the gas-liquid flow. A two-phase flow calculation was conducted to solve continuity, momentum, energy equation for each phase. Then, the mass transfer between water vapor and liquid water was calculated. Through an experiment to measure production of liquid water with change of pressure, the analysis model was verified. The predictions of rate of condensed liquid water with change of pressure were within an average error of about 5%. A comparison of experimental and computed data was found to be in good agreement. The variations of performance, properties, mass fraction and two-phase flow characteristic of mixture with resepct to the fuel cell power were investigated.

• 한국가스학회지
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• 제25권2호
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• pp.28-33
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• 2021

최근 친환경 자동차에 대한 관심이 높아짐에 따라 공해물질을 배출하지 않는 수소연료전지 차량에 대한 관심과 구매가 증가하고 있다. 최근 정부의 수소에너지 보급정책에 따라 수소충전소의 확충과 핵심부품의 국산화를 지원하고 있다. 본 연구에서는 그중에서도 수소 유량제어 밸브의 차압에 따른 유동특성을 연구하였다. 차압이 높아 짐에 따라 질량유량과 유량계수는 체적유량과 다른 경향을 보임을 확인하였다. 그리고 병목 구간에서의 노즐효과로 인해 수소온도에 영향을 주게되고, 밀도의 변화를 일으켜 질량유량에 영향을 주게 되는 것을 확인 하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제55권6호
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• pp.474-481
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• 2018

This paper is to compare by numerical analysis the flow characteristics and propulsion performance of stern with the shape change of K-duct, a pre-swirl duct developed by Korea Research Institute of Ships & Ocean Engineering (KRISO). First, the characteristics of the propeller and the resistance and self-propulsion before and after the attachment of the K-duct to the ship were verified and the validity of the calculation method was confirmed by comparing this result with the model test results. After that, resistance and self-propulsion calculations were performed by the same numerical method when the K-duct was changed into five different shapes. The efficiency of the other five cases was compared using the delivery horsepower in the model scale and the flow characteristics of the stern were analyzed as the velocity and pressure distributions in the area between the duct end and the propeller plane. For the computation, STAR-CCM +, a general-purpose flow analysis program, was used and the Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) equations were applied. Rigid Body Motion (RBM) method was used for the propeller rotating motion and SST $k-{\omega}$ turbulence model was applied for the turbulence model. As a result, the tangential velocity of the propeller inflow changed according to the position angle change of the stator, and the pressure of the propeller hub and the cap changes. This regulated the propeller hub vortex. It was confirmed that the vortex of the portion where the fixed blade and the duct meet was reduced by blunt change.

• 한국가스학회지
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• 제22권6호
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• pp.136-143
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• 2018

Cellular automata는 천체물리, 사회현상, 화재 확산 및 피난 등 많은 분야의 시뮬레이션에 활용되고 있다. 본 연구는 빈번히 발생하고 있는 화학사고에 대비한, 위험성평가 및 비상대응계획 작성시 요구되는 화학물질 확산 시뮬레이션을 위한 보급용 모델을 cellular automata를 기반으로 개발하였다. 상세한 플랜트 안전설계용과는 달리, 실시간 사고대응을 위해선 빠른 계산과 더불어 피해영역 분포의 불확실성을 줄이기 위한 반복 계산이 요구된다. EPA ALOHA, 화학물질안전원 KORA 등이 있지만, 지속적인 모델과 코드의 보완이 가능하고, 중소기업용의 무료 S/W개발에 본 연구의 차별성이 있다. 계산시간이 많이 요구되는 full-scale CFD에 비해 상대적인 정확도의 손실은 감수하고, 특히 일반 사용자의 편리성을 도모하였다. 기상청 기상정보 연계를 비롯해, Python open-source 라이브러리들을 활용해, 기능 확장 및 지속적인 update가 가능하며, 사용자는 해당 플랜트의 지형도와 사용 물질의 입력만으로 쉽게 결과를 얻을 수 있다. Full-scale CFD 시뮬레이션과 대비해 정확도를 확인하였으며, 빠른 계산을 위해 GPU를 활용하는 open source software로 배포될 예정이다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제21권4호
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• pp.363-372
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• 2000

벽면운동과 임피던스 페이즈앵글(압력파와 유량파 사이의 시간차)이 벽면전단응력의 크기와 분포에 미치는 영향을 규명하기 위해 맥동유동하에 있는 직선 탄성혈관에서 전산유체해석을 수행하였다. 탄성을 갖는 직선혈관의 경우에는 벽면운동과 임피던스 페이즈앵글을 고려한 섭동해가 존재하는데, 이를 본 연구의 수치해와 비교함으로 수치해의 타당성을 입증하였다. 해석결과, 혈관의 벽면운동으로 인해 축방향 속도분포와 압력구배의 값에 어떤 추가분이 발생하는 것을 관찰하였다. 이러한 추가분에 의해 벽면전단응력(wall shear stress) 및 압력구배(pressure gradient)의 진폭(amplitude: time-varying component)은 감소하고 평균값(mean: time-averaged component)에도 변화를 보였는데 그 변화의 경향은 임피던스 페이즈앵글에 따라 매우 다른 모습을 보였다. 즉, 임피던스 페이즈앵글이 음의 값을 갖게 될 수록 벽면전단응력의 평균은 감소하고 진폭은 증가하는 경향을 보였다. $\pm$4%의 벽면운동이 있는 경우 대동맥에서 임피던스 페이즈앵글의 변화 가능범위인 0$^{\circ}$에서 -90$^{\circ}$로 페이즈 앵글을 감소시켰을 때 벽면전단응력의 평균값은 10.5% 감소하고 진폭은 17.5% 증가하였다. 그러므로 고혈압환자와 같이 음의 큰 페이즈앵글을 갖는 경우 벽면 전단응력의 시간에 따른 변화량(진폭/평균)이 상대적으로 커지므로 low and oscillatory shear stress 이론에 의하면 동맥경화에 더 민감하게 된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권7호
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• pp.1244-1251
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• 2022

지난 10년간 선박의 횡동요 복원력 상실에 의한 해양사고가 지속해서 증가하고 있어, 횡동요 운동을 효과적으로 줄일 수 있는 장치가 필요한 실정이다. 횡동요 감쇄 탱크는 단순한 설치만으로 횡동요 저감을 가져오는 대표적인 수동형 제어장치로 그 장점이 널리 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 U-튜브형 횡동요 감쇄 탱크의 수치해석 기법을 개발하고자 한다. 특히, 해석기법의 검증을 위해 자유수면 높이를 실험을 통해 계측하였다. 수치해석기법은 메쉬 의존성, 난류모델 (k-𝜖, k-𝜔, Reynolds Stress Model), 시간 간격 크기 및 반복횟수 등의 영향을 비교하여 개발하였다. 최종적으로 개발된 해석기법은 Realizable k-𝜖이 난류 모델에 10-2s 수준의 시간 간격 크기와 15회의 반복횟수를 적용하였다. 2가지의 U-튜브형 감쇄 탱크의 조건에서 계측된 자유수면 높이를 이용하여 개발된 해석기법을 검증하였다. 본 연구의 수치해석은 RANS 기반 상용 해석 Solver인 STAR-CCM+ (ver. 17.02)을 이용하였다.