• 한국정밀공학회지
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• 제28권6호
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• pp.745-750
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• 2011

In a hope to better understand the flow and convective heat transfer characteristics inside a ball bearing, air flow between the rolling elements and raceways at high speed bearing rotation is numerically investigated using a simplified inner geometry of bearing and a CFD technique. Flow simulation results reveal the pressure distribution of airflow and the shear stress distribution on the ball surface, of which nonuniformity becomes significant with the increasing rotational speed. Also, the local point of maximum shear stress coincides with the stagnation flow area on the surface of rolling elements. A complex pattern of three-dimensional vortex structures is found in the air flow due to the relative motion of bearing elements and three different types of vortex pairs exist around the rotating and orbiting rolling elements.

• 설비공학논문집
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• 제7권3호
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• pp.528-537
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• 1995

Natural convective flow and heat transfer characteristics in a partially opened enclosure fitted with a horizontal divider are investigated numerically. The enclosure is composed of a lower hot and a upper cold horizontal walls and adiabatic vertical walls. A divider is attached perpendicularly to the vertical insulated wall. The governing equations are solved by using the finite element method with Galerkin method. The computations have been carried out by varying the length of divider, the opening size, and the Rayleigh number based on the temperature difference between two horizontal walls and the enclosure height for air(Pr=0.71). As result, when the opening size is fixed, the intensity of the secondary flow is weaken as the length of divider increases. The maximum heat transfer rate over the upper cold wall occurs at a position bounded on the opening. However, when the length of divider is increased considerably, its maximum occurs at the right wall. The stability and frequency of oscillation are affected by the Rayleigh number and length of divider. The Nusselt number is increased with the increase of the opening size and the increase of Rayleigh number.

• 한국가시화정보학회지
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• 제18권1호
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• pp.67-73
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• 2020

Flexible structures have been adopted in heat transfer systems as vortex generators. The flexible vortex generators immersed in a flow show a self-sustained oscillatory motion, which enhances fluid mixing and heat transfer. In the present study, the vortex generators in a two-dimensional channel flow are numerically investigated, and they are symmetrically mounted on the upper and lower walls with an inclination angle. The momentum interaction and heat transfer between the flexible vortex generators and the surrounding fluid are considered by using an immersed boundary method. The inclination angle is one of the important factors in determining the flapping kinematics of the flexible vortex generators. The flapping amplitude increases as the inclination angle increases, thereby enhancing fluid mixing. The heat transfer is enhanced up to 80% comparing to the baseline channel flow.

• 대한설비공학회지:설비저널
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• 제17권4호
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• pp.382-394
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• 1988

Dynamic characteristics of thermally-forced stratification process in a square enclosure with a linear temperature profile at the side walls have been investigated through flow visualization experiment and numerical analysis. The experiment was performed on air with the Rayleigh numbers of order $10^5$. A particle tracer method is used for the flow visualization and to obtain a sudden linear temperature profile at the side walls copper blocks which already have a linear temperature profile are come into contact with the thin copper plates of the test section. Immediately a meridional circulation is developed and heat transfer takes place from the wall to the interior region by circulation of fluid and finally a thermal stratification is achieved. In the numerical study, QUICK scheme for convective terms, SIMPLE algorithm for pressure correction, and the implicit method for the time marching are adopted for the integration of conservation equations. Comparison of flow visualization and numerical results shows that the developing flow patterns are very similar in dynamic nature even though there is a time lag due to the inevitable time delay in setting up a linear temperature profile. For high Rayleigh numbers, the oscillatory motion is likely to take place and stratified region is extended. However, initial temperature adjustment process is much slower than that for low Rayleigh numbers.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제35권5호
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• pp.299-308
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• 2022

본 논문은 슬로싱 상태에 놓인 포화 상태 액체수소탱크에서 열 유속 및 BOG(Boil-off gas)의 경향을 다루고 있다. 특히, 액체-기체간의 침투 및 혼합에 의한 열 교환에 관심을 두었다. 먼저, VOF(Volume of fluid)와 Eulerian 기반의 다상 유동모델로 모형 슬로싱 실험을 모사하여 압력을 예측하고 계측된 값과 비교하였다. 자유 수면 및 충격 압력 실험 결과와 해석 결과를 비교하였으며, 유체의 속도 예측에서 정확할 수 있음을 간접적으로 증명하였다. 그리고 2차원의 Type-C 원통형 수소탱크를 대상으로 다상열유동해석을 수행하였다. 이때 포화상태에 놓인 액체 및 기체수소를 가정하고, 해석을 통해 각 상간의 혼합에 의한 열 교환의 수준을 확인하고자 하였다. 단, 상간의 열 교환만을 관심으로 두고 있었으므로 질량전달 및 기화모델은 해석에서 제외하였다. 최종적으로 상의 혼합으로 인해 액체수소로 유입되는 열 유속의 기여도에 대하여 정리하였다. 또한 액체수소로 유입되는 열 유속과 집중 질량 기반의 간이식을 통해 BOG 발생량 및 경향을 예측하고 분석하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제36권6호
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• pp.937-947
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• 2003

지진해일 또는 조석과 같은 파의 거동을 수치모의할 때 해안선의 위치는 파랑의 움직임에 따라 끊임없이 이동하게 된다. 따라서, 이를 수치모형에 효과적으로 반영하기 위해서는 수치모형의 경계선을 파랑의 움직임에 따라 이동시켜야 한다. 본 연구에서는 경사지형을 계단지형으로 단순화한 이동경계조건에 대해 해안선의 이동을 보다 정확히 모의하기 위하여 천수방정식의 비선형항을 2차 정확도의 풍상차분기법으로 차분화하여 해석하였다. 개발된 수치모형을 검증하기 위하여 바닥마찰이 없는 것으로 가정된 타원형 수조에서의 유체의 주기적인 거동을 수치해석하였으며, 원형섬에서의 처오름높이를 계산하여 수리실험결과와 비교하였다. 수치해석의 결과는 수리실험 결과와 양호하게 일치하였다.

• 한국안전학회지
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• 제9권1호
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• pp.100-109
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• 1994

In this study, it is investigated that the possibility of the numerical simulation for the incineration of the hazardous material, crbon tetrachloride($CCl_4$). A 3-dimensional numerical technology is applied for turbulent reacting flows of the full-scale Dow Chemical incinerator. The calculations are made by a CRAY-2S, super computer. The major parameters considered in this study are kiln revolution rate (rpm), filling ratio of the solid waste(f), burner Injection velocity and angle, and turbulent air jets for swirl. And the employed turbulent reaction model is the eddy break-up model which is a kind of fast chemistry model assuming general equilibrium and used for a premixed flame. The calculated flow fields are presented and discussed. 1) The presence of turbulent air nozzles for swirl gives rise to visible increase of the convective motion over the region of the solid waste. This implies the possibility to enhance the mixing of the waste with the surrounding all and thereby to reduce thermal and species stratification, which were reported in a large rotary kiln operation. 2) Considering that the location of the recirculation region has a strong relation with the heating rate of the solid waste, the control of the recirculation region by the burner injection angle Is quite desirable in the sense of the flexible design of the rotary kiln incinerator for a carbon tetrachloride. 3) Finally, it is found that the eddy break-up model Is not suitable for carbon tetrachloride($CCl_4$) because this model is not incorporated the flame inhibition trend due to the presence $CCl_4$compound.

• 태양에너지
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• 제12권3호
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• pp.37-46
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• 1992

상변화 물질로 Paraffin wax를 사용한 잠열축열 시스템의 축열성능을 실험을 통하여 조사하였다. 가열유체로는 ethylene glycol을 사용하였고 왁스로의 전열을 위해 열싸이폰을 사용하였다. 왁스의 유효열전도율을 높이기 위해 여러장의 구리망을 왁스에 넣었고 실험은 체적비 2%, 3%, 4%에 대해 유량을 변화시키며 수행하였으며 몇가지 주요결과는 다음과 같다. (1) 구리망은 열전도를 촉진시켜 왁스의 온도를 균일화 하는 역할을 한다. (2) 구리망수의 증가는 열전도를 향상시키는 반면 응해된 왁스의 대류작용을 억제한다. (3) 축열시스템에 최적인 구리망의 수가 존재하며 이 연구에서는 체적비로 나타낼 때 $3{\sim}4%$인 것으로 나타났다.

• 태양에너지
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• 제12권3호
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• pp.28-36
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• 1992

상변화물질로의 열전달기구로써 열싸이폰을 사용하는 잠열 축열 시스템의 축열성능을 실험을 통해 조사하였다. 상변화 물질로는 파라핀 왁스(Sunoco P-116)를 사용하였고 왁스의 유효열전도계수를 높이기 위해 여러겹의 구리망을 왁스에 넣었으며 이 구리망은 열싸이폰의 fin의 역할도 하게했다. 열주입율을 변화시켜 실험을 수행하였으며 주요 결론은 다음과 같다. (1) 구리망 사이의 공간은 용해된 왁스의 대류유동을 허용하여 왁스내의 온도를 비교적 균일하게 해 준다. (2) 구리망의 수가 증가하면 전도열전달은 향상하나 대류작용은 억제된다. (3) 구리망의 수가 증가하면 열싸이폰의 열관류계수와 전 열관류계수는 증가하나 열싸이폰의 응축부와 왁스사이의 열전달계수는 감소한다.

• 대기
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• 제23권3호
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• pp.293-305
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• 2013

대류가 유도하는 중규모 흐름에 미치는 비정역학 효과를 조사하기 위하여 기존의 무차원화된 정역학 모형을 바탕으로 무차원화된 비정역학 모형을 개발하였다. 모형을 검증하기 위하여 정역학 방정식 계의 해석해와 비정역학성이 아주 작은 경우의 수치 실험 결과를 비교하였고, 두 결과가 거의 같음을 확인하였다. 무차원화된 비정역학 모형을 이용하여 선형 계와 비선형 계에서 대류가 유도하는 중규모 흐름에 미치는 비정역학 효과를 조사하였다. 선형 계와 비선형 계 모두에서 비정역학성 인자가 작은 경우 열원 꼭대기 위에서 연직 방향으로, 비정역학성 인자가 상대적으로 큰 경우 주 상승 기류의 풍하측에서 수평 방향으로 상승 운동과 하강 운동이 교대하는 파동 형태의 섭동장이 나타났다. 풍하측에서 나타나는 상승 운동과 하강 운동을 분석하기 위하여 선형, 정상 상태, 비점성 흐름에 대한 Taylor-Goldstein 방정식을 구하였다. 주 상승기류의 풍하측에서 교대로 나타나는 상승 하강 기류세포는 전파파의 수평 방향 전파 성분과 에바네센트파, 즉 비정역학성 인자에 의해 결정되는 임계 파장보다 파장이 짧아 연직 방향으로 전파되지 못하고 수평 방향으로만 전파되는 중력파의 중첩으로 설명할 수 있다. 선형 계에 대한 수치 실험 결과에서 나타난 상승 하강 기류 세포의 수평 방향 길이는 선형 계에 대한 방정식에서 얻은 에바네센트 파의 임계 파장 길이의 절반과 일치하였으나, 약한 비선형 계에 대한 수치 실험 결과에서 나타난 상승 하강 기류 세포의 수평 방향 길이는 선형 계에 대한 방정식에서 얻은 에바네센트 파의 임계 파장 길이의 절반보다 다소 길었다. 주 상승 기류 지역 내에서 최대 상승 기류의 위치는 비선형성과 비정역학성 정도에 따라 다르게 나타났다.