• 한국항공우주학회지
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• 제37권9호
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• pp.906-915
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• 2009

일반적으로 노즐 출구 부근에서 준연속체 상태로 방출된 추력기 플룸 유동은 노즐출구에서 멀어질수록 천이영역을 거쳐 자유분자 영역에 도달하기 때문에 진공영역에서의 추력기 플룸 영향을 연구하기 위해서는 광범위한 유동영역의 모델링이 가능한 직접모사법(DSMC)이 주로 사용된다. 본 논문에서는 진공영역에서 소형 단일추진제 추력기의 플룸 거동을 직접모사법을 이용해 수치적으로 예측하는 것이 목적이다. 정확한 결과를 효율적으로 유추하기 위해 예조건화 기법을 노즐 내부 연속체 영역의 해석에 도입하였으며, 이로부터 얻은 노즐 출구의 물성치 결과들을 직접모사법의 유입조건으로 적용하였다. 이렇게 두 기법을 결합하여 사용한 결과, 노즐 출구 부근에서 발생되는 강한 비평형성 및 넓은 후방유동 영역 등과 같이 진공영역에서 플룸이 가지는 고유의 특성들을 확인할 수 있었다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제16권4호
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• pp.293-299
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• 2013

최근 한반도의 Direct Simulation Monte Carlo (DSMC)법에 의한 다중지연시간창(Multiple Lapse Time Window; MLTW)법 해석에서 속도구조보다 진원 깊이의 영향이 훨씬 더 크다는 것이 보고되어, 깊이가 약 10 km에 해당되는 지진 41개와 79 지점의 관측점을 잇는 경로가 330개에 이르는 자료에 대하여 DSMC법을 이용, 이전에 연구된 5가지 속도구조를 재검증하였다. 그 결과, 표층 진원을 가정한 해석적 모델보다 10 km 진원의 DSMC법 적용 균일모델의 잔차가 크게 개선된 반면, 속도구조 모델 간의 잔차값 차이는 비교적 작음을 확인하였다.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제8권1호
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• pp.1-15
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• 2021

Mars exploration demands aerodynamic computations for a proper design of missions of spacecraft carrying instruments and astronauts to Mars. Both Computational Fluid Dynamics (CFD) and Direct Simulation Monte Carlo (DSMC) method play a key role for this purpose. To the author's knowledge, the altitude separating the fields of applicability of CFD and DSMC in Mars atmosphere entry is not yet clearly defined. The limitations in using DSMC at low altitudes are due to technical limitations of the computer. The limitations in using CFD at high altitudes are due to thermodynamic non-equilibrium. Here, this problem is studied in Mars atmosphere entry, considering the Mars Pathfinder capsule in the altitude interval 40-80 km, by means of a DSMC code. Non-equilibrium is quantified by the relative differences between translational temperature and: rotational (θt-r), vibrational (θt-v), overall (θt-ov) temperatures, anisotropy is quantified by the relative difference between the translational temperature component along x and those along y (θx-y) and along z (θx-z). The results showed that θt-r, θt-v, θx-y, θx-z are almost equivalent. The altitude of 45 km should be the limit altitude for a proper use of a CFD code and the altitude of 40 km should be the limit altitude for a reasonable use of a DSMC code.

• 한국윤활학회:학술대회논문집
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• 한국윤활학회 2004년도 학술대회지
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• pp.221-231
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• 2004

A kinetic theory analysis is made of low-speed gas flows in a microfluidic system consisted of three microchannels in series. The Boitzmann equation simplified by a collision model is solved by means of a finite difference approximation with the discrete ordinate method. For the evaluation of the present method results are compared with those from the DSMC method and an analytical solution of the Navier-Stokes equations with slip boundary conditions. Calculations are made for flows at various Knudsen numbers and pressure ratios across the channel. The results compared well with those from the DSMC method. It is shown that the analytical solution of the Navier-Stokes equations with slip boundary conditions which is suited fur fully developed flows can give relatively good results. In predicting the geometrically complex flows up to a Knudsen number of about 0.06. It is also shown that the present method can be used to analyze extremely low-speed flow fields for which the DSMC method is Impractical.

• 한국추진공학회지
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• 제18권6호
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• pp.27-33
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• 2014

KSLV-I 나로호 2단은 희박영역에서 킥모터 연소 종료 후 탑재된 나로과학위성과 분리한다. 위성과 분리된 나로호 2단은 킥모터 잔류추력 플룸을 고려하여 위성에 대한 오염 및 충돌 회피 기동(CCAM)을 수행한다. 이때 위성 예상 궤도는 킥모터 잔류추력의 Plume Density가 충분히 낮은 영역을 통과해야만 위성의 성능 보증 및 오염을 피할 수 있다. 이를 확인하기 위해서는 CCAM을 수행하는 나로호 2단 킥모터 잔류추력 Plume Density에 대한 정확한 예측이 필수적이다. 본 연구에서는 희박영역에서 널리 사용되는 DSMC 방법을 이용하여 고고도에서의 킥모터 노즐 내부를 해석하여 연속체방정식의 해와 비교하여 그 타당성을 검증한 후, 커플링 방법을 사용하여 계산 영역을 확장하여 킥모터 잔류추력의 Plume Density를 시뮬레이션 함으로써, 나로호 2단과 분리된 위성의 궤도가 킥모터 잔류추력의 Plume Density로부터 안전하다는 것을 확인하였다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제1권1호
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• pp.142-149
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• 1996

이차원 노즐을 통하여 저밀도 환경으로 팽창하는 희박류의 분석에 있어서 불연속좌표법과 결합된 유한차분법(finite-difference method coupled with the discrete-ordinate method, FDDO)과 직접모사법(direct-simulation Monte-Carlo method, DSMC)이 비교되었다. FDDO를 이용한 분석에서는 충돌적분모델을 도입하여 간단해진 볼츠만식(Boltzmann equation)이 불연속좌표법을 이용하여 물리적 공간에서는 연속이나 분자속도 공간에서는 불연속좌표로 표시되는 편미분방정식군으로 변환되어 유한차분법에의하여 수치해석 되었다. 직접모사법에서는 분자모델로 가변강구모델(variable hard sphere model, VHS)이, 충돌샘플링모델로는 비시계수법(no time counter method, NTC)이 채택되었다. 전혀 다른 두 가지 방법에 의한 노즐 내부에서의 유체흐름 해석결과는 매우 잘 일치하였으며, 노즐 외부의 plume 영역에서는 FDDO에 의한 해석결과가 직접모사법에 의한 해석결과에 비하여 약간 느린 팽창을 보였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권4호
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• pp.57-62
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• 2005

인공위성의 outgassing 분자에 대한 역류오염 해석에는 BGK 또는 DSMC 등의 방법이 사용되어 왔으나, 이들은 해석이 복잡하고 시간이 오래 걸리는 등의 비효율성이 문제이다. 본 논문에서는 분자들의 충돌간 평균자유행로가 위성체의 크기에 비해 매우 길고, 동시에 위성체의 속도가 분자들의 열속도보다 매우 크다는 점을 이용하여, 간단한 근사모델을 도입함으로써 일반적인 view factor 법과 비슷한 편리성과 간편성을 가지면서 DSMC법과 정확하게 일치하는 결과를 주는 modified view factor 법을 개발, 제안한다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집E
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• pp.643-648
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• 2001

The direct simulation Monte Carlo(DSMC) method is applied to investigate steady and unsteady flow fields of a single-stage disk-type drag pump. Two different kinds of pumps are considered: the first one is a rotor-rotor combination, and the second one is a rotor-stator combination. The pumping channels are cut on a rotor and stator. The rotor and stator have 10 Archimedes' spiral blades, respectively. In the present DSMC method, the variable hard sphere model is used as a molecular model, and the no time counter method is employed as a collision sampling technique. For simulation of diatomic gas flows, the Borgnakke-Larsen phenomenological model is adopted to redistribute the translational and internal energies. The DSMC results are in good agreement with the experimental data.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제14권3호
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• pp.215-221
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• 2013

The basic quantitative tool for the study of hypersonic rarefied flows is the direct simulation Monte Carlo method (DSMC). The DSMC method requires a large amount of computer memory and performance and is unreasonably expensive at the first stage of spacecraft design and trajectory analysis. A possible solution to this problem is approximate engineering methods. However, the Monte Carlo method remains the most reliable approach to compare to the engineering methods that provide good results for the global aerodynamic coefficients of various geometry designs. This paper presents the calculation results of aerodynamic characteristics for spacecraft vehicles in the free molecular, the transitional and the continuum regimes using the local engineering method. Results and methods would be useful to calculate aerodynamics for new-generation hypersonic vehicle designs.

• 한국전산유체공학회지
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• 제4권3호
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• pp.63-70
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• 1999

A Direct simulation Monte-Carlo (DSMC) code is developed, which employs the Monte-Carlo statistical sampling technique to investigate hypersonic rarefied gas flows accompanying chemical reactions. The DSMC method is a numerical simulation technique for analyzing the Boltzmann equation by modeling a real gas flow using a representative set of molecules. Due to the limitations in computational requirements. the present method is applied to a flow around a simple two-dimensional object in exit velocity of 7.6 km/sec at an altitude of 90 km. For the calculation of chemical reactions an air model with five species (O₂, N₂, O, N, NO) and 19 chemical reactions is employed. The simulated result showed various rarefaction effects in the hypersonic flow with chemical reactions.