• 제목/요약/키워드: Diffuser flow

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150마력급 선내형 소형 워터제트 추진시스템 개발 (The development of small water-jet propulsion for 150HP grade inboard type)

  • 이중섭;이치우
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • 제38권3호
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    • pp.246-252
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    • 2014
  • 본논문은 150마력급 선내형 소형 워터제트 추진시스템 개발에 대한 연구이다. 워터제트는 흡입부, 임펠러, 디퓨저(공기확산기), 후진부와 메인 샤프트로 구성되어 있다. 워터제트의 구성품은 사형 주조후 정밀가공을 거쳐 개발하였다. 워터제트 추진기관의 개발은 각각의 부품에 대한 설계-제작-검사의 과정을 거쳐 최종 완성하였으며, 육상 시험 풀에서는 선체의 이동 없이 워터제트의 펌프 특성을 확인한 결과, 최대 37m/s의 유속과 0.29m3/s의 유량을 배출할 수 있는 성능을 확보하였다. 본 연구에서 개발된 워터제트 추진장치를 설치한 21ft 시험선을 사용하여 실증 연구를 수행하였다. 그 결과, 국내 연안에서 시험시 선체무게와 엔진등 기타 부수적인 무게가 대략 1.2ton 가량 이였으며 이 상태에서 엔진회전수 3,700rpm에서 최대시속 45km/h의 운항속도를 기록하였다.

해군 함정 VRTU의 과열방지를 위한 열전소자 냉각장치의 적용에 따른 기관실 및 VRTU 내부 열 유동특성 분석 (An Analysis of the Thermal Flow Characteristics in Engine-Room and VTRU in accordance with Application of Thermoelectric Device Cooling System to Prevent Overheating of the Korean Navy Ship VRTU)

  • 정영인
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제21권9호
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    • pp.610-616
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    • 2020
  • 본 연구에서는 대한민국 해군 함정의 하절기 운용 및 적도지병 파병 간 발생하고 있는 VRTU 과열로 인한 고온경보 발생과 장비정지 발생현상을 해결하기 위하여 해군 군수사령부 함정기술연구소와 공동연구를 수행하였다. 열전소자 냉각장치 설치에 따른 냉각효과를 확인하고, 전산 열 유동해석을 수행하여 VRTU 내부 열 유동특성을 분석하였다. 또 해석을 통해 기관실(디젤엔진룸) 내부의 온도분포를 살펴보고 VRTU 과열방지를 위한 최적의 설치위치를 알아보았다. 분석결과, 냉각장치를 설치함에 따라 VRTU 내부 평균 체적온도가 약 10 ℃ 감소하는 것을 확인하였으며 냉각장치에 설치된 Fan은 열 순환을 원활하게 하여 냉각효과를 높였다. 기관실 내부는 디젤엔진 상부에서 높은 온도분포를 나타냈고 통풍관 디퓨저 하부에서 가장 낮은 온도분포를 보였다. 열전소자 냉각장치는 높은 냉각성능을 나타내었으며, VRTU는 과열방지를 위하여 기관실의 통풍관 디퓨저 하부에 설치하는 것이 적절할 것으로 판단된다.

저소음 청소기 개발 (Low Noise Vacuum Cleaner Design)

  • 주재만;이준화;홍승기;오장근;송화규
    • 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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    • 한국소음진동공학회 2007년도 추계학술대회논문집
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    • pp.939-942
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    • 2007
  • Vacuum cleaner is a close life product that can remove various dusts from our surroundings. However well vacuum cleaner clean our environments, many people are looking away from it, due to its loud noise. Its noise causes a big trouble in the usual life, for example, catch calls, TV watching and discussing etc. To reduce these inconveniences, noise reduction methods and systematic design of low noise vacuum cleaner are studied in this paper. At first, sound quality investigation is performed to get the noise level and quality that make people TV watching and catch calls available. Based on the European and domestic customer SQ survey result, sound power, peak noise level and target sound spectrum guideline are studied and introduced. As a second, precise product sound spectrums are designed into each part based on the sound quality result. Fan-motor, brush, mainbody, cyclone spectrums are decided to get the final target sound based on the contribution level. Fan-motor is the major noise source of vacuum cleaner. Specially, its peak sound, RPM peak and BPF Peak, cause the people nervous. To reduce these peak sounds, high rotating impeller and diffuser are focused due to its interaction. A lot of experimental and numerical tests, operation points are investigated and optimization of flow path area between diffusers is performed. As a bagless device, cyclones are one of the major noise sources of vacuum cleaner. To reduce its noise, previous research is used and adopted well. Brush is the most difficult part to reduce noise. Its noise sources are all comes from aero-acoustic phenomena. Numerical analysis helps the understanding of flow structure and pattern, and a lot of experimental test are performed to reduce the noise. Gaps between the carpet and brush are optimized and flow paths are re-designed to lower the noise. Reduction is performed with keeping the cleaning efficiency and handling power together and much reduction of noise is acquired. With all above parts, main-body design is studied. To do a systematic design, configuration design developments technique is introduced from airplane design and evolved with each component design. As a first configuration, fan-motor installation position is investigated and 10 configuration ideas are developed and tested. As a second step, reduced size and compressed configuration candidates are tested and evaluated by a lot of major factor. Noise, power, mass production availability, size, flow path are evaluated together. If noise reduction configuration results in other performance degrade, the noise reduction configuration is ineffective. As a third configuration, cyclones are introduced and the size is reduced one more time and fourth, fifth, sixth, seventh configuration are evolved with size and design image with noise and other performance indexes. Finally we can get a overall much noise level reduction configuration. All above investigations are adopted into vacuum cleaner design and final customer satisfaction tests in Europe are performed. 1st grade sound quality and lowest noise level of bagless vacuum cleaner are achieved.

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원통 침지형 평막 생물반응기 내 산기량에 따른 3차원 유동현상에 관한 수치모사 (Numerical Simulation of Three Dimensional Fluid Flow Phenomena in Cylindrical Submerged Flat Membrane Bioreactor for Aeration Rate)

  • 김대천;정건용
    • 공업화학
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    • 제25권4호
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    • pp.401-408
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    • 2014
  • 분리막 생물반응기에서 산기량 제어는 반응기 내 유체흐름과 특히 막표면 근방에서의 전단응력을 변화시켜 막오염 감소 및 에너지 절약을 구현하는 중요 독립변수 중 하나이다. 본 연구에서는 원통형 생물 반응기 중심에 침지형 평막을 장착하고 하부에서 공기가 공급되는 3차원적 시스템에 대하여 "COMSOL"프로그램을 사용하여 수치해석하였다. 용액의 점도, 온도는 일정하다고 가정했으며 투과액 부피와 산기량의 비인 $SAD_p$를 변수로 사용하였다. 유속센서, 동영상 이미지분석으로 측정한 유속과 수치해석 결과는 11% 이내에서 일치함을 확인하였다. 반응기 내 유체의 흐름은 산기관과 막모듈 구간에서 급격하게 증가하였으나 막모듈을 지나면서 감소하였으며 반응조 벽에서 중심축 방향으로 갈수록 유속이 증가하는 경향을 보였다. 막 표면에서 계산된 전단응력은 하단 중앙부가 가장 크게 나타났으며 산기량이 증가할수록 전단응력이 증가하였다. 특히 산기량을 0.15에서 0.25 L/min로 증가할 경우 크게 증가함을 확인할 수 있었다.

고압 다단 펌프의 임펠러 자오면 곡선에 대한 수치 해석적 연구 (A Numerical Study on the Impeller Meridional Curvature of High Pressure Multistage Pump)

  • 김덕수;전상규;산자르;박원규
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제41권7호
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    • pp.445-453
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    • 2017
  • 본 연구에서는 RO용 고압 다단 펌프의 수력 부 성능에 대해서 연구를 수행하였다. 수력 부 설계는 크게 임펠러 설계와 레이디얼 디퓨저 설계로 나뉠 수 있다. 임펠러의 자오면 형상 변화에 따른 유동분포와 성능을 수치 해석적으로 연구하였으며, 임펠러 외경, 출구 폭, eye dia 등은 고정시킨 상태에서 반응 표면 기법을 이용하여 허브 및 쉬라우드 자오면 곡선을 변화 시키면서 성능을 최적화하였다. 해석결과 양정에 가장 큰 영향을 미치는 설계 변수는 ${\varepsilon}Ds$로 나타났으며 효율은 허브 입구 길이 및 쉬라우드 곡선이 가장 큰 영향을 주는 것을 알 수 있었다. 자오면 프로파일을 변경한 결과 기준모델(case 25)에 비해 약 0.5% 효율이 개선됨을 확인할 수 있었다.

이젝터 시스템의 설계 및 작동 특성에 관한 연구 (Study on the Design and Operation Characteristics of Ejector System)

  • 남궁혁준;한풍규;김영수
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2009년도 제33회 추계학술대회논문집
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    • pp.627-630
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    • 2009
  • 이젝터 시스템은 주유동 제트에 발생되는 전단 응력과 압력차에 의해 흡입 챔버 압력에 영향을 미치거나 이차 흡입 유동을 유도한다. 이젝터는 터빈 기반 복합사이클 추진기관 및 로켓엔진의 고고도 모사 설비, 압력회복장치, 담수화 시스템, 이젝터 램젯시스템과 같이 많은 분야에 적용되어 널리 사용된다. 본 연구에서는 아음속 및 음속 조건에서 작동하는 이젝터의 형상 및 운전 조건을 결정하는 설계 절차를 수립하고자 하였다. 또한, 이론적 방법과 시험적 연구를 통해 축소 확대 디퓨저가 장착된 이젝터의 작동 특성을 파악하였다. 결국, 수치해석을 통해 요구 성능을 만족하는 이젝터의 최적 형상을 결정하였으며 다양한 노즐 목 및 챔버 직경을 변화시킨 이젝터에 대한 성능 시험을 통해 계산 결과를 검증하였다.

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고속 원심홴의 공력성능 향상을 위한 에어포일 임펠러 적용 (Application of Airfoil Impeller for Enhancement of Aerodynamic Performance of High Speed Centrifugal Fan)

  • 박경현;박창환
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제40권5호
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    • pp.321-327
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    • 2016
  • 본 연구에서는 고속 회전을 하는 진공청소기용 원심홴의 공력성능 향상을 위해 에어포일 임펠러(Airfoil Impeller)의 적용을 검토 및 연구하였다. 에어포일 최대두께 및 최대두께 위치에 따라 3종의 에어포일 임펠러를 제시하였고, 이때 C4 에어포일 두께분포를 이용하였다. 에어포일 임펠러의 성능 평가는 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics) 해석과 흡입일률시험을 통해 수행되었다. 이를 통해 에어포일 형상 적용 시 기존 블레이드 형상에 비하여 임펠러 블레이드 압력면과 디퓨져 블레이드 압력면에서 발생하는 유동박리가 크게 줄어드는 것을 확인하였다. 그리고 이로 인해 기존 원심홴에 비하여 홴 효율이 약 3% 증가 및 비소음이 약 1.3dB(A) 감소되는 것을 확인하였다.

막냉각 홀의 측면 방향 분사각, 확장각 및 주기가 막냉각 효율에 미치는 영향 (Effects of Compound Angle, Diffuser Angle, and Hole Pitch on Film-cooling Effectiveness)

  • 김선민;이기돈;김광용
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제35권9호
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    • pp.903-913
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    • 2011
  • 본 연구에서는 가스터빈 블레이드의 냉각을 위해 사용되는 막냉각 홀을 대상으로 다양한 형상변수들이 막냉각 효율에 미치는 영향을 평가하기 위한 수치적 연구를 수행하였다. 삼차원 압축성 Reynolds-averaged Navier-Stokes 해석을 수행하였으며, 난류모델로는 shear stress transport 모델이 사용되었다. 해석을 통해 홀의 형상, 측면 방향 분사각, 홀의 주기 및 분사율이 막냉각 효율에 미치는 영향이 평가되었다. 해석결과, 원통형홀의 경우 측면 방향 분사각이 존재할 때 월등히 향상된 막냉각 효율을 보여주었으며, 홴형상 홀의 경우 측면 방향 분사각이 $20^{\circ}{\sim}30^{\circ}$일 때 가장 높은 막냉각 효율을 보여주었다. 또한 홀의 주기의 변화에 따른 성능평가 결과 높은 분사율일 때가 낮은 분사율의 경우보다 홀의 주기에 의존하는 경향을 보였다.

초음속 이젝터의 압력회복에 관한 연구 (Pressure Recovery in a supersonic ejector of a high altitude testing chamber)

  • 조지;공창덕
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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    • pp.833-837
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    • 2010
  • 본 연구는 최소 압력 모사로 엔진 배기가스를 배출시키기 위한 최적 이젝터 크기를 결정하기 위한 것을 목적으로 한다. 실험 챔버로 유입되는 2차 냉각 공기는 유량제어 밸브들과 진공펌프가 장착된 배출구를 통해 엔진배기가스는 분리되어 배출된다. 기존 고도시험 장치와 달리, 본 연구에 제안한 형상은 기존 이젝터의 압력 회복을 개선한 좀 더 작은 포획 면적을 가진 배기 이젝트를 사용하면 가스에 스텔링 챔버로 부터 20% 냉각 공기를 부가하여 배출시키도록 크기가 정해진다. 제안된 형상은 벨마우스 이젝터와 엔진배기 출구의 면적비가 이론적으로 약 1.2를 갖는다. 제안된 형상의 혼합 공기 모사결과에 따르면 큰 에너지는 기존 시스템 비해 좀 더 개선된 압력 회복과 감소된 전력 소모를 같음을 확인하였다.

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The Development of LPP Combustor for ESPR

  • Kinoshita, Yasuhiro;Oda, Takeo;Kobayashi, Masayoshi;Ninomiya, Hiroyuki;Kimura, Hideo;Hayashi, Shigeru;Yamada, Hideship;Shimodaira, Kazuo
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2004년도 제22회 춘계학술대회논문집
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    • pp.453-459
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    • 2004
  • An axially staged combustor equipped with an LPP combustion system and CMC liner walls has been investigated for stable combustion and low NOx emissions for the ESPR project. Several fuel injectors were designed and manufactured for the LPP burner, and single sector combustor tests were conducted to evaluate fundamental combustion characteristics such as emissions, instabilities, auto-ignition, and flash back at typical operating conditions from idle to Mn 2.2 cruise. The latest test results showed that the LPP burner had a good potential for the low NOx target. It was also found that the NOx emission level was greatly affected by a distortion in the air flow velocity field upstream of the LPP burner due to the diffuser and fuel feed arm. The CMC material was investigated to apply for the high temperature and low NOx combustor. Annular combustor liner walls were manufactured with the CMC material, and they have been tested at low pressure conditions to evaluate the soundness of the material and the mounting and seal system. This paper reports the latest research activities on the LPP combustion system and CMC liner walls for the ESPR project.

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