• 제목/요약/키워드: Engine Dynamics

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함정 적외선 신호저감 장치의 열 유동해석 연구 (A Study on the Heat Flow Analysis of Infra-Red Signature Suppression System for Naval Ship)

  • 윤석태;조용진;고대은
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제18권11호
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    • pp.740-746
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    • 2017
  • 함정의 추진기와 발전기에 의해 발생하는 고온의 폐기가스와 연돌 주변 금속표면에서 방사되는 적외선 신호는 적 위협 무기체계의 표적이 되어 함의 생존성을 감소시키는 주 원인이 된다. 폐기가스와 연돌의 적외선 신호는 함정에 적외선 신호저감 장치(Infra-Red Signature Suppression system, IRSS)를 설치하여 감소시키고 있다. IRSS는 폐기가스에 난류 유동을 형성하는 이덕터, 폐기가스와 주변 공기가 혼합되는 믹싱 튜브, 외기와의 압력차를 이용하여 공기 필름을 형성하는 디퓨져 세 부분으로 구성된다. 본 연구는 적외선 신호저감 장치를 국내 독자기술로 개발하기 위한 기초 연구로 국외 선진 기술사에서 개발하여 국내 함정에 설치된 IRSS의 모형시험 조건을 분석하고 이를 기반으로 열 유동해석 연구를 수행하였다. 열 유동해석에서는 상용 수치해석 프로그램을 사용하였으며, 다양한 난류 이론 모델을 고려하여 결과를 비교 분석하였다. 해석의 주요 결과로는 이덕터 입구와 디퓨져 출구에서의 폐기가스 온도 및 속도, 그리고 디퓨져의 금속표면 온도를 구하였으며 모형시험의 계측 결과와 잘 부합함을 확인하였다.

NH3 전환효율 극대화를 위한 Urea 인젝터의 분사 최적화에 관한 수치적 연구 (A Numerical Study on the Optimization of Urea Solution Injection to Maximize Conversion Efficiency of NH3)

  • 문성준;조낙원;오세두;정수진;박경우
    • 한국자동차공학회논문집
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    • 제22권3호
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    • pp.171-178
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    • 2014
  • From now on, in order to meet more stringer diesel emission standard, diesel vehicle should be equipped with emission after-treatment devices as NOx reduction catalyst and particulate filters. Urea-SCR is being developed as the most efficient method of reducing NOx emissions in the after-treatment devices of diesel engines, and recent studies have begun to mount the urea-SCR device for diesel passenger cars and light duty vehicles. That is because their operational characteristics are quite different from heavy duty vehicles, urea solution injection should be changed with other conditions. Therefore, the number and diameter of the nozzle, injection directions, mounting positions in front of the catalytic converter are important design factors. In this study, major design parameters concerning urea solution injection in front of SCR are optimized by using a CFD analysis and Taguchi method. The computational prediction of internal flow and spray characteristics in front of SCR was carried out by using STAR-CCM+7.06 code that used to evaluate $NH_3$ uniformity index($NH_3$ UI). The design parameters are optimized by using the $L_{16}$ orthogonal array and small-the-better characteristics of the Taguchi method. As a result, the optimal values are confirmed to be valid in 95% confidence and 5% significance level through analysis of variance(ANOVA). The compared maximize $NH_3$ UI and activation time($NH_3$ UI 0.82) are numerically confirmed that the optimal model provides better conversion efficiency of $NH_3$. In addition, we propose a method to minimize wall-wetting around the urea injector in order to prevent injector blocks caused by solid urea loading. Consequently, the thickness reduction of fluid film in front of mixer is numerically confirmed through the mounting mixer and correcting injection direction by using the trial and error method.

3 방향 절환밸브의 공동현상 저감을 위한 형상최적화 (Shape Optimization of Three-Way Reversing Valve for Cavitation Reduction)

  • 이명곤;임채석;한승호
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제39권11호
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    • pp.1123-1129
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    • 2015
  • 자동차부품 세척장비는 엔진과 변속기 블록 등의 가공과정에서 잔류하는 기름때를 제거하며, 잦은 수류방향 전환과 고압수의 분사를 위해 한 쌍의 2 방향 밸브를 사용한다. 그러나 정교한 밸브제어장치 없이 2 방향 밸브를 사용하는 경우 급격한 수류방향 전환에 따른 맥동현상이 발생하여 사용에 어려움이 따른다. 대안으로 하나의 3 방향 절환밸브를 사용하는 방법은 정교한 제어장치 없이도 정확한 수류방향 절환이 원활히 이루어져 이러한 문제점을 해결할 수 있다. 그러나 복잡한 유로 및 바텀플러그 형상으로 인해 유속변화가 심하게 발생하여 공동현상이 나타날 수 있다. 본 연구에서는 3 방향 절환밸브 내의 유동특성을 해석적으로 평가하였으며, 바텀플러그 하부에서 나타나는 공동현상을 공동화지표와 POC(Percent of cavitation)를 도입하여 정량화하였다. 공동현상의 저감을 위해 바텀플러그 형상을 매개변수화하고, 해석의 수렴성 개선과 해석시간을 단축시킬 수 있는 단순 유한요소모델을 이용하여 유동해석을 통한 형상최적설계를 실시하였다. 완전요인배치법을 통한 실험계획법과 인공신경망 기반 반응표면모델을 적용하여 공동현상이 발생하지 않는 POC 가 30% 미만인 바텀플러그의 형상을 제시하였다. 얻어진 최적해는 POC 27%에 대하여 바텀플러그의 허리길이와 꼬리길이가 각각 6.42mm 및 6.96mm 이다.

가스추진 LNG 운반선의 가스 압축기실에 설치된 가스검출장치의 최적 배치에 관한 연구 (Optimal Gas Detection System in Cargo Compressor Room of Gas Fueled LNG Carrier)

  • 이상원;소예덕;이승훈;이진욱;정은석;강호근
    • 해양환경안전학회지
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    • 제25권5호
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    • pp.617-626
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    • 2019
  • 본 연구는 가스추진 174K급 LNG 운반선의 가스 압축기실에서 발생하는 가스누출 모사를 통해 가스탐지기의 최적 위치를 분석하였으며, 새로 개정된 IGC 코드에 명시된 안전규정을 만족하는 합리적인 방법도 함께 제안하였다. 가스압축기실에서의 LNG 가스누출 수치해석을 위해, 실제 ME-GI 엔진이 장착된 174K급 LNG 운반선의 압축기실 형상과 장비, 배관의 배치와 같은 치수로 3D 설계되었다. 가스누설에 대한 시나리오는 305 bar의 높은 압력과 1 bar의 낮은 압력을 적용하여 진행하였다. 고압용 핀홀의 크기는 4.5, 5.0, 5.6 mm이고 저압용은 100, 140 mm이다. 해석 결과, 5.6 mm 핀홀(고압)과 100, 140 mm 핀홀(저압) 상태의 누출에 대한 환기평가에서 가연성 가스농도는 심각한 위험이 없음을 확인하였다. 그러나 개정된 IGC 코드에 따라 설치된 압축기실의 가스 감지 센서의 실제 위치는 다른 지점으로 이동해야 하고, 측정 지점이 현 규정에서 요구하는 것보다 더 추가되어야 함을 확인하였다.

일체형 PM/NOx 동시저감장치의 최적 설계에 대한 기초 연구 (A Basis Study on the Optimal Design of the Integrated PM/NOx Reduction Device)

  • 최수정;;이원주;김준수;김정국;박호용;임인권;최재혁
    • 해양환경안전학회지
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    • 제28권6호
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    • pp.1092-1099
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    • 2022
  • 대기오염물질과 온실가스 배출량을 저감 시키기 위한 배기 후처리 장치에 대한 연구는 활발히 진행 중이지만 그 중 선박용 입자상물질/질소산화물(PM/NOx) 동시저감 장치에서는 엔진에 미치는 배압 및 필터 담체 교체에 대한 문제가 발생하고 있다. 본 연구에서는 PM/NOx를 동시저감 할 수 있는 일체형 장치의 최적 설계를 위해 장치 내부 유동과 입·출구 압력을 통한 배압의 변화를 연구하여 적절한 기준을 제시하였다. Ansys Fluent를 활용하여 디젤미립자필터(DPF) 및 선택적촉매환원법(SCR)에 다공성 매체 조건을 적용하였고 공극률은 30 %, 40 %, 50 %, 60 % 및 70 %로 설정하였다. 또한, 엔진 부하에 따른 Inlet 속도를 경계 조건으로 7.4 m/s, 10.3 m/s, 13.1 m/s 및 26.2 m/s로 적용하여 배압에 미치는 영향을 분석하였다. CFD 분석 결과, 장치의 입구 온도 보다 입구 속도에 따른 배압의 변화율이 크고 최대 변화율은 27.4 mbar였다. 그리고 모든 경계 조건에서의 배압이 선급 기준인 68 mbar를 초과하지 않았기 때문에 1800 kW 선박에 적합한 장치로 평가되었다.

모바일 데이터 서비스 사용량 증감에 영향을 미치는 요인들에 관한 연구: 이요인 이론(Two Factor Theory)을 바탕으로 (A Study for Factors Influencing the Usage Increase and Decrease of Mobile Data Service: Based on The Two Factor Theory)

  • 이상훈;김일경;이호근;박현지
    • Asia pacific journal of information systems
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    • 제17권2호
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    • pp.97-122
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    • 2007
  • Conventional networking and telecommunications infrastructure characterized by wires, fixed location, and inflexibility is giving way to mobile technologies. Numerous research reports point to the ultimate domination of wireless communication. With the increasing prevalence of advanced cell-phones, various mobile data services (hereafter MDS) are gaining popularity. Although cellular networks were originally introduced for voice communications, statistics indicate that data services are replacing the matured voice service as the growth engine for telecom service providers. For example, SK Telecom, the Korea's largest mobile service provider, reported that 25.6% of revenue and 28.5% of profit came from MDS in 2006 and the share is growing. Statistics also indicate that, in 2006, the average revenue per user (ARPU) for voice didn't change but MDS grew seven percents from the previous year, further highlighting its growth potential. MDS is defined "as an assortment of digital data services that can be accessed using a mobile device over a wide geographic area." A variety of MDS have been deployed, with a few reaching the status of killer applications. Many of them need to access the Internet through the cellular-phone infrastructure. In the past, when the cellular network didn't have acceptable bandwidth for data services, SMS (short messaging service) dominated MDS. Now, Internet-ready, next-generation cell-phones are driving rich digital data services into the fabric of everyday life, These include news on various topics, Internet search, mapping and location-based information, mobile banking and gaming, downloading (i.e., screen savers), multimedia streaming, and various communication services (i.e., email, short messaging, messenger, and chaffing). The huge economic stake MDS has on its stakeholders warrants focused research to understand associated dynamics behind its adoption. Lyytinen and Yoo(2002) pointed out the limitation of traditional adoption models in explaining the rapid diffusion of innovations such as P2P or mobile services. Also, despite the increasing popularity of MDS, unexpected drop in its usage is observed among some people. Intrigued by these observations, an exploratory study was conducted to examine decision factors of MDS usage. Data analysis revealed that the increase and decrease of MDS use was influenced by different forces. The findings of the exploratory study triggered our confirmatory research effort to validate the uni-directionality of studied factors in affecting MDS usage. This differs from extant studies of IS/IT adoption that are largely grounded on the assumption of bi-directionality of explanatory variables in determining the level of dependent variables (i.e., user satisfaction, service usage). The research goal is, therefore, to examine if increase and decrease in the usage of MDS are explained by two separate groups of variables pertaining to information quality and system quality. For this, we investigate following research questions: (1) Does the information quality of MDS increase service usage?; (2) Does the system quality of MDS decrease service usage?; and (3) Does user motivation for subscribing MDS moderate the effect information and system quality have on service usage? The research questions and subsequent analysis are grounded on the two factor theory pioneered by Hertzberg et al(1959). To answer the research questions, in the first, an exploratory study based on 378 survey responses was conducted to learn about important decision factors of MDS usage. It revealed discrepancy between the influencing forces of usage increase and those of usage decrease. Based on the findings from the exploratory study and the two-factor theory, we postulated information quality as the motivator and system quality as the de-motivator (or hygiene) of MDS. Then, a confirmative study was undertaken on their respective role in encouraging and discouraging the usage of mobile data service.