• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권10호
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• pp.6641-6646
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• 2015

배열회수 보일러의 전열관군은 외부에 가스터빈에서 나온 고온의 배기가스가 흐르게 된다. 이러한 유체의 흐름으로 인해 전열관군에서 시간변화에 따라 양력의 변동이 발생하는데 이에 따라 유동 유발 진동이 발생한다. 이러한 진동이 배열회수 보일러의 전열관군에서 파손을 야기할 수 있어서 열교환기의 구조적 안정성을 위해 열교환기의 전열관군에서 유동 유발 진동 특성을 규명할 필요가 있다. 일반적인 열교환기 전열관군에서 유동 유발 진동에 관한 실험적 연구는 기존에 많이 진행되어 오고 있으며 유동 유발 진동에 대한 무차원 PSD(Power Spectral Density) 함수를 무차원 주파수인 Strouhal 수, fU/U의 함수로 실험적 결과들이 도출되어 있다. 본 연구는 열교환기 전열관군에서 유동 유발 진동에 관한 기존의 실험적 연구들의 결과를 전산유체해석을 통해 검증하고 배열회수 보일러의 전열관군의 유동 유발 진동 특성에 적용하기 위한 기반을 마련하는 것을 목적으로 한다. 이러한 것을 위해 기존 연구에서 실험에 사용한 전열관군에서 비정상 상태 유동해석을 수행하여 전열관군에서의 양력 변화 특성을 살펴보았다. 또한 전열관군에서 양력 변동 특성으로부터 유동 유발 진동에 따른 PSD 특성 결과를 도출하여 기존의 연구들과 비교를 통해 전열관군에서의 PSD 특성을 정립하였다.

• 에너지공학
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• 제24권4호
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• pp.211-216
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• 2015

배열회수 보일러의 전열관군은 외부에 고온의 배기가스가 흐르면서 유동 유발 진동을 야기 시키며 배열회수 보일러의 전열관군에서 파손을 야기할 수 있어서 열교환기의 구조적 안정성을 위해 열교환기의 전열관군에서 유동 유발 진동 특성을 규명할 필요가 있다. 일반적인 열교환기 전열관군에서 유동 유발 진동에 관한 실험적 연구는 기존에 많이 진행되어 오고 있으며 단일 원관이나 전열관군의 원관들에서 유동 유발 진동에 대한 무차원 PSD(Power Spectral Density) 함수를 무차원 주파수인 Strouhal 수, fD/U의 함수로 도출된 실험적 결과들이 도출되어 있다. 본 연구는 배열회수 보일러에 사용하는 휜튜브 전열관군에서 유동 유발 진동 특성을 규명하는 것을 목적으로 한다. 이러한 것을 위해 단일 휜튜브 원관에서 비정상 상태 유동해석을 수행하여 주기적인 와동 발생 특성과 휜튜브 원관에서의 양력 변화 특성을 살펴보았다. 또한 휜튜브 원관에서 양력 변동 특성으로부터 유동 유발 진동에 따른 PSD 특성 결과를 도출하여 기존에 단순 원관에서 이루어졌던 연구들과 비교를 통해 휜튜브 원관 주위의 PSD 특성을 정립하였다.

• 한국가스학회지
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• 제19권4호
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• pp.35-40
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• 2015

열교환기의 전열관군은 전열관군 외부로 흐르는 유동에 의해 유동 유발 진동이 일어나며 이것으로 말미암아 전열관군에서 파손을 야기할 수 있어서 열교환기의 구조적 안정성을 위해 열교환기의 전열관군에서 유동 유발 진동 특성을 규명할 필요가 있다. 일반적인 열교환기 전열관군에서 유동 유발 진동에 관한 실험적 연구는 기존에 많이 진행되어 오고 있으며 유동 유발 진동에 대한 무차원 PSD(Power Spectral Density) 함수를 무차원 주파수인 Strouhal 수, fU/U의 함수로 도출된 실험적 결과들이 도출되어 있다. 본 연구는 열교환기 단일 원관에서 유동 유발 진동에 관한 기존의 연구들의 결과를 전산유체해석을 통해 검증하고 배열회수 보일러의 전열관군의 유동 유발 진동 특성에 적용하기 위한 기반을 마련하는 것을 목적으로 한다. 이러한 것을 위해 단일 원관에서 비정상 상태 유동해석을 수행하여 주기적인 와동 발생 특성과 원관에서의 양력과 항력의 변화 특성을 살펴보았다. 또한 원관에서 양력과 항력의 변동 특성으로부터 유동 유발 진동에 따른 PSD 특성 결과를 도출하여 기존의 연구들과 비교를 통해 원관 주위의 PSD 특성을 살펴보았으며 양력과 항력의 진폭과 주파수의 특성을 규명하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권4호
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• pp.1407-1424
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• 2024

In Pressurized Water Reactors, most of the failed fuel rods are often observed at the periphery of the fuel assembly, especially near the core baffle. The rod vibration-induced fretting wear is a significant failure mechanism strongly correlated with the coolant and support conditions. This paper presents a coupled vibration model of double-rod to predict the grid-to-rod fretting (GTRF) wear. A motion-dependent fluid force model is used to simulate the coolant cross flow, the gap constraints with asymmetric stiffness between spring and dimple on the vibration form, and the fretting wear are discussed. The results show the effect of the coupled vibration on the deterioration of wear, providing a sound theoretical explanation of some failure phenomena observed in the previous experiment. Exploratively, we analyze the impact of the baffle jet on the GTRF wear, which indicates that the high-velocity cross-flow will significantly affect the vibration forms while sharply changing the wear behavior.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제14권8호
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• pp.816-822
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• 2000

In the core of the nuclear power plant of PWR, several cases of fuel failure by unknown causes have been experienced for various fuel types. From the common features of the failure pattern, failure lead time, flow conditions, and flow induced vibration characteristics in nuclear fuel bundles, it is deduced that the fretting wear failure of the fuel rod at the spacer grid position is due to the fluidelastic vibration. In the past, fluidelastic vibration was simulated by quasi -static semi-analytical model, so called the static model, which could not account for the interaction between the rods within a bundle. To overcome this defect and to provide for more flexibilities applicable to the fuel bundle, Tanaka's unsteady model was modified to accomodate the geometrical differences and governing parameter changes during the operations such as the number of rods, pitch to diameter ratio (P/D), spring force, damping coefficient, etc. The critical velocity was calculated by solving the governing equations with the MATLAB code. A comparison between the estimated critical velocity and the test result shows a good agreement. Finally, the level of decrease of the critical velocity due to the reduction in the spring force and reduced damping coefficient due to the radiation exposure is also estimated.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제10권4호
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• pp.12-19
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• 2007

In this study, nonlinear flow-induced vibration(flutter) analyses of a 2-DOF launch vehicle airfoil have been conducted in supersonic and hypersonic flow regimes. Advanced aeroelastic analysis system based on computational fluid dynamics and computational structural dynamics is successfully developed and applied to the present analyses. Nonlinear unsteady aerodynamic analyses considering strong shock wave motions are conducted using inviscid Euler equations. Aeroelastic governing equations for the 2-DOF airfoil system is solved by the coupled integration method with interactive CFD and CSD computation procedures. Typical wedge type airfoil shapes with initial angle-of-attacks are considered to investigate the nonlinear flutter characteristics in supersonic(15). Also, the comparison of detailed aeroelastic responses are practically presented as numerical results.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2000년도 춘계학술대회논문집
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• pp.371-379
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• 2000

A noise prediction method of axial flow fan is developed by incorporating through-flow method and vortex shedding noise model. Fan noise is assumed to be generated due to the pressure fluctuation induced by wake vortices of fan blades and radiate as diploe distribution. The wake vortices are analyzed by combining Karman vortex street model and through-flow analysis results, and the vortex-induced fluctuating pressure on blade surface is calculated by thin airfoil theory. The predicted sound pressure levels and directivity patterns of fan noise by the present method are favorably compared with fan noise test data. Furthermore, the present method is shown to be very useful for predicting the aero-acoustic performance map of the fan operated at off-design point.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2002년도 추계학술대회논문초록집
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• pp.389.2-389
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• 2002

Nonlinear aeroelastic characteristics of a missile control surface are investigated in this study. The wing model has freeplay structural nonlinearity at its pitch axis. Nonlinear aerodynamic flows with unsteady shock waves are also considered in high-speed flow region. To effectively consider a freeplay structural nonlinearity, the fictitious mass method (FMM) is applied to structural vibration analysis based on finite element method (FEM). (omitted)

• Ocean Systems Engineering
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• 제7권3호
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• pp.195-223
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• 2017

This paper presents 3D numerical simulations of a Free Standing Hybrid Riser under Vortex Induced Vibration, with prescribed motion on the top to replace the motion of the buoyancy can. The model is calculated using a fully implicit discretization scheme. The flow field around the riser is computed by solving the Navier-Stokes equations numerically. The fluid domain is discretized using the overset grid approach. Grid points in near-wall regions of riser are of high resolution, while far field flow is in relatively coarse grid. Fluid-structure interaction is accomplished by communication between fluid solver and riser motion solver. Simulation is based on previous experimental data. Two cases are studied with different current speeds, where the motion of the buoyancy can is approximated to a 'banana' shape. A fully three-dimensional CFD approach for VIV simulation for a top side moving Riser has been presented. This paper also presents a simulation of a riser connected to a platform under harmonic regular waves.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2010년 춘계학술대회논문집
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• pp.295-304
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• 2010

The paper summarizes the VIV-related research with the focus on flexible riser and pipe models subject to various engineering conditions. First of all, a series of numerical simulations for the purpose of validating the efficiency of FSI solution approach (ANSYS MFX) has been performed. The comparison between the simulation and the experimental data shows that the present FSI solution method is capable of giving acceptable estimation to VIV problems. As a meaningful application to engineering problems, some tentative simulation cases which are difficult to carry out in experiment, such as a flexible pipe with internal flow and multi-assembled pipes, have been successfully carried out. The coupling mechanism between vortex shedding and the VIV has been well interpreted.