• 한국기계가공학회지
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• 제13권3호
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• pp.83-88
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• 2014

FSI (Fluid Structure Interaction) method, in this study, has been applied to analyzing thermal characteristics of a high speed machine tool spindle system. The spindle is composed of angular contact ceramic ball bearings, a high speed built-in motor, a cooling jacket, and so on. The cooling jacket has three inlets and outlets. Using the FSI method, temperature distributions and thermal displacements of the spindle system were computed considering the heating of the front and rear bearings and the built-in motor. The results computed using the FSI method were compared with those determined by experiment and using the conventional numerical approach. The results determined using the FSI method were similar to those from the conventional numerical approach but showed better agreement with the experimental results. Therefore, it is concluded that the FSI method is useful for analyzing the thermal characteristics of high speed spindles and can be applied to the design of high speed spindles.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.473-473
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• 2009

There have been many academic researches on the aerodynamic design of wind turbine based on blade element method (BEM) and momentum theory (MT, or actuating disk theory). However, in the real world, the turbine blade design requires many additional constraints more than theoretical analysis. The standard procedure is studied in the present paper to design new blades for the wind turbine system ranged from the small size from 1 to 10 kW. From the experience of full design of a 10 kW blade, the authors tried to set up a standard procedure for the aerodynamic design based on IEC 61400-2. Wind-turbine scale, rotating speed, and geometrical chord/twist distribution at the segmented span positions are calculated with a suitable BEM/MT code, and the geometrical shape of tip and root should be modified after considering various parameters: wing-tip vortex, aerodynamic noise, turbine efficiency, structural safety, convenience of fabrication, and even economic factor likes price, etc. The evaluated data is passed to the next procedure of structural design, but some of them should still be corresponded with each other: the fluid-structure interaction is one of those problems not yet solved, for example. Consequently, the design procedure of small wind-turbine blades is set up for the mass production of commercial products in this research.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제27권5호
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• pp.710-720
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• 1995

원자로에서 펌프에 의해 야기되는 맥동 압력은 원자로 내부 구조물에 진동과 손상을 줄 수 있기 때문에 관심이 증가되고 있다. 본 연구에서는 냉각관과 환형관(원자로 압력 용기와 노심 보호 지지대 사이)으로 구성된 기하 형태에서 펌프에 의해 야기되는 맥동 압력을 해석할 수 있는 수력학적 모델을 개발하였다. 수학적 지배 방정식은 압축성, 비점성 유체에 대해 선형화된 Navier-Stokes 방정식이다. 냉각관과 환형관을 따로 분리하여 해석하고 두영역의 커플링 영향을 고려하였다. 또한 본 기하 형태에서 펌프맥동 압력에 영향을 미치는 주요 기하 인자에 대한 평가를 수행하였다. 본 해석 결과와 실험차를 비교하여 만족할 만한 결과를 얻었다.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제12권1호
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• pp.552-568
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• 2020

After long-term service in deep ocean, pipelines are usually suffered from corrosions, which may greatly influence the Vortex-Induced Vibration (VIV) behavior of pipes. Thus, we investigate the VIV of defective pipelines. The geometric nonlinearity due to large deformation of pipes and nonlinearity in vortex-induced force are simulated. This nonlinear vibration system is simulated with finite element method and solved by direct integration method with incremental algorithm. Two kinds of defects, corrosion pits and volumetric flaws, and their effects of depth and range on VIV responses are investigated. A new finite element is developed to simulate corrosion pits. Defects are found to aggravate VIV displacement response only if environmental flow rate is less than resonance flow rate. As the defect depth grows, the stress responses increase, however, the increase of the defect range reduces the stress response at corroded part. The volumetric flaws affect VIV response stronger than the corrosion pits.

• 한국해양공학회지
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• 제36권1호
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• pp.11-20
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• 2022

Generally, tsunamis are generated by the rapid crustal movements of the ocean floor. Other factors of tsunami generation include landslides on coastal and ocean floor slopes, glacier collapses, and meteorite collisions. In this study, two numerical analyses were conducted to examine the formation, propagation, and deformation properties of landslide tsunamis. First, LS-DYNA was adopted to simulate the formation and propagation processes of tsunamis generated by dropping rigid bodies. The generated tsunamis had smaller wave heights and wider waveforms during their propagation, and their waveforms and flow velocities resembled those of theoretical solitary waves after a certain distance. Second, after the formation of the landslide tsunami, a tsunami based on the solitary wave approximation theory was generated in a numerical wave tank (NWT) with a computational domain that considered the stability/steady phase. The comparison of two numerical analysis results over a certain distance indicated that the waveform and flow velocity were approximately equal, and the maximum wave pressures acting on the upright wall also exhibited similar distributions. Therefore, an effective numerical model such as LS-DYNA was necessary to analyze the formation and initial deformations of the landslide tsunami, while an NWT with the wave generation method based on the solitary wave approximation theory was sufficient above a certain distance.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권8호
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• pp.3088-3101
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• 2023

A pressurized vessel-pipe-safety valve (PVPSV) combination is a commonly used configuration in nuclear power plants, and a good numerical model is essential for the system design, sizing and performance optimization. However, owing to the large-scale and cross-scale features, it is still a challenge to build a system level numerical model with both high accuracy and efficiency. To overcome this, a novel system level modeling method which can synthesize the advantages of various models is proposed in this paper. For system modeling, the analytical approach, the method of characteristics (MOC) and the surrogate model approach are respectively adopted to predict the dynamics of the pressure vessel, the connecting pipe and the safety valve, and different models are connected through data interfaces. With this system model, dynamic simulations were carried out and both the stable and the unstable system responses were obtained. For the model verification purpose, the simulation results were compared with those obtained from experiments and full CFD simulations. A good agreement and a better efficiency were obtained, verifying the ability of the model and the feasibility of the modeling method proposed in this paper.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제21권4호
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• pp.391-401
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• 2000

본 연구에서는 정맥 등과 같은 혈관의 상황을 모사하기 위하여 선형적으로 벽 두께가 변하는 축 대칭 관의 벽면과 유동의 상호작용을 유한요소 방법으로 해석하였다. 사용한 유한요소 상용 소프트웨어(ADINA)의 타당성을 검증하기 위해서 막힘이 있는 혈관에서의 벽과 혈류의 상호작용을 해석하고 이를 기존의 실험결과와 비교하였다. 또한 2차원 신축 벽을 가지는 평판 사이의 유체 유동에 대한 결과를 기존 연구결과와 비교하였다. 축대칭 문제의 경우, 입구의 압력은 일정하게 유지하면서 출구 압력을 감소시켜 나간다. 출구 압력의 감소에 따라, 유량은 증가하며, 관내 유로의 단면적은 감소한다. speed index(평균속도를 파의 속도로 나눈 값)가 1 근방에서 유량은 최대가 되며, 유로 단면적이 최소가 된다. 그리고 출구압력이 좀 더 감소하면 유량은 오히려 줄어든다. 이와 같은 현상을 유동제한(flow limitation) 혹은 초킹(choking)이라 하는데, 폐의 기도(airway) 및 모세혈관, 그리고 이외의 여러 정맥들에서 자주 발생하는 폭포효과의 원인이 된다. 상류벽 두께와 하류 벽두께의 비가 2 일 경우에는 하류쪽에서 목(area throat)이 형성되며 이 비가 3일 경우에는 상류 쪽으로 이동하는데 하류 벽면의 강성(stiffness)이 상류 쪽에 비해 강하게 되어서 상류 쪽에서 먼저 붕괴가 일어나기 때문이다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제24권5호
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• pp.512-517
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• 2014

본 연구는 선박의 외벽 유지보수를 위한 외벽 연마장비에 장착되는 먼지 집진장치에 적용하기 위한 사이클론 집진방식의 연마기 제작을 위한 사이클론 분리기 설계를 위하여 최적의 설계조건을 도출하고자 유동해석 기법을 적용한 사이클론 연마장비의 집진장치를 소개하고자 한다. 제작된 연마장비의 집진을 위한 접선유입 사이클론의 압력 강하와 입자 수집 능률은 기 연구된 수학적 모델을 적용하여 계산하였다. 종래 공기필터를 가진 사이클론의 계산 결과의 비교는 접선 유입 사이클론이 저압 드롭과 높은 입자 수집능률을 시뮬레이션을 통한 검증과 시작품을 제시하였다. 사이클론은 원통형 장치 내에 분진을 함유하는 기체를 장치내벽에 접선방향으로 유입시켜 유입분진에 선회운동을 부여함으로써 분진입자에 작용하는 원심력에 의하여 가스중의 입자를 분리 포집하는 집진장치로써 연마장비의 집진장치로 응용하고자 본 연구를 진행하여 진행중인 메커니즘과 유체흐름에 대한 기본적인 유체흐름에 따른 사이클론의 규격 파라미터에 따른 유동해석 결과를 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.203-203
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• 2022

일반적으로 지진해일은 지진, 화산에 의한 융기 또는 침강에 따른 급작스러운 해저지각 운동에 의해 발생하며, 이에 따른 수위변동과 유체운동을 일컫는다. 그 밖에 해안/해저 산사태, 운석 낙하, 빙하 붕괴와 같이 암석, 토사, 얼음, 운석이 바다, 호수의 수면과 충돌하여 해일이 발생하기도 한다. 이 산사태 해일의 피해사례는 많지 않지만, 대부분 인명피해를 동반한다. 이에 과거부터 수리모형실험을 통해 산사태로 생성된 해일의 전파과정을 조사하는 연구들이 수행되었다. 최근에는 컴퓨터 성능향상과 다양한 수치모델이 개발됨에 따라 수치해석이 많이 수행되고 있다. 그러나 산사태 해일의 생성을 직접 모의하기 위해서는 유체-구조 상호작용(FSI; fluid-structure interaction)을 고려할 수 있는 전산유체역학(CFD; computational fluid dynamics)해석이 요구되는 관계로 활발한 연구가 진행되지 않고 있다. 본 연구에서는 FSI에 기초하여 충돌모의에 특화된 LS-DYNA를 이용하여 산사태 해일의 생성, 전파 그리고 직립벽(댐)에서의 처오름 및 파압 등을 검토한다. 그리고 낙하물의 형상, 낙하 높이에 따라 생성된 해일이 댐에 미치는 영향을 분석한다. 또한, 이용하는 LS-DYNA 해석의 타당성 및 유효성을 확인하기 위하여 기존 수리모형실험에서 생성된 산사태 지진해일과 비교·검증한다. 수치해석 결과, 동일한 체적의 낙하물에서는 폭이 좁을수록 최대파고가 낙하물에 근접해 생성되었고, 폭이 넓을수록 파장이 길어지는 것을 확인할 수 있었다. 낙하물의 낙하높이가 높을수록 산사태 지진해일의 파고가 크게 생성되었다. 낙하물로부터 600m 지점에서 설치한 댐에서의 산사태 지진해일의 처오름은 파고 및 파장이 클수록 증가하였다. 산사태 지진해일의 파압 역시 처오름에 상응하게 나타났다. 그러므로 호소에서 산사태 해일이 발생한다면, 댐 및 제방의 안정성에 영향을 미칠 수 있을 것으로 판단된다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권5호
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• pp.1712-1724
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• 2024

Spiral tubes are used in a wide range of applications and it is significant to understand the vibration introduced by two-phase flow in spiral tubes. In this paper, the numerical method is used to study the vibration induced by the gas-liquid two-phase flow in a spiral tube with different flow regimes. The pressure fluctuation characteristics at the pipe wall and the solid vibration response characteristics are obtained. The results show that the motion of small bubbles in bubbly flow leads to small pressure fluctuations with low-frequency broadband (0-50 Hz). The motion of the gas plug in the plug flow causes small amplitude periodic pressure fluctuation with a shortened low-frequency broadband (0-15 Hz) compared to the bubbly flow. The motion of the gas slug in the slug flow causes large periodic fluctuations in pressure with a significant dominant frequency (6-7 Hz). The wavy flow is very stable and has a distinct main frequency (1-2 Hz). The vibration regime in the bubbly flow and wave flow are close to the first-order mode, and the vertical vibrating component is dominant. The plug flow and slug flow excite higher-order vibration modes, and the lateral vibration component plays more important part in the vibration response.