• 대한기계학회논문집A
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• 제38권12호
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• pp.1359-1365
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• 2014

본 연구에서는 측추력기 구성품인 Shutter의 열구조 안전성을 평가하기 위해 단방향 유체-구조 연성해석을 수행하였다. Shutter는 측추력기에서 노즐을 개방시키기 위한 구동 토크와 연소가스의 고온, 고압 열하중을 받는 부품으로 연소가 진행되는 동안 열구조 안전성을 확보하여야만 한다. 유체-구조 연성해석을 위해 측추력기의 연소시간동안 내부 유동장에서 발생하는 연소가스의 압력 및 온도 분포, 대류 열전달계수값을 유동해석을 통해 도출하였고, 이 결과 값을 맵핑 방식을 이용하여 열구조 해석의 하중조건으로 부가하였다. 연소시간동안 Shutter에서 발생되는 최대 응력 및 취약위치, 온도분포를 단위 시간 단위로 분석하여 온도에 따른 소재의 인장강도 값과 비교하여 열구조 안전성을 평가 하였다. 또한 반경 방향 변형량을 분석하여 셔터와 노즐목 간의 적정 간극을 설정하는 근거로 활용하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권10호
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• pp.1161-1170
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• 2011

이 논문은 촉매 담체에서 열유동 및 구조해석의 실동경계조건에 대한 역문제 해법을 나타낸다. 촉매 담체의 배기가스 정화효율은 열유동 매개변수와 촉매 성분 등에 영향을 받고 열유동 균일도에 의해 평가된다. 역문제의 정식화-열유동 매개변수(입구 온도, 속도, 반응열, 대류열전달계수)를 얻고-와 직접 문제-주어진 출구 온도 분포로부터 평가-를 설명하였다. 실험계획법과 반응표면 최적화 기법은 제안된 역문제 해결을 위해 이용하였다. 촉매 담체의 온도 분포는 예측된 열유동 매개변수에 대한 열유동해석에 의해 얻었다. 열응력과 내구성 평가는 이 온도 분포에 기반해서 수행하였다. 역문제 접근 방법의 유효성과 정확성은 반응표면모델과 측정된 실차 시험과 좋은 일치를 달성함으로써 설명하였다.

• International Journal of Fluid Machinery and Systems
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• 제10권3호
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• pp.188-196
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• 2017

The objective of this paper is to investigate the flow-induced vibration of a flexible hydrofoil in cavitating flows via combined experimental and numerical studies. The experiments are presented for the modified NACA66 hydrofoil made of POM Polyacetate in the closed-loop cavitation tunnel and the numerical investigations are performed using a hybrid coupled fluid structure interaction model. The results showed that with the decreasing of cavitation number, the vibration magnitude increases dramatically for the cloud cavitation and declines for the supercavitation. The cloud cavitation development strongly affects the vibration response, with the main frequency of the vibration being accordance with the cavity shedding frequency and other two frequencies corresponding to the bending and twisting frequencies.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권9호
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• pp.126-132
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• 2016

본 연구는 전산유체역학 기법을 이용하여 수소 생산 플랜트의 개질 튜브 공정가스와 버너 가스 온도에 따른 화학반응과 열변형 특성을 분석한다. 개질로 내부의 온도는 약 800 K 내지 1000 K 이상으로 고온으로 유지되기 때문에 튜브의 열변형 문제가 심각하게 발생할 수 있다. 따라서 개질로의 구조건전성을 평가하고 안정된 생산력을 가진 장비를 운영하기 위해서 반응과 열변형 특성에 대한 이해는 필수적이다. 본 연구는 상용 전산해석 코드(ANSYS Fluent/Mechanical V.13.0)를 사용하여, 대류, 전도 및 복사 열전달을 포함한 복합 열전달과 난류유동을 3차원적으로 해석하였다. 특히, 열유동 특성에 따른 연성해석(Fluid-Solid Interaction: FSI)를 수행하였으며 고온 버너가스와 공정가스 운전조건에 따른 반응 특성과 열변형 변화를 분석하였다. 수치해석 결과, 개질 공정가스와 버너 가스의 주입온도가 각각 200 K 감소하면, 수소생성량은 최대 약 4 배, 최소 약 2 배 감소한다. 또한, 공정가스와 버너 가스의 주입온도에 따라 열변형은 최대 약 20%, 최소 약 15% 감소한다.

• 한국정밀공학회지
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• 제27권9호
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• pp.58-66
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• 2010

This study examines thermal safety on three-way catalyst that dominates 70 % among whole exhaust gas purification device in 2003. Three-way catalyst durability in the Korea requires 5 years/80,000 km in 1988 but require 10 years/120,000 km after 2002. Three-way catalyst durability in the USA requires 7 years/120,000 km but require 10 years/160,000 km after 2004. Three-way catalyst maintains high temperature in interior domain but maintains low temperature on outside surface. Therefore this device shows tensile stress on outside surface. Temperature distribution of three-way catalyst was acquired by thermal flow analysis for predicted thermal flow parameter. Thermal stress analysis for three-way catalysis was performed based on this temperature distribution. Thermal safety of three-way catalyst was estimated by power law dynamic fatigue life estimation and strength reduction methods for thermal stress.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2003년도 추계학술대회
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• pp.228-232
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• 2003

It has recently been shown that the instability of thin film of a nanoscale can be used in the processes of building nano-size structures, which have potential practical importance in nanotechnology. Molecular dynamics simulation is conducted to probe the thin fluid film of a nano-size and its dynamic behavior during destabilization and structure formation. Non-continuum characteristics are shown in the properties like pressure tensor, viscosity, and thermal conductivity. The thermocapillary force induces a slow growth of long waves in the scale considered. A long-range interaction with the solid wall induces vertical structures, whose formation time and space between neighbors are proportional to the strength of the interaction.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권9호
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• pp.45-52
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• 2022

암반내 불연속면이나 지반-구조물의 접촉면은 열-수리-역학적으로 연계된 거동 특성을 보이므로, 온전한 지배방정식에 근거한 경계면 요소의 개발이 필요하다. 본 논문은 경계면 요소에 대한 힘평형 방정식, 유체의 연속방정식 그리고 에너지 평형 방정식을 유도하였다. 그리고 경계면 요소에 대한 탄소성 역학 모델의 강성행렬을 제시하였다. 개발된 유한요소는 2차원 조건에서 변위는 6절점, 수압과 온도는 4절점을 사용한다. 단층내 유체 주입에 대한 완전연계된 THM 해석은 단층내의 유효응력 감소와 주위 암반의 온도 수축에 의한 주입압의 복합적인 변화을 모델링 할수 있었다. 하지만, 열적 현상을 무시한 HM해석은 수리-역학적 변수를 과다하게 산정하였다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제1권1호
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• pp.36-47
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• 2000

Three-dimensional compressible turbulent flow fields within the passage of a diffusing S-duct have been simulated by solving the Navier-Stokes equations with SIMPLE scheme. The average inlet Mach number is 0.6 and the Reynolds number based on the inlet diameter is $1.76{\times}10^6$ The extended $k-{\varepsilon}$ turbulence model is applied to modeling the Reynolds stresses. Computed results of the flow in a circular diffusing S-duct provide an understanding of the flow structure within a typical engine inlet system. These are compared with experimental wall static-pressure, total-pressure fields, and secondary velocity profiles. Additionally, boundary layer thickness, skin friction values, and streamlines in the symmetric plane are presented. The computed results depict the interaction between the low energy flow by the flow separation and the high energy flow by the reversed duct curvature. The computed results obtained using the extended $k-{\varepsilon}$ turbulence model.

• 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.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1998년도 제10회 학술강연회논문집
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• pp.15-15
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• 1998

The problem of the impingement of a sonic or a supersonic jet on a flat surface has not only wide applications but has also interesting and very complex flow phenomena. The main applications of this impinging jet include prediction of solid surface erosion, design of launcher systems, stage separation of multi-stage rocket system, V/STOL operations, thermal spray system, and manufacturing technologies of materials. Much have been learned about the supersonic impinging jet flow field but many fundamental questions have not been answered satisfactorily. The problem encompasses many facets of fluid dynamics which, in combination, present the compressibility effect and the viscous-inviscid interaction, coupled with flow separation and reattachment. What is more, there are many flow parameters that have on the impinging jet flow field, for example, Mach number, Reynolds number, pressure ratio, distance between the nozzle exit and flat plate, jet shock structure, nozzle diameter and etc. Thus the existing data on the supersonic impinging jet flow present considerable disagreement in which quantitative comparison between one result and another is often impossible.