• 한국전산유체공학회지
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• 제3권1호
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• pp.73-81
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• 1998

The effect of vertical or horizontal throughflow on natural convection in horizontal porous layer was investigated. The computations were performed by employing Darcy-Brinkman-Forchheimer equation to consider the effect of inertia and viscous effect. The patterns of streamlines and isotherms are observed by changing the strength of throughflow. The vertical throughflow stabilizes the natural convection in porous layer. It also disturbs the developing vertical and horizontal velocity component of natural convection cell and increases the critical modified Rayleigh number. The horizontal throughflow influences the stabilization of natural convection in porous layer much more than the vertical throughflow. And it changes a stable convection into a oscillatory convection.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권4호
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• pp.358-367
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• 2013

본 논문에서는 타공판으로 구성된 필터의 전부 또는 일부를 다공성 매질로 대체하고 Forchheimer 법칙에 따라 판의 수직방향과 횡방향으로 손실계수를 부과하여 스트레이너를 지나는 유동의 압력 강하량를 정확히 예측할 수 있는 다공성모델링 기법을 적용하고 그 유효성을 확인하였다. 먼저 간단한 파이프 유동 해석을 통하여 수직방향 손실계수를 구하였다. 이어 필터 내에 반복되는 타공판 형상과 유동손실특성을 공유할 수 있는 단위주기 형상을 설정하고, 설정된 단위형상에 대하여 원형과 다공성모델 수치모사를 각각 수행한 후, 얻어진 두 결과를 서로 비교하여 횡방향 손실계수를 구하였다. 적용된 다공성모델링 기법을 검증하기 위하여 스트레이너 전체형상에 대하여 다공성모델 수치모사를 수행하였으며, 그 해석결과를 원형 수치모사 결과와 직접 비교하였다. 비교 결과, 다공성모델링 기법은 압력 강하량과 유동특성을 비교적 정확히 예측하였으며 계산비용과 직결되는 노드 수는 약 3~4배 정도 줄일 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권8호
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• pp.759-765
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• 2013

동축형 전단 분사기의 액적분포 균일도 및 혼합성능을 개선하기 위해 고안한 액체로켓 엔진용 동축형 다공성 분사기의 개발에 앞서 다공성재를 분사기에 적용하기 위해 다공성재를 통과하는 압축성 유체의 압력강하 특성을 파악하였다. Non-Darcy 유동의 압력강하는 점성력과 관성력으로 인한 손실을 포함하는 Forchheimer 방정식을 이용하여 도출할 수 있으며, 이 때 다공성재의 형상인자인 투과율과 관성력의 영향을 나타내는 Ergun 상수를 이용하여 다공성재를 통과하는 압축성 유체의 압력강하를 예측할 수 있다. 본 연구에서는 다공성재의 압력강하 특성을 나타내는 투과율와 Ergun 상수를 작동유체의 압력강하에 대한 함수로 나타내었으며, 최종적으로 이를 일반화하여 pore의 크기에 따라 압력강하를 예측할 수 있는 관계식을 도출하였다.

• 전기화학회지
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• 제2권2호
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• pp.98-105
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• 1999

본 연구에서는 전기장에 의하여 유발되는 자연대류의 영향을 줄이기 위하여 수평 다공성 유체층에 열적 성충화를 유지하여 부력과 유체층의 안정화 효과를 체계적으로 조사하였다. 이를 위하여 수평 다공성 유체층에서 이중확산대류에 의한 물질전달 상관식을 이론적으로 유도하고, 전기화학 실험을 통하여 이론에 의한 모델을 보완하였다. 물질전달 상관식은 다공성 매질층에 대한 유동 방정식으로 Forchheimer모델을 사용하고 미세 난류 모델을 적용하여, 용질 및 열 Darcy-Rayleigh수와 Lewis 수로 유도하였다. 실험에서는 다공성매질에 포화된 황산구리황산용액내의 구리이온을 전기 화학적 방법을 통하여 확산 또는 자연대류에 의한 물질전달 실험을 수행하였다. 이론 및 실험적 해석 결과를 종합하면 다공성 매질 내에서 구리이온의 이중확산대류에 의한 물질전달 상관식은 다음과 같다. $$Sh=\frac{0.03054(Rs_D-LeRa_D)^{1/2}}{1-3.8788(Rs_D-LeRa_D)^{-1/10}}$$ 본 연구의 결과는 실험치와 잘 부합되었으며, 모델식의 원형은 열 및 물질전달계에서 자연대류의 영향을 효과적으로 제어할 수 있는 방안으로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제31권3호
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• pp.223-234
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• 1998

파랑제어 및 표사제어라고 하는 해안·항만구조물의 원래의 기능 이외에 해양·해안환경의 유지·개선의 기능까지도 갖춘 투과성잠제에 의한 비선형파랑변형을 해석하였다. 해석법으로서 Stokes 3차파에 기초한 섭동전개법과 경계요소법을 병용하는 주파수영역해석법을 처음으로 투과성잠제의 파랑변형에 적용하였다. 투과층내의 유체운동의 저항에는 Dupuit-Forchheimer의 저항식을 적용하며, Lorentz의 등가일원리에 기초하여 얻어지는 등가선형마찰계수의 산정식을 공간적분만의 형태로 나타내었다. 본 이론의 검증을 위하여 수리모형실험을 실시하였으며, 얻어진 수리모형실험결과는 수치해석결과와 잘 일치하므로 그의 타당성이 검증되었고, 본 해석결과가 Stokes 2차파에 기초한 결과보다도 더 정확성을 가진다는 것을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제26권7호
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• pp.983-990
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• 2002

A numerical analysis has been carried out on forced convection heat transfer in the developing region of a porous channel. The channel is filled with an isotropic porous medium. At the channel walls, a uniform heat flux is given. Comprehensive numerical solutions are acquired to the Brinkman-Forchheimer extended Darcy equation and the LTNE model which does not employ the assumption of local thermal equilibrium between solid and fluid phases. Details of thermal fields in the developing region are examined over wide ranges of the thermal parameters. The numerical solutions at the fully developed region are compared with the previous analytical solutions. The correlation for predicting local Nusselt number in a porous channel is proposed.

• 대한기계학회논문집B
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• 제26권6호
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• pp.883-892
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• 2002

A numerical study has been carried out to investigate the flow and heat transfer from an aluminum foam heat sink in a confined channel. A uniform heat flux is given at the bottom of the aluminum foam heat sink, which is horizontally placed on the heated surface. The channel walls are assumed to be adiabatic. Cold air is supplied from the top opening of the channel and exhausted to the channel outlet. Comprehensive numerical solutions are acquired to the governing Wavier-Stokes and energy equations, using the Brinkman-Forchheimer extended Darcy model and the local thermal non-equilibrium model f3r the region of porous media. Details of flow and thermal fields are examined over wide ranges of the principal parameters; i.e., the Reynolds number Re, the height of heat sink h/H, porosity $\varepsilon$and pore diameter ratio $R_{H}$.