• 한국전산유체공학회지
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• 제17권2호
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• pp.1-10
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• 2012

This paper presents the numerical simulation results of heat transfer and friction loss for a rotating two-pass duct with the airfoil-guide vanes in the turning region. The Kriging model is used as an optimization technique with Reynolds-averaged Navier-Stokes analysis of flow field and heat transfer with shear stress transport turbulent model. To improve the heat transfer performance, angle and location of the airfoil-guide vanes have been selected as design variables. The optimization problem has been defined as a minimization of the objective function, which is defined as a linear combination of heat transfer related term and friction loss related term with a weight factor. The airfoil-guide vanes in the turning region keep the high level of heat transfer while the friction loss has a low value. By comparing the presence or absence of airfoil-guide vanes, it is shown that the airfoil-guide vanes exhibited the best heat transfer performance to improve the blade cooling except the first passage.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권8호
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• pp.2905-2918
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• 2023

The valve assembly used in nuclear power plants is important safety-related equipment. In the new standard, the physical attributes are measured using a valve diagnosis test, which is used in the expansion to other non-tested valves using a quantitative test-basis methodology. With a motor-operated actuator, the state of stem's lubrication is related to physical attributes such as the stem factor and the friction coefficient. This study analyzed the numerical transient of fluid and solid lubrication with a squeeze film effect due to the loading rate on the stem and the stem nut using the experimental data. The differential equation that governs the motion mechanism of the stem and stem nut is established and analyzed. The flow rate, the fluid and the solid contact forces are calculated with the friction coefficient. Finally, we found that a change in the friction coefficient results from a change of the shear force in the solid contact mode during the interchange process between the solid contact mode and the fluid contact mode. The qualitative understanding of the squeeze film effect is expanded quantitatively for forces, thread surface distance, velocity, and acceleration, with consideration of the metal solid contact and fluid contact.

• 한국수자원학회논문집
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• 제44권1호
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• pp.9-22
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• 2011

본 연구에서는 에너지 방정식에 기초하여 정수 식생이 존재하는 자연하도에 적용 가능한 1차원 수치모형을 제시하였다. 수위계산을 위한 마찰경사는 Darcy-Weisbach의 마찰식에 의해 계산되었다. 각 단면의 전체 Darcy-Weisbach 마찰계수는 하상조도높이, 식생, 식생구역과 비식생구역 사이의 전단저항, 그리고 홍수터와 주수로의 경계면 전단저항을 고려하여 산정하였다. 경계면 마찰계수는 Mertens방법과 Nuding방법에 의해 계산되었다. 제시된 모형을 가상하도에 적용하고 HEC-RAS모형 모의결과와 비교, 검증하였고, 식생밀도 등에 대하여 마찰계수의 민감도 분석을 실시하였다. 모형의 적용성검토를 위하여 독일 Enz강 일부구간을 대상으로 수치모의를 실시하고 실측수위와 비교하였다. 식생이 존재하는 Enz강의 실측수위와 계산수위를 비교한 결과 식생의 영향을 거의 받지 않고 주수로에 흐름이 형성되는 저유량의 경우와 식생의 영향을 지배적으로 받는 고유량 흐름 모두에서 합리적인 수위를 예측하여 제시된 모형의 적용 가능성을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권8호
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• pp.783-789
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• 2012

본 연구에서는 나선형 튜브내의 난류 열전달 및 하중 특성을 수치해석 방법을 이용하여 파악하였다. 열교환기와 같은 공학적 설비에서 관내 열전달을 향상시키기 위해 튜브의 형상을 나선형으로 설계한다. 이에 나선형 튜브내의 열전달 및 난류 특성에 대한 많은 실험적 연구가 이루어 졌으나, 대부분의 연구가 압력 강하 및 열전달 상관관계에 초점이 맞추어 진행되었다. 나선형 튜브내의 유동은 원심력에 의해 튜브 바깥쪽에서는 상대적으로 높은 열전달 및 전단응력이 발생하지만, 안쪽에서는 낮은 열전달 및 전단응력이 발생하게 된다. 따라서 본 연구에서는 튜브의 원주방향으로 발생하는 전단 응력 및 Nusselt 수의 변화를 Reynolds 수와 나선 코일의 지름을 변경하며 정량적으로 살펴보았다. 나선 코일 안쪽에서 국부적인 전단응력과 열전달율이 크게 낮게 특정되었으며, 이는 튜브 재질의 안정성에 영향을 미칠 것으로 판단되었다. 또한 본 연구에서는 마찰계수와 Nusselt 수에 대한 기존 상관관계식을 검증하였으며, 직관에서의 마찰계수와 Nusselt 수의 상관관계식이 나선형 튜브의 형상에도 적용될 수 있음을 관측하였다. 본 연구의 결과는 열교환기나 증기발생기의 안전성 평가를 위해 중요한 데이터로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권4호
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• pp.37-47
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• 2018

본 연구에서는 상대밀도와 세립분 함유율이 현장타설말뚝의 인발저항 성능에 미치는 영향을 평가하기 위하여, 다양한 상대밀도 및 세립분 함유율 조건에 대한 직접전단시험 및 모형말뚝 인발실험을 수행하였다. 직접전단시험으로부터 세립분 함유율에 따른 내부마찰각과 점착력의 변화특성을 정량적으로 파악할 수 있었으며, 인발실험 결과에서는 말뚝의 인발저항 성능에 미치는 상대밀도와 세립분 함유율의 영향을 확인할 수 있었다. 또한, 두 실험 결과를 비교 분석한 결과, 말뚝의 인발저항 성능에 대한 지반의 내부마찰각과 점착력의 기여도는 세립분 함유율 약 13%를 전후로 하여 서로 다르게 나타남을 알 수 있었다. 따라서 현장타설말뚝 설계 시 수행되는 마찰저항 성능 평가는 지반의 세립분 함유율에 따른 강도정수($c-{\phi}$)를 고려해야 할 것으로 평가되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권5호
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• pp.31-41
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• 2019

본 연구는 다양한 조건에 대한 사면 안정성 검토에 따른 안전율 변화 결과를 활용하여 초기 설계단계에서부터 참고하여 효율적인 설계가 될 수 있는 안전율을 제시하였으며, 사면안전율에 영향을 주는 인자들에 대한 영향성을 검토하였다. 우선 사면 높이 및 사면 기울기에 따라 최소 허용안전율 1.20을 만족하는 지반 전단강도를 제시하였다. 사면높이가 5.0m씩 증가함에 따라 안전율은 0.04씩 감소하는 것으로 나타났고, 사면높이에 따른 안전율은 사면높이 10.0m에 비해 높이가 높아질수록 약 20%, 30%, 40%씩 일정하게 감소하는 경향을 나타내었다. 사면 기울기가 약 0.3씩 완만해질수록 안전율은 0.4 정도씩 증가하는 것으로 나타났고, 사면기울기 증가에 대한 안전율 증가비는 기울기가 완만해질수록 약 10%, 20%, 30% 증가하는 것으로 나타났다. 점착력이 10.0kPa씩 증가할수록 안전율은 약 40%씩 증가하는 것으로 나타났고, 내부마찰각은 $5^{\circ}$씩 증가할수록 약 8%씩 증가하는 것으로 나타났다. 또한 사면 높이, 사면 기울기, 전단강도에 따른 안전율 변화비는 각 영향인자에 따라 $Fs=3.86H^{-0.59}$, Fs = 0.43 s, Fs = 0.04 c, $Fs=0.02{\phi}$ 의 증가비 관계를 나타내었다. 강우침투 시는 지표면 포화 시의 안전율보다 약 18% 정도 크게 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.169-179
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• 2003

연약지반에 축조되는 구조물 설계에 매우 중요한 지반 특성치인 점토지반의 비배수 전단강도를 깊이에 따라 연속적으로 측정할 수 있는 현장 원위치 시험법으로서 피에조 콘의 활용도가 점점 높아지고 있다. 피에조 콘 시험으로 추정되는 비배수 강도의 신뢰성은 이에 적용되는 콘 계수 값의 신뢰성에 크게 의존한다. 콘 계수에 대한 여러 연구자들의 제안이 우리의 실정에 맞는지 검증하고 점토지반의 특성에 따른 콘 계수 값의 변화 특성을 파악하여 콘 계수 선정에 대한 합리적인 기준을 마련하는 것이 이 연구의 목적이다. 이 연구는 경남 양산물금 지역의 해성점토층을 대상으로 피에조 콘 시험과 비교란 시료에 대한 실내 전단강도시험(일축압축시험, 비압밀 비배수 삼축압축시험)과 압밀시험을 실시하였다. 시험 결과를 이용하여 콘 계수와 점토의 여러 역학적 특성치(비배수 전단강도, 선행압밀압력, 소성지수, 간극수압비, 강성지수, 마찰비)의 관계를 고찰하여 콘 계수 값의 합리적 선정을 위한 기준을 마련하고자 하였다. 연구 결과로부터 얻은 결론으로서는, 상관관계가 비교적 높은 특성치의 짝은 비배수 전단강도와 콘 계수$(N_{kt}, N_{ke}, N_{\Delta u})$, 선행압밀압력과 $(N_{kt}, N_{ke})$, 간극수압비(B$_{q}$ )와 $(N_{ke}, N_{\Delta u})$이었고 선행압밀압력과 $(N_{\Delta u}), B_q와 (N_{kt})$는 상관 관계가 나타나지 않았으며, 소성지수, 강성지수, 그리고 마찰비도 콘 계수와 상관 관계가 없는 것으로 나타났다. 또한, 비압밀 비배수(UU) 삼축압축시험으로 구한 점토의 비배수 전단강도를 기준으로 할 때, 여러 제안자들이 제안한 피에조 콘 시험결과를 이용한 비배수 전단강도 추정에서 $(N_{\Delta u})$가 다른 두개의 콘 계수보다 선행압밀압력의 크기에 상관없이 변화폭, 표준편차 및 분산도가 모두 작아서 신뢰성이 가장 높게 나타났다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제7권3호
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• pp.257-264
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• 1995

파와 해류가 동시에 작용할 때 소류사 이동에 미치는 제 요인을 파악하고, 합성류 소류사량 산정을 위하여 이들 제 요인 중 평균마찰력과 최대마찰력을 모두 고려하기 위하여 하천 소류사량 산정식들 중 적절한 형식 몇가지를 선택하였다. 합성류에 의한 최대마찰력과 평균마찰력의 산정을 위하여 BYO 모형을 적용하였으며, 일방향흐름 마찰계수 산정식은 수정 Keulegan식을 사용하였고 등가조고는 일방향흐름 관측결과와 일치하는 마찰력이 산정되는 수치를 택하였다. 각 소류사량 산정식에 도입된 비례상수는 Bijker(1966)의 수조관측자료에 적용하여 결정하였으며, 최종 결과로부터 각 산정식을 비교하여 논하였다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2007년도 춘계 학술대회논문집
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• pp.159-162
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• 2007

This study presents a numerical procedure to optimize the shape of a staggered dimpled surface to enhance the turbulent heat transfer in a rectangular channel. A optimization technique based on neural network is used with Reynolds-averaged Navier-Stakes analysis of the fluid flow and heat transfer with Shear Stress Transport turbulence model. The dimple depth-to-dimple print diameter ratio, channel height-to-dimple print diameter ratio, and dimple print diameter-to-pitch ratio are chosen as design variables. The objective function is defined as a linear combination of terms related to heat transfer and friction loss with a weighting factor. Latin Hypercube Sampling is used to determine the training points as a mean of the Design of Experiment. Optimal values of the design variables were obtained in a range of the weighting factor.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 유체기계공업학회 2005년도 연구개발 발표회 논문집
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• pp.185-190
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• 2005

This work presents a numerical procedure to optimize the elliptic-shaped pin fin arrays to enhance turbulent heat transfer. The response surface method is used as an optimization technique with Reynolds-averaged Navier Stokes analysis of flow and heat transfer. Shear stress transport (SST) turbulence model is used as a turbulence closure. Computational results for average heat transfer rate show a reasonable agreement with the experimental data. Four variables including major axis length, minor axis length, pitch and the pin fin length nondimensionalized by duct height are chosen as design variables. The objective function is defined as a linear combination of heat transfer and friction-loss related terms with weighting factor. D-optimal design is used to reduce the data points, and, with only 28 points, reliable response surface is obtained. Optimum shapes of the pin-fin arrays have been obtained in the range from 0.0 to 0.1 of weighting factor.