• 해양환경안전학회지
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• 제14권4호
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• pp.339-345
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• 2008

기름과 가스 수송 라인 및 선박 내에 설비된 유체 기계들에 관련된 파이프 내에 층상류 흐름이 존재할 수 있다. 이 때문에 수평 혹은 작은 경사 파이프 내에 발생할 수 있는 층상류 흐름을 예측하기 위한 많은 이론과 상관식이 제시되었다. 기존 연구들은 각 상의 물성, 점성, 밀도 및 파이프의 기하학적 형상 등이 층상류 흐름에 주는 효과에 관한 것이 대부분이고, 중력의 크기 및 파이프의 큰 경사 기울기에 관한 연구성과는 매우 드문 실정이다. 따라서 본 연구에는 중력크기 및 파이프 경사도 변화가 층상류 발생 조건에 미치는 영향에 대해 이론적 연구가 수행되었다. 또한 본 해석을 통하여 0.17g 및 0.33g 조건에서는 비록 수직상향 흐름일지라도 매우 낮은 액체상의 유량조건에서는 층상류 흐름이 존재할 수 있음을 알 수 있었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제22권7호
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• pp.892-899
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• 2016

본 연구에서는 세굴된 해저 파이프 주위 중력류의 유동 해석을 수행하였다. 결과 비교를 위해 세굴이 아닌 평평한 해저면 위에 틈새 거리를 두고 설치된 해저 파이프 문제를 함께 고려하였다. 여기서 세굴의 깊이와 틈새 거리는 동일하며, 평평한 해저면 위에 설치된 파이프 문제는 일반적으로 실제 세굴효과를 이상적으로 구현하기 위해 주로 고려된다. 중력류와 해저 파이프 상호작용에 대한 유동특성의 이해를 위해 농도 및 와도장, 압력장 그리고 양항력 계수 등, 다양한 물리량들을 비교 및 분석 하였다. 결과적으로 세굴과 평평한 해저면 위에 설치된 해저 파이프 주위 유동특성이 달라짐을 관찰하였다, 특히 세굴의 위 파이프의 경우 구조물 상부에서 발달된 음의 와만 하류로 나아가게 되지만 평탄면 위 파이프는 이열 와구조 형태를 가지는 것을 확인하였다. 따라서 중력류에 놓인 해저 파이프의 안전 설계를 위해서는 무엇보다 실제 세굴조건을 고려하는 것이 중요 할 것으로 판단된다.

• 한국추진공학회지
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• 제23권5호
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• pp.43-52
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• 2019

극저온 유체를 사용하는 발사체는 극저온 유체의 자연순환회로를 이용하여 발사체의 엔진 입구를 냉각한다. 자연순환회로의 질량유량은 순환시스템을 구성하는 배관의 길이 및 직경과 시스템으로 들어오는 열유입에 의하여 결정된다. 극저온 유체의 자연순환회로의 순환 검증 및 질량유량 측정을 위하여 실험을 진행하였으며, 이론적 계산 결과와 비교하였다. 비교 결과 12%의 오차가 있음을 확인하였다. 이 결과를 바탕으로 발사체 상단에서 저중력 구간 및 가속 구간에서의 자연순환 질량유량을 예측한 내용을 포함한다. 가속구간에서는 산화제탱크가 100 kPa 내외로 유지하는 것이 자연순환유량 증가에 이로웠으며, 저중력구간에서는 중력가속도의 크기에 따른 최적 압력으로 조절해야 자연순환유량의 최고값을 유지할 수 있었다.

• Environmental Engineering Research
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• 제11권5호
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• pp.241-249
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• 2006

A mathematical model is described for the prediction of convective upward transport of an organic solvent driven by evaporation at the surface, which is known as the major transport mechanism in the in-situ photolysis of a soil contaminated with 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin(TCDD). A finite-element model was proposed to incorporate the effects of multiphase flow on the distribution of each fluid, gravity as a driving force, and the use of hysteretic models for more accurate description of k-S-p relations. Extensive numerical calculations were performed to study fluid flow through three types of soils under different water table conditions. Predictions of relative permeability-saturation-pressure (k-S-p) relations and fluids distribution for an illustrative soil indicate that hysteresis effects may be quite substantial. This result emphasizes the need to use hysteretic models in performing flow simulations including reversals of flow paths. Results of additional calculations accounting for hysteresis on the one-dimensional unsaturated soil columns show that gravity affects significantly on the flow of each fluid during gravity drainage, solvent injection, and evaporation, especially for highly permeable soils. The rate and duration of solvent injection also have a profound influence on the fluid saturation profile and the amount of evaporated solvent. Key factors influencing water drainage and solvent evaporation in soils also include hydraulic conductivity and water table configuration.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 유체기계공업학회 1999년도 유체기계 연구개발 발표회 논문집
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• pp.90-96
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• 1999

In contracts for sales of natural gas between sellers and buyers, it is not suncient to only measure a volumetric quantity of gas in flowing conditions in metering station. Therefore the measured volumetric quantity must be converted to that of reference conditions. The density of the natural gas required in such a calculation can be measured directly or estimated from the equation of sate or any other experimental methods. The specific gravity meter is the apparatus used to measure the density of fluids under the reference conditions and it can be widely used in industrial areas, especially in massive flow rate natural gas industry. This study has been carried out in an attempt to improve measurement accuracy of natural gas flow rate calculation, providing the adequate installation and proper operation conditions of specific gravity meter. The test results are 1) the density measurement errors in case of using methane and standard gas as calibration gases are smaller than using methane and nitrogen gas, 2) the periodical calibration to maintain accurate density measurements is essential, and 3) the specific gravity meter is sensitive to changes of environmental conditions, especially environmental temperature surrounding the specific gravity meter.

• 한국주조공학회지
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• 제18권3호
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• pp.262-270
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• 1998

Gravity tilt pour casting can effectively guarantee the reduction of various casting defects by controlling the rotation speed and the tilting angle of the mold during tilt pouring. The relationship between casting process parameters and the soundness of castings has been investigated in order to determine the optimum process variables in the gravity tilt pour casting process. In order to evaluate the effect of rotation speed on mold filling patterns, a video camera was employed to visualize the in-situ fluid flow behavior of the molten metal, and the relevant fluid velocity was also estimated. X-ray and mechanical tests were also performed to evaluate the effect of fluid velocity on casting quality. With the rotation speed lower than 0.5 r.p.m., which is nearly corresponding to the critical velocity of stability in the fluid flow, sound castings were obtained without having any casting defects. It can be concluded that the gravity tilt pour casting process is an effective process for manufacturing sound casting products with enhanced physical and mechanical properties.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권10호
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• pp.697-706
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• 2019

다상흐름 모델링 기법과 하이브리드 난류 모델링 기법을 결합한 수치모형을 이용하여 사각형 수로에서의 중력류를 수치모의 하였다. 이 연구에서 적용한 다상흐름 해석기법은 밀도가 큰 중력류 유체, 상대적으로 밀도가 작은 주변류 유체 그리고 자유수면 위에서 흐르는 공기를 3개의 상으로 처리하며, 각 상에 대해서 분리된 흐름 지배방정식을 적용한다. 난류흐름은 벽경계 근처에서는 RANS 모드로 모의하고 벽에서 떨어진 영역에서는 LES 모드로 해석하는 하이브리드 RANS/LES 방법의 일종인 IDDES 기법을 이용하여 해석한다. 이 연구에서 적용한 모델링 기법은 중력류의 머리의 전파속도를 실험값과 일치하게 잘 예측하는 것으로 나타났다. 수치해석 결과는 아울러 낮은 레이놀즈수 난류모형을 이용한 RANS 수치모의에서 이용되는 정도의 격자해상도에서도 큰 규모의 Kelvin-Helmholtz 형식의 경계면 와의 발달과 이들 와가 지속적으로 3차원 형식의 붕괴를 거쳐 작은 난류구조로 분해되면서 난류에너지가 소산되는 현상을 성공적으로 예측함을 보여준다. 적용한 수치모의 기법은 공학적으로 접근 가능한 격자해상도에서 돌출-쪼개짐 흐름 불안정을 동반한 중력류 머리부분의 3차원 거동 특성을 잘 재현하며, 이 결과는 보다 높은 격자해상도에서 구해진 LES 결과에 상응하는 것으로 나타났다. 이 연구결과는 하이브리드 난류모델링 기법과 다상흐름 해석기법을 병합한 수치모형이 자연상태에서 복잡한 중력류의 물리적 거동을 예측하는데 공학적으로 유망한 방법임을 보여준다.

• 한국해양공학회지
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• 제16권5호
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• pp.15-20
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• 2002

In this research, the finite difference lattice Boltzmann method(FDLBM) is used to analyze gravity currents in the lock exchange configuration that occur in many natural and man-made situations. At a lock those are seen when a gate is suddenly opened, and, in the atmosphere, when the thunderstorm outflows make a cold front. At estuaries in the ocean, the phenomenon is found between fresh water from a river and salt water in the sea. Since such interesting phenomena were recognized, pioneers have challenged to make them clear by conducing both experiments and analysis. Most of them were about the currents of liquid or Boussinesq fluids, which are assumed as incompressible. Otherwise, the difference in density of two fluids is small. The finite difference lattice Boltzmann method has been a powerful tool to simulate the flow of compressible fluids. Also, numerical predictions using FDLBM to clarify the gravity currents of compressible fluids exhibit all features, but typically observed in experimental flows near the gravity current head, including the lobe-and-cleft structure at the leading edge.

• 한국수자원학회논문집
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• 제46권12호
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• pp.1221-1234
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• 2013

본 연구는 중력댐 하부에서, 침투류에 의한 양압력과 누수량을 산정을 위한 방법론 제시를 그 목적으로 한다. 이를 위하여, 유한차분법을 이용한 3차원 부정류 수치모형을 개발하였다. 개발된 모형은 비균질 매체에서 Darcy 방정식을 만족하는 포화흐름을 모의할 수 있다. 모형의 검증을 위하여 우물이 있는 대수층에서 질량 이동을 산출하였고, mass balance 오차는 3%를 상회하지 않는 것이 확인되었다. 개발된 모형을 이용하여 중력댐 하부 대수층에서, 차수벽과 배수공의 존재에 의한 양압력과 누수량의 변화를 산출하였다. 유선망 방법과 비교한 양압력은 서로 유사한 결과를 나타내었으며, heel에서 toe까지의 양압력은 선형적인 분포를 보인다. 차수벽의 길이가 증가함에 따라서 heel에서의 양압력 강도는 선형적으로 감소하지만, 대수층을 통과하는 누수량은 비선형적으로 감소한다. 또한, 댐 설계 기준에서 제시되는 양압력 계산 공식의 계수들을 분석한 결과, 감소계수 ${\alpha}=1/3$ 은 차수벽의 길이가 전체 대수층 높이의 약70%일 경우에 해당하는 값으로 산출되었다. 배수공 주위에서 양압력은 연직 혹은 수평방향으로 급격한 곡률을 나타낸다. 본 연구에서 개발된 수치모형은 중력댐 설계에서 하부 침투류에 의한 영향, 특히 비균질성을 반영하여 양압력과 누수량을 평가하는데 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제24권1호
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• pp.102-113
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• 2000

In this study, a three-dimensional gravity casting problem has been examined to investigate a coupled phenomenon of the filling and solidification process. This work simultaneously considers the two key phenomena of metal casting : the fluid flow during mold filling, and solidification process. The VOF method is used to analyze the free surface flow during filling and the equivalent specific heat method is employed to model the latent heat release during solidification. The time-implicit filling algorithm is applied to save the computational time for analyzing the mold filling process. The three-dimensional benchmark problem used in the MCWASP VII has been solved using both the implicit and explicit algorithm, and the present results are compared with the benchmark experimental results and the other numerical results.