• 한국유체기계학회 논문집
• /
• 제13권5호
• /
• pp.43-53
• /
• 2010

This study investigates a design optimization of a rotating two-pass rectangular cooling channel with staggered arrays of pin-fins. The radial basis neural network method is used as an optimization technique with Reynolds-averaged Navier-Stokes analysis of fluid flow and heat transfer with shear stress transport turbulent model. The ratio of the diameter to height of the pin-fins and the ratio of the streamwise spacing between the pin-fins to height of the pin-fin are 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 weighting factor. Results are presented for streamlines, velocity vector fields, and contours of Nusselt numbers, friction coefficients, and turbulent kinetic energy. These results show how fluid flow in a two-pass square cooling channel evolves a converted secondary flows due to Coriolis force, staggered arrays of pin-fins, and a $180^{\circ}$ turn region. These results describe how the fluid flow affects surface heat transfer. The Coriolis force induces heat transfer discrepancy between leading and trailing surfaces, having higher Nusselt number on the leading surface in the second pass while having lower Nusselt number on the trailing surface. Dean vortices generated in $180^{\circ}$ turn region augment heat transfer in the turning region and in the upstream region of the second pass. As the result of optimization, in comparison with the reference geometry, thermal performance of the optimum geometry shows the improvement by 30.5%. Through the optimization, the diameter of pin-fin increased by 14.9% and the streamwise distance between pin-fins increased by 32.1%. And, the value of objective function decreased by 18.1%.

• 동력기계공학회지
• /
• 제3권3호
• /
• pp.60-69
• /
• 1999

The noise and vibration sources of rotary compressor for room air-conditioner are pressure pulsation of compression process, cavity resonance of inner space, structural radiation noise of shell and impact noise of discharge valve. Among them, pressure pulsation is very important noise and vibration source. Because it transferred various kinds of noise and vibration like as mentioned above. In this reason, muffler and resonator are used in order to absorb and remove these noises. But an analytical prediction using acoustic analysis does not coincident with the experimental result. The difference between analysis and actual state is due to the assumption of analysis. This paper covered with new concept of muffler design based on the turbulence kinetic energy of flow by using CFD. From this analysis, it is possible to decide the best position of discharge port of muffler. Therefore $2{\sim}3dB$ noise reduction effect is acquired in rotary compressor of 5000 BTU grade. Also new approach of resonator design is suggested. From this study, the characteristics of resonator and surge hole (a kind of resonator without pipe length) are identified. The former is useful for pure tone noise (narrow frequency band), and the latter is effective for broad frequency band. This paper shows that it is very available to use 3 dimensional analysis of resonator in order to predict more exact tuning frequency. The result is proved by a lot of experiments. From combination of fluid analysis and acoustic analysis, up stream position is effective location of resonator concerning turbulence motion of fluid.

• 공업화학
• /
• 제10권2호
• /
• pp.190-195
• /
• 1999

테트라 플로오르에틸렌의 제조를 위한 클로로디플루오르메탄 (R22) 열분해 반응에 대해 저자들이 고안한 관형 반응기에서 반응온도 ($600{\sim}850^{\circ}C$), 체류시간 (0.005~0.6초) 및 희석비 (수증기/R22, 3~30)를 변수로 하여 전환율, 테트라플로오로에틸렌의 수율 및 선택도에 대한 영향을 고찰하였다. 이상의 결과로부터 이 반응기의 최적조업 및 설계를 위한 지침을 제시하였다. 반응온도는 $700{\sim}750^{\circ}C$, 체류시간은 0.07~0.1초일 때 최적 조업 조건이었다. 희석제인 과열 수증기의 사용은 반응 전환율 뿐만 아니라, TFE의 선택도도 증진시키는 것으로 나타났다. 속도론적 분석을 통하여 R22열분해 반응의 주반응이 $CF_2$ 라디칼 생성반응인 것인 것을 보였으며, 1차 속도식으로 잘 표현되었다. 이 주반응의 활성화 에너지는 44.7~48 kcal/mol이었다.

• 청정기술
• /
• 제8권2호
• /
• pp.77-83
• /
• 2002

본 연구는 국내하수처리장에서 발생되는 하수내 질소와 인을 생물학적 영양소 제거공정을 이용하여 효율적으로 처리할 수 있는 설계 및 운전기술을 정립하는데 목적을 두고 있다. 혐기조 전단에 설치한 내생탈질조(Endogenous nitrate respiration, ENR)는 외부탄소원 없이 내생으로 반송슬러지내 포함된 질산성질소를 연속적으로 탈질시켜 질산성질소를 3mg/L 이하로 줄여 혐기조로 이송시킨다. 공정에 대한 성능 실험은 파이롯에서 수행하였다. 실험결과 운전기간동안 유입수내 TCOD/TP 비는 40에서 60범위를 보였고 TCOD/TKN 비는 5~7을 유지하였다. 유출수는 총질소는 10에서 12mg/L을 유지한 반면 총인은 최저 1mg/L을 가리켰다. 혐기조에서 $SP_{rel}/SCOD_{rm}$는 0.13에서 0.17을 유지하였다. 실험실규모에서는 ENR 반응률을 산정하였는데 0.042에서 $0.057gNO_3-N/gMv.d.$를 보였다. 이들 인자들은 생물학적 영양소제거공정을 설계하는데 유용하게 이용될 수 있고 ENR 반응은 저농도 하수에서 질소, 인 처리시 효과적임을 알 수 있었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
• /
• pp.73-73
• /
• 2012

Modern technology-driven society largely relies on hybrid electric vehicles or electric vehicles for eco-friendly transportation and the use of high technology devices. Lithium rechargeable batteries are the most promising power sources because of its high energy density but still have a challenge. Graphite is the most widely used anode material in the field of lithium rechargeable batteries due to its many advantages such as good cyclic performances, and high charge/discharge efficiency in the initial cycle. However, it has an important safety issue associated with the dendritic lithium growth on the anode surface at high charging current because the conventional graphite approaches almost 0 V vs $Li/Li^+$ at the end of lithium insertion. Therefore, a fundamental solution is to use an electrochemical redox couple with higher equilibrium potentials, which suppresses lithium metal formation on the anode surface. Among the candidates, $Li_4Ti_5O_{12}$ is a very interesting intercalation compound with safe operation, high rate capability, no volume change, and excellent cycleability. But the insulating character of $Li_4Ti_5O_{12}$ has raised concerns about its electrochemical performance. The initial insulating character associated with Ti4+ in $Li_4Ti_5O_{12}$ limits the electronic transfer between particles and to the external circuit, thereby worsening its high rate performance. In order to overcome these weak points, several alternative synthetic methods are highly required. Hence, in this presentation, novel ways using a synergetic strategy based on 1D architecture and surface coating will be introduced to enhance the kinetic property of Ti-based electrode. In addition, first-principle calculation will prove its significance to design Ti-based electrode for the most optimized electrochemical performance.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제53권7호
• /
• pp.2207-2220
• /
• 2021

Lead alloy is used as coolant in Lead-based cooled Fast Reactor (LFR). The natural characteristics of lead alloy are combined with the simple structural design of LFR. This constitutes the inherent safety characteristics of LFR. The main work of this paper is to take the main coolant pump (MCP) in the lead-cooled fast reactor (LFR) as the research object, and to study the flow pattern distribution of the internal flow field under the reverse rotation pump condition, the reverse rotation positive-flow braking condition and the reverse rotation negative-flow braking condition. In this paper, the double-outlet volute type and the space guide vane are selected as the potential designs of the CLEAR-I MCP. In this paper, the CFD method is used to study the potential reverse accident of the MCP. It is found that the highest flow velocity in the impeller appears at the impeller outlet, and the Q-H curves of the two design programs basically coincide. The space guide vane type MCP has better hydraulic performance under the reverse rotation positive-flow condition, the Q-H curves of the two designs gradually separate with increasing flow rate, and the maximum flow velocity inside the space guide vane type MCP is obviously lower than that of the double-outlet volute type. For the reverse rotation test of MCP, only the condition of the forward rotating pump of the main coolant pump is tested and verified. For the simulation of the MCP in LBE medium, it proved that the turbulence model and basic settings selected in the simulation are reliable.

• 항공우주시스템공학회지
• /
• 제13권4호
• /
• pp.66-73
• /
• 2019

본 연구에서는 항공기 플랩 제어를 위한 선형 구동기의 기본 설계에 대한 구조 안전성을 평가하였다. 다물체 동역학 분석을 통해 선형 구동기의 기계적 운동을 이해하였고, 접촉 하중을 산출하여 유한요소해석 기반의 구조 분석에 적용하였다. 구조 분석에서는 선형 구동기의 설계 속도 조건에 대한 열, 정적 거동을 검토하였고, 구조적 안전성을 평가하였다. 또한 모드 해석을 수행하여 동적 거동을 분석하였다. 분석 결과, 모터가 225 rpm으로 작동 시 구동 로드는 약 5 mm/s로 병진 운동하였고, 기어 간 최대 32.83 N의 접촉 하중이 발생하였다. 한편, 최대 열 응력과 정 응력은 철의 항복강도의 약 1.57%, 78%로 발생하였고, 각 부품은 서로의 공진 주파수를 회피하였다. 따라서 제안된 선형 구동기의 기본설계는 구조적으로 안전하며, 공진에 대해 안정적임을 밝혔다.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제50권7호
• /
• pp.1051-1059
• /
• 2018

Fast periodic pulsed reactor is a type of reactor in which the fission bursts are formed entirely with external reactivity modulation with a specified time periodicity. This type of reactors could generate much larger intensity of neutron beams for experimental use, compared with the steady state reactors. In the design of fast periodic pulsed reactors, the time dependent simulation of the power pulse is majorly based on a point kinetic model, which is known to have limitations. A more accurate calculation method is desired for the design analyses of fast periodic pulsed reactors. Monte Carlo computer code MCNP6 is used for this task due to its three dimensional transport capability with a continuous energy library. Some new routines were added to simulate the rotation of the movable reflector parts in the time dependent calculation. Fast periodic pulsed reactor IBR-2M was utilized to validate the new routines. This reactor is periodically in prompt supercritical state, which lasts for ${\sim}400{\mu}s$, during the equilibrium state. This generates long neutron fission chains, which requires tremendously large amount of computation time during Monte Carlo simulations. Russian Roulette was applied for these very long neutron chains in MCNP6 calculation, combined with other approaches to improve the efficiency of the simulations. In the power pulse of the IBR-2M at equilibrium state, there is some discrepancy between the experimental measurements and the calculated results using the point kinetics model. MCNP6 results matches better the experimental measurements, which shows the merit of using MCNP6 calculation relative to the point kinetics model.

• 한국방재안전학회논문집
• /
• 제16권2호
• /
• pp.65-73
• /
• 2023

하천에서는 어류의 상·하류 간의 이동을 위해 어도는 필수적으로 설치해야 하는 시설이다. 그러나 어도 내부의 흐름에 따라 이동효율의 차이가 발생한다. 따라서 본 연구에서는 FLOW-3D를 통해 월류수심에 따른 계단식 어도 내의 어류 친화적 흐름을 검토하였고, 모형을 검증하기 위해 개수로 실험을 수행하였다. 본 연구에서는 어류의 유영능력에 영향을 미치는 주요 항목으로는 유속, 난류운동에너지, 에너지소산율 등이 있으며, 이와 같은 항목으로 대상 어류를 피라미로 가정하여 어류 친화적 흐름의 적합성을 판단하였다. 월류 수심은 피라미에게 유효한 영향을 끼치는 것을 확인할 수 있었으며, 어도의 낙차에 따라 적합한 월류수심이 요구된다. 향후, 본 연구결과는 계단식 어도 설계의 기초자료가 될 수 있을 것이라 기대된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
• /
• 제32권3호
• /
• pp.180-201
• /
• 2020

유한길이의 혼성방파제 선단에서 발생되는 회절파의 영향으로 방파제 길이를 따라 중복파고가 변동하고, 이로 인하여 케이슨에 작용하는 파압이 공간적으로 변동하며, 또한 케이슨의 활동거리가 상이한 사행피해가 발생한다는 것은 잘 알려져 있다. 제체에 작용파력의 공간적인 변동은 2차원적인 실험이나 수치해석으로서는 접근될 수 없는 문제이다. 본 연구는 olaFlow 모델을 적용하여 고천단의 사석마운드 상에 놓인 케이슨의 선단 주변에서 회절파의 발생과 배후역으로의 영향 및 제체에 작용하는 충격쇄파압을 포함한 파압의 공간적인 변동 등을 2차원 및 3차원수치기법으로 접근한다. 또한, 수치해석에서는 혼성방파제 주변에서 평균파고, 평균수평유속 및 평균난류운동에너지의 변동특성을 면밀히 분석·검토한다. 이로부터 동일한 입사파랑에 대해 케이슨에 작용하는 파압분포가 방파제의 길이에 따라 크게 변동하며, 2차원수치해석에서는 발생되지 않았든 충격쇄파압이 3차원수치해석에서는 발생되는 경우가 나타나고, 충격쇄파압의 발생 시 경우에 따라 기존의 설계조건보다 매우 큰 파압이 정수면 근방의 케이슨 전면 벽체에 작용되는 등의 중요한 결과를 확인할 수 있었다.