• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2005년도 춘계학술대회
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• pp.260-263
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• 2005

The effects of internal manifold designs the reactant feed-stream in Polymer Electrolyte Fuel Cells (PEFCs) is studied to figure out mass flow-distribution patterns over an entire fuel cell stack domain. Reactants flows are modeled either laminar or turbulent depending on regions and the open channels in the bipolar plates are simulated by porous media where permeability should be pre-determined for computational analysis. In this work, numerical models for reactant feed-stream in the PEFC manifolds are classified into two major flow patterns: Z-shape and U-shape. Several types of manifold geometries are analyzed to find the optimal manifold configurations. The effect of heat generation in PEFC on the flow distribution is also investigated applying a simplified heat transfer model in the stack level (i.e. multi-cell electrochemical power-generation unit). This modeling technique is well suited for many large scale problems and this scheme can be used not only to account for the manifold flow pattern but also to obtain information on the optimal design and operation of a PEMC system.

• 신재생에너지
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• 제1권2호
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• pp.41-52
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• 2005

The effects of internal manifold designs on the reactants feed-stream in Polymer Electrolyte Fuel Cells [PEFCs] is studied to figure out flow and thermal distribution patterns over an entire fuel cell stack. Reactants flows are modeled either laminar of turbulent depending on regions and the open channels in the bipolar plates are simulated by porous media where permeability should be pre-deter-mined for computational analysis. In this work, numerical models for reactants feed-stream In the PEFC manifolds are classified Into two major flow patterns: Z-shape and U-shape. Several types of manifold geometries are analyzed to find the optimal manifold configurations. The effect of heat generation in PEFC on the flow distribution is also Investigated applying a simplified heat transfer model in the stack level (i.e. multi-cell electrochemical power-generation unit). This modeling technique Is well suited for many large scale problems and this scheme can be used not only to account for the manifold flow pattern but also to obtain Information on the optimal design and operation of PEFC systems.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권1호
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• pp.1-8
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• 2014

본 연구에서는 2차원 파형 채널의 여러 형상($0.5{\leq}{\in}{\leq}1.5$, $0.1{\leq}{\gamma}{\leq}0.4$)에 대한 층류 열유동 수치해석을 수행하고, 형상변화에 따른 열유동특성을 비교 분석하였다. 전자장비 냉각용으로 적용되고 있는 PAO(Polyalphaolefin)를 작동유체로 고려하였고, 균일한 물성치와 주기적으로 발달한 유동 및 채널벽면에서의 등온 조건을 가정하였다. 층류유량조건($1{\leq}Re{\leq}1000$)에서 레이놀즈수에 따른 유선 및 온도 분포, 등온 Fanning 마찰계수, Colburn 계수를 제시하였고, 분석 결과 낮은 레이놀즈(Re<50) 구간에서는 채널주름비가 크고 채널간격비가 작을수록, 높은 레이놀즈($Re{\geq}50$) 구간에서는 채널주름비와 채널간격비가 모두 클수록 열전달이 향상되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권1호
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• pp.33-42
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• 2011

유사성 원리를 이용하여 매우 높은 Pr 수의 유체를 사용하여 수직 원형관 외부의 자연대류 열전달 현상을 실험적으로 연구하였다. 황산-황산구리 수용액의 전기도금계를 물질전달계로 채택하였으며, 실험은 직경 0.005m~0.035m의 음극을 사용하여 Pr 수 2,094~4,173 그리고 $Ra_H$ 수 $1.4{\times}10^9{\sim}4{\times}10^{13}$에서 열전달계수를 측정하였다. 층류에서 실험한 결과는 King, Jakob와 Linke, McAdams, Bottemanne의 수직 원형관 자연대류의 열전달 상관식에 일치하였고 난류에서는 수직평판 난류 자연대류 상관식인 Fouad의 상관식과 일치하였고 Pr 수에 대한 의존성이 나타났다. 실험을 통하여 도출한 층류 상관식은 $Nu_H=0.55Ra^{0.25}_H$,�㉢�류 상관식은 $Nu_H=0.12Ra^{0.28}_HPr^{0.1}$였다. 층류와 난류사이의 천이는 $Ra_H$ 수 약 $10^{12}$에서 발생하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제33권7호
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• pp.486-494
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• 2009

One-dimensional modeling of $CH_4$/air premixed flame was conducted to validate the heat loss model and investigate NOx formation characteristics in the postflame region. The predicted temperature and NO concentration were compared to experimental data and previous heat loss model results using a constant gradient of temperature (100 K/cm). The following conclusions were drawn. In the heat loss model using steady-state heat transfer equation, the numerical results using the effective heat loss coefficient ($h_{eff}$) of $1.0\;W/m^2K$ were in very good agreement with the experiments in terms of temperature and NO concentration. On the other hand, the calculated values using the constant gradient of temperature (100 K/cm) were lower than that in the experiments. Although the effects of heat loss suppress NO production near the flame region, a significant difference in NO concentration was not found compared to that under adiabatic conditions. In the postflame region, however, there were considerable differences in NO emission index as well as the contribution of NO formation mechanisms. In particular, in the range of ${\phi}\;{\geq}\;0.8$, the prompt NO mechanism plays an important role in the NO reduction under the adiabatic condition. On the other hand, the mechanism contributes to the NO production under the heat loss conditions.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권1호
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• pp.1-8
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• 2010

수직 원형관내 자연대류에 의한 열전달량을 $Gr_H$ 수 2.1x$10^6{\sim}2x10^9$의 범위에 대해 측정하였다. 유사성 원리를 이용하여 열전달계를 물질전달계로 대체하였다. 본 연구에서 채택된 물질전달계는 황산-황산구리 수용액의 전기도금계였다. 본 실험의 결과를 층류 및 난류에 대한 수직평판에 대하여 개발된 자연대류 열전달상관식과 비교한 결과, 일치함을 확인하였다. 다만 $Gr_H$ 수 $10^9$이상의 난류 영역에서는 수직관내에서 경계층간 간섭의 영향으로 인하여 수직관에서의 실험결과가 수직평판보다 높게 나타났다. 이러한 일치는 유사성 실험의 유용성을 증명한다. 3가지 다른 형태의 양극과 6가지 다른 기하구조를 사용하여, 양극의 면적과 위치가 미치는 영향을 실험적으로 평가하였다. 예상된 바와 같이 양극의 면적과 위치는 대부분의 경우 한계전류에 영향을 주지 않았다. 이러한 결과는 보다 복잡한 실험에 있어서 양극의 크기와 위치를 지정하는 이론적 근거로 활용될 것이다.

• 태양에너지
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• 제13권1호
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• pp.1-10
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• 1993

하향(下向)의 축대칭자유분류(軸對稱自由噴流)가 등열유속(等熱流束) 조건(條件)의 경사전열면(傾斜傳熱面)에 충돌(衝突)하는 축대칭(軸對稱) 충돌수분류계(衝突水噴流系)를 구성(構成)하였다. 실험변수(實驗變數)로는 노즐-전열면간 거리(距離), 레이놀즈수, 무차원경사각(無次元傾斜角)으로 하였으며, 노즐-전열면간 거리의 범위는 $1.5{\sim}10.5$, 레이놀즈수의 범위(範圍)는 $1{\times}10^4{\sim}4{\times}10^4$, 무차원 경사각의 범위는 0.5, 0.67, 0.83, 1.00으로 하였다. 이와같은 실험적(實驗的) 연구(硏究)에서 국소누셀트수는 $Re^{0.7}$에 비례(比例)하여 증가(增加)되었으며 또한 정체점(停滯點)으로부터 국소거리(局所距離)가 8배(培)되는 하향구배전열면(下向句配傳熱面)의 국소위치(局所位置)에 제2(第)의 극대(極大) 열전달(熱傳達) 현상(現像)이 나타났다. 국소누셀트수는 분류속도가 저속(低速)의 경우 전열면(傳熱面)의 경사각의 영향이 작게 나타나고 있으나, 고속영역(高速領域)이 됨에 따라 경사각의 영향이 증가(增加)되었으며, 특히 국소위치의 $X/D{\leq}4$는 벽면분류영역(壁面噴流領域)에서 경사각에 대한 영향이 명확(明確)하게 나타나고 있다. 정체점열전달(停滯點熱傳達)은 분류속도(噴流速度)와 노즐-전열면간 거리에 비례(比例)해서 증가(增加)되며 층류이론해(層流理論解)에 비(比)하여 최소(最少) 2.4배(培) 이상 높은 열전달효과(熱傳達效果)를 나타내었으며, 정체점(停滯點)누셀트수는 레이놀즈수, 프란틀수, 노즐-전열면간 거리 그리고 무차원(無次元) 경사각(傾斜角)을 포함(包含)하는 무차원(無次元) 실험식(實驗式)으로 나타내었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권12호
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• pp.1093-1099
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• 2010

초고온원자로(VHTR) 설계에 있어 중간열수송루프(IHTL) 및 중간열교환기(IHX) 설계는 고온의 운전조건($950^{\circ}C$ 이상)으로 인하여 공학적으로 어려운 과제 중 하나로 알려져있다. 본 연구에서는 LiF, NaF 및 KF(46.5:11.5:42.0 mole %)의 공융혼합물인 Flinak molten salt 를 IHTL 의 열수송매체로 고려하였다. Flinak molten salt 의 세관에서의 열수력 특성을 평가하기 위하여 직경이 1.4 mm 인 원형관을 이용하여 고온의 가스와 Flinak 을 열교환할 수 있는 이중관식 열교환기를 구성하여 실험하였다. 실험 결과 층류유동에서 측정된 Flinak 의 마찰계수는 이론식인 64/Re 에 근접하였고 Nusselt 수는 일반적으로 3.66 에서 4.36 범위에 들었다.

• 대한기계학회논문집
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• 제9권5호
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• pp.598-605
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• 1985

본 논문에서는 공기(Pr*0.72) 중에서 등온으로 가열된 유한한 길이의 수평평 판과 수직평판이 직각을 이루는 경우의 2차원 유동 및 열전달 현상을 G $r_{LH}$ ＜1.25 $\times$$10^{6}$인 층류영역에서 고찰하였다.수평부위 및 수직부위로 부터 발생하는 평 면 열상승류(Plume)의 상호작용에 의해 독립된 각 평판에 대한 상사해 및 실험과는 다 른 결과를 얻을 수 있었고 이들을 온도장(temperature field)의 변화 및 국소 열유속 의 변화에 촛점을 맞추어 해석하였다. 또한 Nusselt수를 Grashof수와, 수평부위와 수직부위의 종횡비에 대해 정리하였는데 보다 일반적인 종횡비에 대해서도 해석이 가 능하도록 이 형상에 대한 새로운 특성길이를 제시하였다.이상의 실험을 위해서는 Mach-Zehnder 간섭계(MZI)를 사용하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집D
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• pp.648-653
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• 2001

This study represents the numerical analysis of natural convection of a microenvironments with a air permeability in the clothing air-layer. The clothing air layer of shoulder and arm was used for numerical analysis model. As a numerical analysis method, we adopted a finite volume method for two-dimensional laminar flow, and analyzed the flow and thermal characteristics of velocity, temperature and concentration in the air layer between body and clothing. As a temperature boundary conditions, we considered that a body skin has a high temperature with $34^{\circ}C$ the environmental temperatures are $5,\;15\;and\;25^{\circ}C$ for various permeability coefficients. The distributions of concentration, temperature and velocity were showed that two large cells were. formed at horizontal and vertical air layer, respectively. As the temperature difference between body skin and environment decrease, the heat transfer was decreased rapidly.