• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2001년도 춘계 학술대회논문집
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• pp.189-194
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• 2001

In this paper, non-reacting and reacting flowfields were computed using a preconditioned Navier-Stokes solver. The preconditioning technique of Merkle et al. and TVD scheme or Chakravarthy and Osher was employed and the results obtained using developed code have a good agreement with the previous results and experimental data. The preconditioned Wavier-Stokes equation set with low Reynolds number $\kappa-\epsilon$ equation and species continuity equations, are discretized with strongly implicit manner and time integrated with LU-SSOR scheme. For the purpose of treating unsteady problem the duel-time stepping scheme was employed. For the validation of the code in incompressible flow regime, steady driven square cavity flow was considered and calculation result shows reasonably good agreement with the result of incompressible code. Shock wave/boundary layer interaction problem was considered to show the shock capturing performance of preconditioned-TVD scheme. To validate unsteady flow, acoustic oscillation problem was calculated, and supersonic premix flame of $H_2$-air reaction problem which is calculated with turbulence model, 9-species/18-reaction step reaction model, shows reasonable agreement with the previous results. As a result, the preconditioning method has an advantage to calculate incompressible and compressible flow through one code and preconditioned solver easily developed from standard compressible code with minor efforts. But additional computational time and computer memory is required due to preconditioning matrix.

• 한국분무공학회지
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• 제24권4호
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• pp.185-193
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• 2019

The effervescent atomizer is one of twin-fluid atomizers that aeration gas enters into bulk liquid and two-phase flow is formed in the mixing section. The effervescent atomizer requires low injection pressure and small amount of aeration gas, as compared to other twin-fluid atomizers. In this study, cold flow test was conducted to investigate the spray characteristics of aerated impinging jets. The present effervescent impinging atomizers were composed of the aerator device and like-on-like doublet impinging atomizer which had different impinging angles. To analyze the spray characteristics such as breakup length and droplet size distribution, the image processing technique was adopted by using instantaneous images at each flow condition. Non-dimensional parameters, induced by the homogeneous flow model, were used to predict the breakup length. The breakup length was decreased with the mixture Reynolds number and impinging angle increasing. The result of droplets showed that the size distribution was axisymmetric about the center of the injector and their diameter tended to decrease with increasing GLR.

• 대한기계학회논문집B
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• 제30권10호
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• pp.966-972
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• 2006

A numerical simulation is performed fur developing turbulent flow in a strongly curved 180 deg pipe and its downstream tangent by a new solution code(PowerCFD) which adopts an unstructured cell-centered method. The governing equations are discretized as the full elliptic from of the equations of motion. Three typical two-equation turbulence models of low-Reynolds-number form are used to approximate the turbulent stress field. Solutions fur both streamwise and circumferential velocity components are compared with the experimental data by Azzola et at.(1986). The ${\kappa}-{\omega}$ model by Wilcox(1988) is found to give better prediction performance than the other two. Predicted secondary velocities and streamwise velocity component contours at sequential longitudinal stations are also presented in order to enable a detailed description of the complete flow. It is also found that, in the bend both mean streamwise and secondary velocities never achieve a fully-developed state and the code is capable of producing very well the complex nature of steady flow in a strongly curved pipe.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회B
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• pp.2419-2421
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• 2008

Some of the scallops like Amesium balloti have an excellent level-swimming ability, i.e. they can swim about 20m by single level swimming with a maximum swimming velocity of about 1.6m/s in the sea. On the other hand, some species like Patinopecten yessoensis have longitudinal grooves on the upper and lower surfaces and others do not. Therefore, in the present study, we measure the lift and drag forces on a real scallop model (Patinopecten yessoensis) in a wind tunnel. Experiments are performed at the Reynolds number of 75,000 based on the maximum chord length, which is within the swimming condition of real scallop (Re = $30,000{\sim}300,000$). To see the effect of longitudinal grooves, we measure the aerodynamic forces on a scallop model by removing the grooves. With the grooves, the lift force increases at low angles of attack (${\alpha}<10^{\circ}$). The drag force increases slightly at all the attack angles considered. The lift-to-drag ratio is increased by about 10% at ${\alpha}<10^{\circ}$.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권1호
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• pp.97-107
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• 2015

2 상 유동장에 놓인 열 교환기 튜브에 작용하는 점성 감쇠비와 압착막 감쇠비를 예측하기 위한 해석 모델이 개발되었다. 열 교환기 튜브에 작용하는 유동유발진동을 해석하기 위하여 감쇠에 대한 정보가 요구된다. 열 교환기 튜브에서 가장 중요한 에너지 소산 기구는 튜브와 지지물과 같은 구조물과 액체 사이의 동적 작용에 연계되어 있다. 본 모델은 1997 년 발표된 근사모델에 근거하고 부가질량계수를 고려하여 개발되었다. 어림적 해석모델은 동심환 내에서 진동하는 내부 실린더에 작용하는 수력학적 힘을 계산하기 위하여 개발되었다. 점성력을 포함한 수동력은 높고 혹은 낮은 진동 레이놀드 수에 따라 개발된 두 가지 모델을 사용하여 각각 계산할 수 있다. 관군과 지지대에서의 상당 직경과 침투깊이는 관군에 작용하는 점성 감쇠력과 지지대에서의 압착막 감쇠력을 각각 계산하는데 매우 중요한 변수이다. 2 상 유동의 기공률을 계산하기 위하여 균질모델이 사용되었다. 본 모델을 검증하기 위하여, 모델의 해석결과는 기존의 이론으로 구한 결과와 비교하였다. 본 모델을 사용하여 점성 감쇠비와 압착막 감쇠비를 어림적으로 구할 수 있음을 보였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.545-550
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• 2017

대동맥이나 협착된 경동맥에서는 심장수축기에 간헐적으로 난류현상이 발생하고 있으며, 혈액의 점성특성으로 인해 기존 난류모델로는 정확한 해석이 어려운 실정이다. 혈류는 점탄성 유체의 성질을 가지고 있어 유체의 전단 변형률 증가에 따라 점도가 감소하는 점탄성 유체이며, 이러한 점탄성 유체는 난류 유동시 저항 감소 현상이 발생한다. 기존의 난류해석 모델들은 점성변화가 없는 뉴턴 유체에 적합한 모델들이 대부분이기 때문에, 점탄성 유체의 저항 감소 현상을 고려한 비뉴턴 유체 해석에 적합한 난류 모델개발이 필요하다. 본 논문은 난류 모델 가운데 수렴성이 좋고 해석시간이 짧은 표준 $k-{\varepsilon}$ 모델을 기반으로 저항 완충 함수를 이용하여 비뉴턴 유체의 저항감소 현상을 해석할 수 있는 수정된 난류모델을 제시하였으며, 이를 기존 난류모델들과 비교하여 제시된 난류 모델을 검증하였다. 새로 제시된 수정된 난류모델은 벽함수 및 점성저층을 고려하지 않았기 때문에 해석시간이 대폭적으로 감소하였으며, 적은 격자수를 이용하여 효율적으로 비뉴턴 유체의 난류 현상을 해석할 수 있기 때문에 향후 혈류해석 및 점탄성유체 해석에 적용할 예정이다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권5호
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• pp.453-460
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• 2013

평판형 태양열 집열기의 효율을 높이기 위한 방법으로 열전달 향상 장치의 삽입, 표면 거칠기의 변화 등 다양한 방법들이 알려져 있다. 본 연구는 실험을 통해 다양한 열전달 향상 장치를 제작하고 이를 덕트에 삽입해 실험을 수행하였다. 실험은 기본적으로 덕트 윗 평판에 일정한 열유속을 가하였고, 삽입된 모델은 매끈한 덕트 형상(Base case)과 Chamfered rib $10^{\circ}$, Chamfered rib $20^{\circ}$, Rib & Groove, Rib & Dimple 모델이다. 실험은 Reynolds 수가 2,300~22,000의 범위에서 이루어졌으며 이는 난류영역에 해당한다. 열전달 향상 장치를 삽입하면 면적의 증가와 2차 유동으로 인하여 열전달이 향상되고, Reynolds 수가 증가할수록 열전달이 향상되었으며 압력강하도 증가하였다. 열전달 측면에서는 Rib & Dimple 모델이 열전달 향상 효과가 가장 좋았으며, 압력강하는 Chamfered rib $10^{\circ}$ 모델이 가장 낮았으며, 성능계수 측면에서도 Chamfered rib $10^{\circ}$ 모델이 가장 높은 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권11호
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• pp.7990-8000
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• 2015

식물공장은 환경적 조건을 조절하여 계절이나 장소에 관계없이 농산물을 일정하게 생산하는 식물재배 시스템이다. 식물공장에 있어서 내부의 열 유동은 식물공장의 중요한 변수이다. 본 논문에서는 다층 재배선반을 갖는 하이브리드 식물공장 내의 열유동 특성을 수치 시뮬레이션을 통해 연구하였다. 열 유동 특성의 수치해를 얻기 위해 유한체적법(Finite Volume Method)을 이용하였다. 수치해석 모델에 있어서는 저 레이놀드수(low Reynolds number) ${\kappa}-{\epsilon}$ 난류모델을 이용하였으며, 해석방법으로는 비압축성 점성유동 영역과 압력경계 조건을 사용하였다. 수치해석에 있어, 3종류의 유입 공기속도와 재배선반의 위치변화에 따른 식물공장 내의 열유동 특성을 상용 프로그램인 Solid Works Flow simulation을 사용하였다. 수치해석을 통한 결론은 다음과 같다. 첫째, 송풍기를 통한 식물공장 내의 유입 공기속도를 1.6 m/s로 하였을 때, Case 3의 재배선반 배치가 비교적 균일한 온도 분포를 나타내었고, LED광만을 사용한 Case 1의 배치는 시험베드(test bed) TB2와 TB3 영역의 낮은 온도분포로 인하여 서큘레이터 등을 통한 추가적인 온도 제어가 필요할 것으로 판단되었다. 둘째, 식물재배 LED 인공광(DYLED47)의 청색광과 적색광의 비율을 1:1로 100% 구동 시, 재배선반의 평균 온도가 약 $3^{\circ}C$ 증가하였다. 본 논문은 한국산학기술학회 논문지 심사용 투고요령입니다.

• 대한기계학회논문집
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• 제19권5호
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• pp.1319-1332
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• 1995

Numerical analysis was performed to characterize the particle deposition behavior on a horizontal free-standing wafer with thermophoretic effect under the turbulent flow field. A low Reynolds number k-.epsilon. turbulence model was used to analyze the turbulent flow field around the wafer, and the temperature field for the calculation of the thermophoretic effect was predicted from the energy equation introducing the eddy diffusivity concept. The deposition mechanisms considered were convection, diffusion, sedimentation, turbulence and thermophoresis. For both the upper and lower surfaces of the wafer, the averaged particle deposition velocities and their radial distributions were calculated and compared with the laminar flow results and available experimental data. It was shown by the calculated averaged particle deposition velocities on the upper surface of the wafer that the deposition-free zone, where the deposition velocite is lower than 10$^{-5}$ cm/s, exists between 0.096 .mu.m and 1.6 .mu.m through the influence of thermophoresis with positive temperature difference of 10 K between the wafer and the ambient air. As for the calsulated local deposition velocities, for small particle sizes d$_{p}$<0.05 .mu.m, the deposition velocity is higher at the center of the wafer than at the wafer edge, whereas for particle size of d$_{p}$ = 2.0 .mu.m the deposition takes place mainly on the inside area of the wafer. Finally, an approximate model for calculating the deposition velocities was recommended and the calculated deposition velocity results were compared with the present numerical solutions, those of Schmidt et al.'s model and the experimental data of Opiolka et al.. It is shown by the comparison that the results of the recommended model agree better with the numerical solutions and Opiolka et al.'s data than those of Schmidt's simple model.

• Wind and Structures
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• 제4권5호
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• pp.441-454
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• 2001

Conical vortices on roof corners of a prismatic low-rise building have been investigated by using the PIV(Particle Image Velocimetry) technique. The Reynolds number based on the free stream velocity and model height was $5.3{\times}10^3$. Mean and instantaneous vector fields for velocity, vorticity, and turbulent kinetic energy were measured at two vertical planes and for two different flow angles of $30^{\circ}$ and $45^{\circ}$. The measurements provided a clear view of the complex flow structures on roof corners such as a pair of counter rotating conical vortices, secondary vortices, and tertiary vortices. They also enabled accurate and easy measurement of the size of vortices. Additionally, we could easily locate the centers of the vortices from the ensemble averaged velocity fields. It was observed that the flow angle of a $30^{\circ}$ produces a higher level of vorticity and turbulent kinetic energy in one of the pair of vortices than does the $45^{\circ}$ flow angle.