Direct numerical simulation of bubble growth and merger process on a single nucleation site during partial nucleate boiling is performed. The equations governing conservation of mass, momentum and energy are solved using a finite difference method combined with a level set method for capturing the vapor-liquid interface. The level set method is modified to include the effects of phase change at the interface and contact angle at the wall. Also, a simplified formulation for predicting the evaporative heat flux in a thin liquid micro-layer is developed and incorporated into the level set formulation. Based on the numerical results, the bubble growth and merger pattern and its effect on the heat transfer are discussed.
The mixing characteristics of a multiple transverse injection system in a scramjet combustor were studied with numerical methods. The distance among injectors on mixing characteristics were investigated. The three-dimensional Wavier-Stokes equations including k-w SST turbulence model were solved. It was shown that the mixing characteristics of a multiple transverse injection system were very different from those of a single and a dual injection system; the rear injection flow was strongly influenced by blocking effect due to the momentum flux of the front injection flow and thus had higher expansion and penetration than the front injection flow. The multiple injection system had higher mixing rate, higher penetration but had more losses of stagnation pressure than the single injection system.
Six shear coaxial injectors with different recess length and taper angle were manufactured. Cold-flow tests on the injectors were performed at room temperature and pressure using water and air as simulants. By changing the water mass flow rate and air mass flow rate, spray images were taken under single-injection and bi-injection. Breakup length and spray angle were analyzed from instantaneous and averaged spray images using image processing techniques. For all the injectors, the breakup length generally decreased as the momentum flux ratio increased at the same gas mass flow rate. The injectors with 7.5° taper angle usually had the longest breakup length and the smallest spray angle. When the taper angle was 15° or more, it hardly affected breakup length and spray angle. The recess length did not influence breakup length but its effect on spray angle depended on the taper angle.
본 연구의 목적은 위성영상을 이용해 시공간 증발산량을 모의할 수 있는 증발산량 산정 모형을 구축하고, 플럭스 타워 실측 증발산량과 비교를 통해 적용성을 평가하는데 있다. 증발산량 산정 모형은 SEBAL(Surface Energy Balance Algorithm for Land)을 구축하였으며, 모형 내 일부 알고리즘을 수정하여 적용하였다. SEBAL 모형의 위성 입력 자료로는 2개년(2012-2013)의 MODIS Normal Distribution Vegetation Index(NDVI), Albedo, Land Surface Temperature(LST) 영상을 500m의 공간해상도로 구축하였으며, 유역주변 기상청 기상관측소(5개 지점)의 풍속, 풍속측정높이, 일사량 자료를 내삽(Interpolation)하여 활용하였다. 모형의 적용성 평가를 위하여 금강유역의 용담댐을 대상으로 공간 증발산량을 산정하여 유역 내에 위치한 덕유산 플럭스 타워의 산림 증발산량과 비교분석하였다. 모형 매개변수 중 Albedo와 NDVI, 지표 거칠기(Surface roughness) 순으로 민감한 것으로 분석되었으며, 모형의 보정을 위해 최종적으로 Albedo와 NDVI는 월별 평균값을 적용하였다. 모의 기간 동안의 결정계수($R^2$)는 0.45이었다. SEBAL 모형은 특히 지형적 특성을 반영하므로 유역내에서 고지대에 비해 저지대에서 증발산량이 높게 산정되는 경향을 보였다.
To illustrate the global variation of the droplet mean diameters and the turbulent flow characteristics in counterflowing internal mixing pneumatic nozzle, the experimental measurements at five axial downstream locations(i.e., at Z=30, 50, 80, 120, and 170mm) were made using a PDPA(Phase Doppler Particle Analyzer) under the different air injection pressures ranging from 40 ㎪ to 120 ㎪. A nozzle with axi-symmetric tangential-drilled four holes at an angle of 15$^{\circ}$ has been designed and manufactured. The distributions of velocities, turbulence intensities, turbulence kinetic energy, turbulent correlation coefficients, spray angle, droplet mean diameters, volume flux, number density are quantitatively analyzed. It is possible to discern the effects of increasing air pressure. It indicates that the strong axial momentum in spite of more or less disparity between the velocity components means more reluctant to disperse radially, and that axial fluctuating velocities are substantially higher than those of radial and tangential ones, suggesting that the disintegration process is enhanced under higher air assist. The larger droplets are detected in the spray centerline at the near stations and smaller ones are generated due to further subsequent breakup at farther axial locations are attributed to the internal mixing type nozzle characteristics. Despite of the strong axial momentum, the poor atomization around the centre close to the nozzle exit is attributed to the lower rates of spherical particles which are not subject to instantaneous breakup. As it goes downstream, however, substantial increases in SMD(Sauter Mean Diameter) from the central part toward spray periphery are understandable because the droplet relative velocity is too low to bring about any subsequent disintegration.
본 연구에서는 낙동강 강정고령보 근처에서 2011년 7월부터 2012년 9월까지 1년 이상 관측된 에너지 플럭스 자료의 분석을 통해 강 주변 농경지와 도시에 따른 플럭스 특징을 알아보고 향후 영향평가에 활용 가능한 자료인지 평가하고자 하였다. 연구 대상지는 농경지로 둘러싸인 시골지역과 도시공단 지역에 위치하였다. 현열 및 잠열 플럭스를 풍향에 따라 분석하였다. 여름에 바람이 강쪽에서 불어올 때 두 관측지점 모두 현열은 감소하고 잠열은 증가하는 형태를 보였다. 이는 강으로부터 전달된 수분에 의한 것으로 파악된다. 보웬비, 에너지 수지 닫힘, 운동량 플럭스, 안정도에 대한 분석 또한 이루어졌다. 두 지점간 보웬비를 비교한 결과 전 계절에 걸쳐 도시 지역의 보웬비가 농경지 지역의 보웬비보다 더 높았다. 에너지 수지 닫힘은 도시 지역에서 더 낮게 나타났는데 이는 도시 지역에서 저장항 계산이 배제되었기 때문으로 보인다. 운동량 플럭스는 여름과 겨울 두 계절 모두 도시 지역에서 더 높게 나타났다. 강한 난류를 보이는 주간과 여름에 불안정한 상태가 장시간 지속되었다. 이들 지점에서 관측된 자료는 향후 강이 주변지역에 미치는 영향에 대한 연구에 사용하기 적절한 것으로 보인다.
액체로켓엔진의 중요한 특성인 연소 안정성, 연소효율 및 넓은 범위의 추력 조절 등에서 장점이 많은 핀틀 분사기를 설계 및 제작하여 초임계 조건에서 연소시험을 수행하였다. 핀틀 분사기는 추력 제어 및 제작성을 고려하여 직사각형의 1열 형상의 오리피스를 갖는 핀틀 분사기로 제작하였다. 핀틀 분사기의 연소성능 및 상용 분사기로써의 가능성을 검증하기 위해 TMR(Total Momentum Ratio)과 BF(Blockage Factor)를 변화하여 연소 특성을 분석하였다. 연소시험 결과 열유속은 TMR 증가에 따라 증가하는 경향이 나타났으며, 특성속도 효율은 TMR보다 BF에 영향을 받는 것으로 확인되었다. 따라서 TMR 변화에 둔감한 효율 특성을 갖는 1열 핀틀 분사기는 낮은 연료 차압 조건에서 높은 효율을 달성할 수 있다면, 가변 핀틀 분사기 설계 유연성이 높아질 수 있다.
한반도 주변해역에서 의 해면 열속과 응력의 분포를 김과 강(1994)의 지표층 flux 모델을 사용하여 구하였고 이들의 계절변화를 조사하였다. 모델의 입력자료는 유럽중 기기상예보소 (ECMWF)의 1000mb 온도, 비습, 지오포텐샬고도와 미국기상청(NMC)의 해 수면온도 자료를 사용하였다. 자료의 공간해상도는 위도, 경도 2도이며 기간은 1984년 부터 87년까지의 3년이다. 한편, 해면의 단파복사량은 미국항공우주국 (NASA)의 인공 위성 자료를 사용하였고 잔파복사량은 경험식을 사용하여 구하였다. 모든 열속을 합한 순열속을 한반도 주변해역에서 보면, 1월과 10월에 각각 200∼400 Wm/SUP -2/와 100 Wm/SUP -2/로 해양이 냉각되고 4월과 7월에는 약 100 Wm/SUP -2/로 가열되고 있음을 알 수 있다. 한편, 연평균 순열속은 황해 북부를 제외한 전해역에서 음의 값이 나타나 고 있다. 가장 큰 냉각이 일어나는 해역은 쿠로시오 해역으로 이 지역의 연평균 값은 약 120 Wm/SUP -2/이다. 동해에서는 북부와 남부해역에서 60∼80 Wm/SUP -2/의 냉각이 일어나며 중부해역에서는 비교적 적은 30 Wm/SUP -2/ 정도의 냉각이 일어나고 있다. 한편, 1월의 응력 크기는 다른 달에 대하여 3∼5배 정도 크게 나타나고 이에 따라 연 평균응력의 분포는 1월의 형태와 유사하다. 연평균 응력컬은 동지나해와 남해에서 음 의 값이 나타나지만 황해 북부에서는 양의 값을 보인다. 동해의 응력컬은 북부와 남동 해역에서 양의 값이 그리고 북서해역에서는 음의 값이 나타나고 있다.
Guangxuan, Liao;Xin, Huang;Beihua, Cong;Jun, Qin;Jianghong, Liu;Xishi, Wang
한국분무공학회지
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제11권4호
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pp.251-265
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2006
To prevent the ozonosphere from being destroyed by Halon, it is an urgent task to find out Halon replacement. As one of the replacements water mist have showed broad applications by its advantages: little pollution to environment (not destroying the ozone layer or bring green house effect), extinguishing fire quickly, consuming a small quantity of water and having little damage to the protected objects. The methods of generating water mist strongly influence fire suppression effectiveness, which determine the cone angle, drop size distribution, flux uniformity, and momentum of the generating spray. The traditional water mist nozzle included pressure jet nozzles, impingement nozzles and twin-fluid nozzles. All of them have more or less disadvantages for fire suppression. Therefore, many research institutes and corporations are taking up with innovations in mist generation. This article provided some recent studies in State Key Laboratory of Fire Science (SKLFS) of University of Science and Technology of China. SKLFS have investigated new methods of generating water mist (i.e. effervescent atomization and ultrasonic atomization). and self developed a series of nozzles and developed advanced DPIVS (Digital Particle Image Velocimetry and Sizing) technique. Characteristics of water mist (the distribution of droplet sizes, flux density, spray dynamics and cone angle) produced by these nozzles were measured under different conditions (work pressure, nozzle geometry, etc.) using LDV/APV and DPTVS systems. A series of experiments were performed to study the fire suppression effectiveness in different fire scenario (different kindsof the fuel, fire size and ventilation conditions). The fire extinguishing mechanisms of water mist was also discussed.
To investigate AGN outflows as a tracer of AGN feedback on the host galaxies, we perform integral-field spectroscopy of 20 type 2 AGNs at z<0.1 using the Magellan/IMACS and the VLT/VIMOS. The observed objects are luminous AGNs with the [O III] luminosity >$10^{41.5}erg/s$, and exhibit strong outflow signatures in the [O III] kinematics. We obtain the maps of the narrow and broad components of [O III] and $H{\alpha}$ lines by decomposing the emission-line profile. The broad components in both [O III] and $H{\alpha}$ represent the non-gravitational kinematics, (i.e., gas outflows), while the narrow components represent the gravitational kinematics (i.e., rotational disks), especially in $H{\alpha}$. By using the spatially integrated spectra within the flux-weighted size of the narrow-line region, we estimate the outflow energetics. The ionized gas mass is $(1.0-38.5){\times}10^5M_{\odot}$, and the mean mass outflow rate is $4.6{\pm}4.3M_{\odot}/yr$, which is a factor of ~260 higher than the mean mass accretion rate $0.02{\pm}0.01M_{\odot}/yr$. The mean energy injection rate is $0.8{\pm}0.6%$ of the AGN bolometric luminosity Lbol, while the mean momentum flux is $(5.4{\pm}3.6){\times}L_{bol}/c$, except for two most kinematically energetic AGNs. The estimated energetics are consistent with the expectations for energy-conserving outflows from AGNs, yet we do not find any supporting evidence of instantaneous star-formation quenching due to the outflows.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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