• 대한기계학회논문집B
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• 제23권2호
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• pp.226-233
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• 1999

An experimental study has been performed on natural convection heat transfer with a rapid crust formation in the molten metal pool of a low Prandtl number fluid. Two types of steady state tests, a low and high geometric aspect ratio cases in the molten metal pool, were performed. The crust thickness by solidification was measured 88 a function of boundary surface temperatures. The experimental results on the relationship between the Nusselt number and Rayleigh number In the molten metal pool with a crust formation were compared with existing correlations. The experimental study has shown that the bottom surface temperature of the molten metal layer, in all experiments. is the major influential parameter in the crust formation, duo to the natural convection flow. The Nusselt number of the case without a crust formation in the molten metal pool is greater than that of the case with the crust formation at the same Rayleigh number. The present experimental results on the relationship between the Nusselt number and Rayleigh number In the molten metal pool match well with Globe and Dropkin's correlation. From the experimental results, a now correlation between the Nusslet number and Rayleigh number in the molten metal pool with the crust formation was developed as $Nu=0.0923(Ra)^{0.302}$ ($2{\times}10^4< Ra<2{\times}10^7$).

• 대한기계학회논문집
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• 제19권3호
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• pp.771-783
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• 1995

A simplified model for the so-called ACRT(accelerated crucible rotation technique) Bridgman crystal growth was considered in order to investigate the principal effects of the periodic variation of angular velocity. Numerical solutions were obtained for Ro=0.5, Ra=4.236*10$_{6}$ and E=2.176*10$^{-3}$ . The effects of spin-up process combined with natural convection was investigated as a preliminary study. The spin-up time scale for the present problem was a little larger than that observed for homogeneous spin-up problems. Numerical results reveal that over a time scale of (H$^{2}$/.nu..omega.$_{f}$)$^{1}$2/ the forced convection due to the formation of Ekman layer predominates. When the state of rigid body rotation is attained, natural convection due to buoyancy emerges as the main driving force and them the steady-state is approached asymptotically. Based on our preliminary results with simple spin-up, several fundamental features associated with variation of rotation speed are successfully identified. When a periodic variation of angular velocity was imposed, the system response was also periodic. Due to effect of mixing, the heat transfer was enlarged. From the analysis of time-averaged Nusselt number along the bottom surface the effect of a periodic variation of angular velocity on the interface location could be indirectly identified.d.

• 에너지공학
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• 제5권2호
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• pp.203-208
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• 1996

본 연구에서는 감손우라늄칩을 처리하기 전의 시험단계로서 감손우라늄칩의 산화처리시 발생되는 산화열에 의한 산화장치 내부의 온도상승 및 외부로의 열전달을 해석하기 위해 산화장치 내부에 히터를 설치하여 실험을 수행하였다. 히터의 발생열량을 달리하면서 시간에 따른 열전달 특성을 알아내기 위하여 열유속, Nusselt 수, Grashof수와 Rayleigh 수를 구하고, Nusselt 수와 Rayleigh 수의 관계를 구하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2000년도 추계학술대회논문집B
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• pp.297-303
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• 2000

Natural convection heat transfer have been paid attention because it can be applied to various areas such as cooling of nuclear reactor, heat storing system and so on. Among such applications, the melting process of phase change material(PCM) has been actively studied. However most researches have focused on phase change heat transfer in natural melting. Therefore, In this paper, ultrasonic vibration was adopted to increase the melting rate. In addition, general relationship and corelationship between melting with ultrasonic vibration and melting without ultrasonic vibration have been established during the melting of PCM.

• Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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• 제19권4호
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• pp.459-479
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• 2015

Two-dimensional steady laminar natural convection around a heat conducting and generating solid body inside a square enclosure with different thermal boundaries is performed. The mathematical model is governed by the coupled equation of mass, momentum and energy. These equations are discretized by finite volume method with power-law scheme and solved numerically by SIMPLE algorithm with under-relaxation technique. Effect of Rayleigh number, temperature difference ratio of solid-fluid, aspect ratio of solid-enclosure and the thermal conductivity ratio of solid-fluid are investigated numerically for Pr = 0.7. The flow and heat transfer aspects are demonstrated in the form of streamlines and isotherms respectively.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.35-47
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• 2017

지반의 열적 거동은 대부분 열전도에 국한되어 연구가 진행되었으며, 자연대류 현상에 대한 연구는 매우 미비한 실정이다. 지반의 온도증가는 간극수의 밀도변화에 따른 부력을 유발하여 자연대류를 발생시키게 된다. 유체역학 관점에서 다공질 재료내의 자연대류 해석의 제약조건에 대하여 논의하고, 거시적 관점에서 완전 결합된 열-수리-역학적인 지배방정식을 이용한 대류현상에 대한 수치해석 기법을 제시하였다. 실내 열전도도 측정을 위한 탐침기 실험에 대한 수치실험은 자연대류를 무시하고 평가된 열전도도의 불확실성에 대하여 논의하고, 모델식과의 오류를 최소화하기 위한 적정한 실험조건을 제시하였다. 해저 전력선의 매설은 해저면 0.2m 깊이에서의 온도상승을 $2^{\circ}C$로 제한하고 있으나, 투수성이 큰 지반재료에 대한 수치해석결과는 기준온도를 초과하는 것으로 나타났다. 해저면의 온도와 열-수리-역학적 물성은 전력선의 매설설계에 중요한 설계인자이며 자연대류의 영향을 고려하여야 한다. 특히, 큰 투수성을 갖는 지반내에 열원이 존재하는 경우, 간극수의 밀도변화에 따른 자연대류가 중요한 열전달의 인자가 되므로 이를 고려한 해석을 수행하여야 한다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제27권3호
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• pp.281-291
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• 1995

이 연구의 목적은 수동형 격납용기 냉각계통의 용기 바깥표면이 건조 및 습한 조건일때 격납용기 내, 외벽에서 일어나는 열전달과정에 대한 실험적 자료를 얻는데 있다. 시험모델은 AP 600구조에 근거하여 격납용기의 둘레중 60$^{\circ}$부분만을 취하였다. 시험모델의 주요치수는 원형의 값을 대략 10분의 1로 축소한 것이다. 붕괴열을 모의하기 위하여 전기적으로 가열되는 증기발생기를 시험모델내에 설치하였다. 최대열유속은 8.91 kW/$m^2$ 이었다. 두 가지 형식의 시험이 수행되었다. 하나는 수막유동없이 공기만의 자연대류에 관한 시험이고 다른 하나는 수막유동과 공기의 자연대류가 동반된 증발열전달 시험이다. 시험결과 수막유동이 없는 경우 공기만의 자연대류 열전달 능력은 약 1.48 kW/$m^2$ 열유속에서 제한되고 있음을 알게 되었다 또한 수막유동과 공기의 자연대류가 동시에 일어나는 시험에서 열제거 능력은 현저히 향상됨을 알게 되었다 이들 열전달 측정치들을 기존 관계식들과 비교하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2005년도 창립60주년 기념 추계 학술대회
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• pp.20.1-20.1
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• 2005

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권3호
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• pp.259-268
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• 2012

엇갈리게 배열된 두 개의 수평관의 수직 이격거리($P_v$/D)와 수평 이격거리($P_h$/D)를 변화시키며 자연대류 열전달을 실험적으로 측정하였다. 열/물질전달의 상사성을 이용하여 물질전달 실험을 수행하였고 난류영역까지 확장하였다. Pr 수 2,014, RaD 수 $1.5{\times}10^8\sim2.5{\times}10^{10}$, $P_v$/D는 1.02~5, $P_h$/D는 0~2 범위에서 수행하였다. 하단 수평관의 물질전달은 단일 수평관 상관식의 예측치와 일치하였다. 상단 수평관의 물질전달은 $P_v$/D가 작을 때, 하단 수평관에서 상승하는 플룸의 예열영향(Preheating effect)으로 인해 감소하였고, $P_h$/D가 증가하면 급격히 상승하였다. 그러나 $P_v$/D가 클 때, 상단 수평관의 물질전달은 하단 수평관의 플룸 속도영향으로 인하여 단일 수평관보다 컸고, $P_h$/D가 증가함에 따라 완만하게 감소하였다. $P_h$/D가 매우 증가하여도 굴뚝효과(Chimney effect)와 측면유동효과(Side flow effect) 인하여 상단 수평관의 열전달이 하단 수평관의 열전달보다 크게 나타났다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권4호
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• pp.417-424
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• 2011

수평으로 놓인 두 개의 원형관(Cylinder)에 대하여 Sc 수를 2,014~8,334, $Ra_D$ 수를 $1.5{\times}10^8{\sim}4.5{\times}10^{10}$, 두 수평관의 피치-직경비를 1.02~9로 변화시키면서 자연대류 열전달 실험을 수행하였다. 유사성개념을 이용하여, 열전달 실험을 대신하여 황산-황산구리 수용액의 전기도금계를 이용한 물질전달 실험을 수행하였다. 실험결과 하단 수평관의 열전달 계수는 단일 수평관에 대한 상관식과 일치하였다. 층류에서 상단 수평관의 열전달은 이격된 거리가 수평관 지름의 1.5배 이하일 경우 하단 수평관의 열전달계수 보다 낮게 측정되었고, 그 이상에서는 높게 측정되었다. 그러나 난류에서는 두 수평관의 이격된 거리가 1에 가까울 경우에도 상단과 하단의 수평관의 열전달계수가 유사한 것으로 나타났으며, 이격 거리가 멀어지면 상단 수평관의 열전달계수가 하단의 그것보다 높은 것으로 나타났다.