• 대한기계학회논문집B
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• 제40권5호
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• pp.339-345
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• 2016

본 연구에서는 천공과 유동 가이드를 활용한 방사형 히트싱크의 자연대류 열전달 향상에 관해 수치적으로 탐구하였다. 천공과 침니 기반의 유동 가이드를 활용한 개선된 형상의 방사형 히트싱크의 성능을 평가하고, 기존의 방사형 히트싱크와 열 성능을 비교하였다. 연구 결과, 천공형 히트싱크는 연구범위 내에서 천공의 개수와 직경이 클수록 열 성능이 좋아짐을 알 수 있었다. 침니 기반의 유동 가이드를 활용한 히트싱크에 대해서는, 핀의 개수, 침니와 바닥면 사이의 거리의 영향을 분석하였다. 그 결과 핀의 개수와 침니와 바닥면 사이의 거리에 최적화된 값이 있다는 것을 확인할 수 있었다. 또한 히트싱크의 방향이 상 방향($0^{\circ}$)에서 최고의 열 성능을, 측 방향($90^{\circ}$)일 때 최악의 열 성능이 나타나는 것을 알 수 있었다. 천공형 히트싱크와 최적의 구조를 갖는 유동 가이드를 갖는 히트싱크는 기존의 방사형 히트싱크와 비교하였을 때, 각각 최대 17%, 20% 개선된 열 성능을 가짐을 알 수 있었다. 본 논문은 공학과 관련한 획기적인 아이디어를 제시함으로써 창업기술개발, 벤처 및 기업가정신 함양에도 중요한 의미를 지닐 수 있다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제18권1호
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• pp.63-68
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• 2013

The purpose of this study is to investigate the cooling performance of radial heat sink used for high power LED lightings by natural convection cooling with surrounding air. Experimental and numerical analyses are carried out together. Parametric studies are performed to compare the effects of geometric parameters in radial heat sink such as the number of fins, fin height, fin length, and thickness of fin base as well as the surface coatings of radial heat sink. In this study, the cooling of 60 W LED lamp is examined with radiative heat transfer considered as well as natural convection. Numerical results show the optimum condition when the number of fin is 40, heat sink height is 120 mm, fin length is 15 mm, and fin base thickness is 3 mm. The difference in temperature of the LED metal PCB is within $1^{\circ}C$ between numerical analyses and experimental results. Also, the CNT coating on the heat sink surface is found to increase the cooling performance significantly.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권4호
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• pp.385-390
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• 2012

본 연구는 LED 조명기구에 적합한 원형 히트싱크의 최적설계를 수행하였다. DTRM 복사 모델을 이용하여 자연대류와 복사 열전달을 수치적으로 해석하였고, 수치모델을 실험을 통하여 검증하였다. 휜 개수, 긴 휜 길이, 중간 휜 길이가 전체 열저항 및 복사 열전달에 미치는 영향을 조사하였고, 그 결과 방사율이 증가할수록 복사 열전달의 크기는 증가하여 열저항은 감소하지만, 인자 변화에 따른 전체 열저항의 경향성은 거의 일정하였다. 원형 히크싱크의 최적화를 수행하였고, 최적화된 긴 휜의 개수는 19~28 개, 긴 휜의 길이는 히트 싱크의 반지름의 1/2 이고, 휜의 길이 비는 0.4~0.7 사이의 값을 얻었다.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2009년도 하계학술발표대회 논문집
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• pp.1172-1176
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• 2009

In the present study, natural convection over a heat sink with a horizontal circular base and rectangular fins was numerically analyzed. To calculate natural convection heat transfer, the assumptions of ideal gas and laminar flow were made for air. Flow patterns around the heat sink were chimney-like. The resultant temperature distribution on the circular base appeared almost uniform. Parametric studies were performed to compare the effects of fin length, fin height, the ideal number of fins, and heat flux on the average temperature of a heat sink and the average heat transfer coefficient from the heat sink array. Correlation to predict the average Nusselt number was presented.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권5호
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• pp.467-472
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• 2011

본 연구는 LED 조명기구와 같은 원형 모양에 적합한 원형 히트싱크의 주위의 열유동을 실험 및 해석적으로 분석하였다. 기존 복사 열전달을 고려하지 않은 상관식을 이용하여, 추가적으로 복사 열전달을 해석적으로 계산하였다. 본 해석 모델의 타당성을 실험적으로 확인하였다. 이 모델을 바탕으로 휜의 형상 및 열유속을 인자로 하여 히트싱크 평균 온도의 변화를 살펴보았다. 그 결과 열전달 성능을 최대로 할 수 있는 최적 휜의 길이가 존재하였고, 방사율이 클수록 형상 인자의 변화가 복사 열전달 변화에 미치는 영향이 상대적으로 감소하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권3호
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• pp.1052-1065
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• 2024

Advanced Pressurized Water Reactors (APWRs) and Boiling Water Reactors (BWRs) employ a suppression pool as a heat sink to prevent containment overpressure. Steam can be discharged into the pool through multi-hole spargers or blowdown pipes in both normal and accident conditions. Direct Contact Condensation (DCC) creates sources of momentum and heat. The competition between these two sources determines the development of thermal stratification or mixing of the pool. Thermal stratification is of safety concern as it reduces the cooling capability compared to a completely mixed pool condition. In this work we develop a scaling approach to prediction of the thermal stratification in a water pool induced by steam injection through spargers. Experimental data obtained from large-scale pool tests conducted in the PPOOLEX and PANDA facilities, as well as simulation results obtained using validated codes are used to develop the scaling. Two injection orientations, namely radial injection through multi-hole Sparger Head (SH) and vertical injection through Load Reduction Ring (LRR), are considered. We show that the erosion rate of the cold layer can be estimated using the Richardson number. In this work, scaling laws are proposed to estimate both the (i) transient erosion velocity and (ii) the stable position of the thermocline. These scaling laws are then implemented into a 1D model to simulate the thermal behavior of the pool during steam injection through the sparger.