• International Journal of Fluid Machinery and Systems
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• 제4권1호
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• pp.191-198
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• 2011

Based on the consideration that the cavitation would affect the operation stability of miniature pumps, the 3-D turbulent cavitating flow in a test pump was simulated by using a mixed cavitation model and k-${\omega}$ SST turbulence model. In order to investigate the influence of inlet geometry parameters on the cavitation performance of the miniature pump, two more impellers are designed for comparison. Based on the results, the following conclusions are drawn: 1) Cavitation performance of the double suction shaft-less miniature pump having different impeller is equivalent to the centrifugal pump having ordinary size, though the flow passage at impeller inlet is small; 2) The miniature pump having radial impeller can produce much higher pump head, but lower cavitation performance than that having the impeller based on the conventional design method; 3) It is believed that by applying the double suction design, the miniature pump achieved relatively uniform flow pattern upstream the impeller inlet, which is favorable for improving cavitation performance.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제8권3호
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• pp.219-227
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• 2016

Numerical simulation based on the Reynolds Averaged Naviere-Stokes (RANS) Computational Fluid Dynamics (CFD) method had been carried out with the commercial code ANSYS CFX. The structured grid and SST $k-{\omega}$ turbulence model had been adopted. The impact of non-condensable gas (NCG) on cavitation performance had been introduced into the Schnerr and Sauer cavitation model. The numerical investigation of cavitating flow of marine propeller E779A was carried out with different advance ratios and cavitation numbers to verify the numerical simulation method. Tip clearance effects on the performance of pumpjet propulsor had been investigated. Results showed that the structure and characteristics of the tip leakage vortex and the efficiency of the propulsor dropped more sharply with the increase of the tip clearance size. Furthermore, the numerical simulation of tip clearance cavitation of pumpjet propulsor had been presented with different rotational speed and tip clearance size. The mechanism of tip clearance cavitation causing a further loss of the efficiency had been studied. The influence of rotational speed and tip clearance size on tip clearance cavitation had been investigated.

• 한국가시화정보학회지
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• 제14권3호
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• pp.32-37
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• 2016

In this study, the mixing process of two distinct flow is numerically investigated. Two flow with different physical properties (resin and hardener) are mixed through the opposing mixing jets. At a high pressure mixing process, the high speed flow is provided by two in-line nozzles. In the case of numerical modeling, Reynolds-Averaged Navier-Stokes Equations (RANS) is conducted to model the flow pattern inside the chamber. Additionally, SST k-omega turbulence model is selected to predict the kinetic energy of flow in impingement zone. The results show that mixing of two distinct flows would be efficient if the velocity of jet is high enough and nozzle diameter is a predominant parameter. Also, this velocity would create higher shear stress between two distinct flows which increases the mixing quality as well as strength of formed vortices. Eventually, the histogram of concentration fraction of resin is examined in order to show the quality of mixing and the range of concentration fractions in the output of chamber.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권7호
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• pp.510-517
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• 2016

고압을 사용하는 초음속 제트기술은 작동유체와 관련하여 다양한 형태의 산업 및 공학응용분야에 널리 이용되고 있다. 본 연구에서는 고압파이프에서 분출되는 초음속 제트유동에 의해 생성되는 충격파의 영향을 고찰하기 위해 ANSYS FLUENT v.16를 가지고 SST $k-{\omega}$ 난류모델을 적용하여 작동유체(공기, 산소, 수소)에 따른 압력비 및 Mach수의 유동특성을 해석하였다. CFD 해석시 경계조건으로 입구의 가스온도는 300 K이고, 압력비율은 5:1로 설정하였으며, 밀도함수는 이상기체의 법칙을 이용하였고, 점성함수는 Sutherland 점성의 법칙을 이용하였다. 그 해석결과로 작동유체의 밀도가 작은 기체일수록 분출거리에 따라 압력비가 더 크게 떨어짐을 알 수 있었고, Mach수는 작동유체의 밀도가 높을수록 낮음을 알 수 있었다. 따라서 작동유체의 밀도에 따라 충격파의 영향이 크다는 점을 알았다. 본 연구를 토대로 다양한 작동유체에 따른 제트의 형상 및 직경 변화, 압력비의 변화 등에 따른 초음속 제트유동이 충격파에 미치는 영향에 대한 실험 및 CFD 해석연구와 실증연구가 병행하여 진행된다면 해석결과의 신뢰성은 더 높아질 것으로 사료된다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제14권2호
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• pp.114-120
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• 2011

조류발전용 다리우스 터빈의 변형된 형태인 헬리컬 터빈의 설계 인자 변화에 따른 성능을 수치해석으로 살펴보았다. 헬리컬 터빈은 수직축 다리우스 터빈을 회전축을 중심으로 상부와 하부를 비틀리게 함으로써 다리우스 터빈의 일반적인 취약점인 초기구동불량과 진동문제를 개선하기 위해 고안된 형태이다. 본 논문에서는 헬리컬 터빈의 비틀림각(Twisting Angle)과 직경대비 높이를 변화시키며 수치해석을 수행하였고, 결과를 바탕으로 최적의 구조를 제안하였다. 3차원 비정상 난류유동해석을 위하여 FLUENT의 RANS방정식과 k-${\omega}$ SST 난류모델을, 격자계 모델링을 위하여 GAMBIT을 이용하였다. 헬리컬 터빈은 적절한 비틀림각에서 양호한 발전효율을 보장하면서 진동을 유발하는 회전력 변화의 진폭을 최소화 할 수 있음을 확인하였고, 효율의 최대가 확보되는 터빈의 최소 높이를 발견하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권4호
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• pp.44-52
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• 2002

비정상, 비압축성 Navier-Stokes 코드를 이용하여, 저 레이놀즈수 유동에서 flapping 운동을 하는 익형의 공력특성을 수치해석적인 방법으로 연구하였다. 비정상 유동장의 효율적인 계산을 위하여, 개발된 코드는 MPI 프로그래밍 기법을 이용하여 병렬처리 되었으며, 난류 유동장의 계산을 위해 2방정식 난류모델의 하나인 k-$\omega$ SST 모델을 적용하였다. 익형의 3가지 운동모드 즉, pitching, plunging, flapping과 주파수 및 진폭의 변화 그리고 두께와 캠버의 변화에 의한 공력특성을 살펴보았고, 이를 위해 NACA4자 계열의 익형을 이용하였다. 해석 결과는 실험치와 비교하여 보았을 때 잘 일치하였으며, 각 운동모드에서의 공기역학적 특성을 파악할 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.516-520
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• 2009

This study describes aerodynamic characteristics for the HAWT (Horizontal Axis Wind Turbine) rotor blade using general CFD(Computational Fluid Dynamics) code. The boundary conditions for analysis are validated with the experimental result by the NREL (National Renewable Energy Laboratory)/NASA Ames wind tunnel test for S809 airfoil. In the case of wind turbine rotor blade, complex phenomena are appeared such as flow separation and re-attachment. Those are handled by using a commercial flow analysis tool. The 2-equation k-$\omega$ SST turbulence model and transition model appear to be well suited for the prediction. The 3-dimensional phenomena in the HAWT rotor blade is simulated by a commercial 3-D aerodynamic analysis tool. Tip vortex geometry and Radial direction flows along the blade are checked by the analysis.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권2호
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• pp.109-117
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• 2015

덕트는 항공기의 내부엔진에 외부 공기를 흡입하기 위한 장치이다. 엔진 입구면의 레이더 반사량을 줄여 피탐지성을 감소시키기 위하여 S형태의 덕트를 가지게 되었다. S-Duct는 중심선의 곡률, 입구형상 등의 형상변수에 따라 엔진의 성능에 영향을 미친다. 본 연구에서는 RAE M 2129 S-Duct의 입구형상에 대하여 가로세로비의 변경에 따른 덕트 내부 유동에 대한 유동 특성을 알아보기 위해 전산해석을 수행하였다. S-Duct의 성능 평가 기준으로는 유동 왜곡계수를 사용하였다. 공력해석을 위해 상용해석 소프트웨어를 사용하였으며, 벽면에서의 역압력 구배의 영향으로 발생하는 유동박리와 2차 유동을 예측하기 위하여 $k-{\omega}SST$ 난류모델을 사용하였다. S-Duct의 Port side와 Starboard side 각각의 압력분포 값에 대하여 ARA의 실험값과 비교하여 본 연구에서 사용된 전산해석 기법의 타당성을 검증하였다. 해석 결과 모든 형상에 대하여 유동박리와 2차 유동이 발생하는 것을 확인하였다. 반원형 형태의 입구형상을 가지는 S-Duct가 뛰어난 성능을 보임을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제42권4호
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• pp.326-335
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• 2014

터보블로워는 상대적으로 적은 체적유량에서 높은 압력이 요구되는 곳에 사용되는 대표적인 유체기계로서 다양한 산업에 응용되어 사용된다. 본 연구에서는 고속으로 회전하는 소형 2단 터보블로워의 정압상승 메커니즘을 이해하기위해, 1단 임펠러 영역과 터보블로워 전체 영역에 대해서 상용툴인 ANSYS 14.5를 이용하여 CFD해석을 수행하였다. CFD 해석과정에는 역압력 구배에 의한 유동박리 예측에 적합한 k-${\omega}$ SST 난류 모델을 적용하였다. 터보블로워의 전산해석 결과는 KS B 6311 및 KS A 0612에 따른 성능시험방법을 통하여 해석기법이 타당함을 검증하였다. CFD 해석결과 터보블로워의 압력상승은 선형적으로 나타나지 않으며, 안내깃에서의 손실과 케이싱과 임펠러 간극에서 손실이 발생하는 것으로 분석되었다. 소형 2단 터보블로워를 공력성능을 예측하기 위해서는 전체 유동영역에 대한 전산 해석이 필요하며, 실험과 전산해석의 오차에 대해 고려된 전산해석 결과가 선정되어야 한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권2호
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• pp.79-86
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• 2017

본 연구에서는 이중관 지중열교환기의 내부에 삽입되는 유로의 외벽에 설치된 핀 형상에 따른 유동 및 열전달 특성의 변화를 수치해석적으로 분석하였다. 해석에는 상용 CFD 소프트웨어인 Ansys Fluent를 이용하였으며, SST $k-{\omega}$ 난류 모델을 적용하였다. 지중열교환기의 성능을 높일 수 있는 핀의 형상을 찾기 위하여 핀의 각도($15^{\circ}$, $30^{\circ}$, $45^{\circ}$, $60^{\circ}$), 높이비(0.1, 0.3, 0.5), 그리고 핀 간의 간격비(1, 3, 5)를 변화시키며 해석을 수행하였다. 그 결과 핀의 각도와 높이가 증가하면서 대부분의 핀 형상에서 외각유로의 외벽과 내벽에서 Nusselt 수가 증가하는 경향이 나타났다. 하지만 핀 각도 $15^{\circ}$, 높이 비 0.3 이하의 형상에서 핀이 설치되지 않은 경우보다 외벽의 열전달계수는 증가하며 내벽의 열전달 계수가 감소하는 결과를 관찰하였다. 또한 핀 간의 간격이 감소할 경우 외벽의 열전달계수는 큰 변화가 없으나 내벽의 열전달계수는 감소하는 경향이 나타났다.