• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.673-680
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• 2017

흡수정은 댐이나 저수지에 저장된 물을 흡입하여 사용하는 설비이다. 흡입한 다량의 물은 화력 및 원자력 등의 대형 발전소의 냉각시스템에 사용된다. 특징으로 흡입 유량과 흡수정의 비가 작으면 흡입구 주변에서 유속이 증가한다. 이로 인해 와류나 선회류의 불균형 유동이 발생된다. 불균형 유동은 흡수정의 성능을 저하나 고장의 원인이 된다. 해결하기 위한 다양한 방법이 고안되고 있으나 최저수위 일 경우 정확한 해결 방법을 찾지 못하고 있다. 가장 효율적인 해결방법으로는 AVD를 설치하거나 관로를 길게하는 방법이 있다. 이렇게 설치된 구조물이 유동의 흐름을 균일하게 만들어 주기 때문이다. 본 논문에서는 관로의 길이와 AVD의 형태 변화에 따른 흡수정 내의 유동특성을 수치해석으로 분석한다. 수치해석을 위하여 수정의 흡입부, 섬프, 펌프의 3단계로 분리하여 모델링하였다. 격자는 해석의 정확도를 위해 흡입부는 비조밀, 흡수정과 AVD는 조밀하게 하였다. ANSYS ICEM-CFD 14.5를 이용하여 120~150만개의 격자를 생성하였고 Tetra grid와 Prism grid를 혼용하였다. 해석을 위해 상용 CFD 프로그램인 ANSYS CFX14.5의 SST 난류모델을 선정하였다. 조건으로 H.W.L 6.0m, L.W.L 3.5, Qmax 4.000 kg/s, Qavg 3.500 kg/s Qmin 2.500 kg/s로 설정하였다. 보텍스 각도와 속도분포로 해석한 결과는 다음과 같다. Ext E-type의 AVD를 설치한 흡수정이 최고수위 일때 합격하였다. 추후, Ext E-type을 기본으로 하여 최저수위일 때 만족하는 연구가 필요하다.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권12호
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• pp.59-66
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• 2006

하이브리드 로켓 연료의 연소율 향상을 위한 나선형 홈이 유동 특성에 미치는 영향을 규명하기 위하여 난류 증가와 선회 유동 발생에 대한 수치계산을 수행하였다. 나선형 튜브의 열전달 관계식을 이용하여 여러 형상의 나선형 홈이 있는 연료의 열전달 향상을 예측하였으며 연소율 측정값과 비교하여 상호 연관성을 확인하였다. 실험 결과와 열전달 향상 예측 값은 동일한 경향을 나타내더라도 수치는 큰 차이를 나타냈는데 이것은 연료가 연소하기 위하여 기화할 때 발생하는 분출속도가 존재하기 때문이다. 분출효과를 고려하여 RANS 계산을 수행한 결과, 난류에너지는 상당히 증가한 반면 선회 수는 조금 증가하는 결과를 보여 주었다. 그럼에도 불구하고 나선형 홈에 의한 난류 증가 또는 선회유동 생성은 연소율을 증가시키는 중요한 메커니즘임이 밝혀졌다. 그러나 분출로 인하여 난류에너지가 증가되어도 열전달 향상에 기여하지 못하는 것으로 확인되었는데 이것은 분출 속도가 표면의 경계층을 밀어내어 대류 열전달이 증가되는 것을 차단하기 때문인 것으로 밝혀졌다.

• 한국추진공학회지
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• 제10권4호
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• pp.26-33
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• 2006

우주 발사체에서 고밀도 추진제를 사용함으로써 추진제 저장 탱크의 소형화에 따른 구조비 향상으로 발사체 성능 측면에서 이득을 볼 수 있다. 한국의 우주 발사체 개발에서는 로켓 연료로 발사체 선진국에서 사용하는 탄화수소계 연료인 RP-1이나 RG-1보다 밀도가 낮은 Jet A-1을 연료로 사용한다. 본 논문에서는 탄화수소계 연료 고밀도화의 일환으로 개발된 두 종류의 연료에 대해 수류시험, 연소시험 결과를 제시하고 그 결과를 Jet A-1과 비교하였다. 결론적으로, 두 종류의 고밀도 연료는 Jet A-1과 동등하거나 높은 연소성능을 나타내었으며 외부혼합형 분사기에서 연료 간 성능차이가 더 뚜렷하게 나타났다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 추계학술대회논문집B
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• pp.764-769
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• 2001

Recently, according to increase in the requirement of electric power, a thermoelectric power plant equipped with pulverized coal combustion system is highly valued, because coal has abundant deposits and a low price compared with others. For efficient use of coal fuel, most of plant makers are studying to improve combustion performance and flame stability, and reduce pollutant emission. One of these studies is how to control the profile of particle injection and velocity dependant on coal nozzle. Basically, a mixed flow of gas and particle in coal nozzle is required to have appropriate injection and concentration distribution at exit to achieve flame stability and low pollutant, but it is very difficult to obtain that without help of a coal separating device within nozzle. In this study, each distribution of air and coal flow rate is measured for the coal nozzle with coal separator developed by us. The coal concentration at exit is various according to inlet swirl values and positions of coal separator. Also pressure drop is measured for various operating conditions of this nozzle. From these results, we can find the separation characteristic of new developed coal separator, and select proper operation range of coal nozzle. When this coal nozzle is applied to actual plant, these investigations will be very useful to confirm the shape of coal separator to have efficient particle injection.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권5호
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• pp.413-422
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• 2012

덕티드팬을 추진 장치로 사용하는 소형 무인항공기는 도심 및 협소한 공간에서 정찰 및 감시에 사용 가능하며, 프로펠러에 비해 높은 추진 효율과 추력 특성을 나타낸다. 덕티드팬 무인항공기의 운용 거리와 비행 시간을 증가시키기 위해서는 정지 비행 및 전진 비행시의 추력 특성연구가 중요하며 비행 안정성 확보를 위해서는 비정상 3차원 유동 특성 연구가 필수적이다. 본 연구에서는 동익과 정익으로 구성된 덕티드팬의 설계 결과 검증과 안정적인 비행 특성을 확인하기 위해 덕티드팬의 추력 특성과 비정상 3차원 유동장을 계측하였다. 덕티드팬의 정지 및 전진 비행시의 추력 특성은 소형 아음속 풍동의 6분력 밸런스 시스템을 이용하여 측정되었고, 비정상 3차원 유동장은 $45^{\circ}$ 경사열선의 프로브 고정법에 의해 분석되었다. 덕티드팬의 덕트와 정익이 추력특성에 다소 큰 영향을 미치며, 정익에 의해 덕티드팬의 안정적인 비행이 가능함을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제32권5호
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• pp.342-350
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• 2008

The effects of combustion instability on flow structure and flame dynamics with the inlet configurations in a model gas turbine combustor were investigated using large eddy simulation (LES). A G-equation flamelet model was employed to simulate the unsteady flame behaviors. As a result of mean flow field, the change of divergent half angle($\alpha$) at combustor inlet results in variations in the size and shape of the central toroidal recirculation (CTRZ) as well as the flame length by changing corner recirculation zone (CRZ). The case of ${\alpha}=45^{\circ}$ show smaller size and upstream location of CTRZ than those of $90^{\circ}$ and $30^{\circ}$ by the development of higher swirl velocity. The flame length in the case of ${\alpha}=45^{\circ}$ is shorter than other cases, while the case of ${\alpha}=30^{\circ}$ yields the longest flame length due to the decrease of effective reactive area with the absence of CRZ. Through the analysis of pressure fluctuation, it was identified that the case of ${\alpha}=45^{\circ}$ shows the largest damping effect of pressure oscillation in all configurations and brings in the noise reduction of 2.97dB, compared to that of ${\alpha}=30^{\circ}$ having the largest pressure oscillation. These reasons were discussed in detail through the analysis of unsteady phenomena related to recirculation zone and flame surface. Finally the effects of flame-acoustic interaction were evaluated using local Rayleigh parameter.

• 대한조선학회논문집
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• 제51권1호
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• pp.1-7
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• 2014

The present study numerically investigated the effect of the advance ratio on the wake characteristics of the marine propeller in the propeller open water test. Therefore, a wide range of the advance ratio(0.2${\kappa}-{\omega}$SST Model are considered. The three-dimensional vortical structures of tip vortices are visualized by the swirl strength, resulting in fast decay of the tip vortices with increasing the advance ratio. Furthermore, to better understanding of the wake evolution, the contraction ratio of the slip stream for different advance ratios is extracted from the velocity fields. Consequently, the slip stream contraction ratio decreases with increasing the advance ratio and successively the difference of the slip stream contraction ratio between J=0.2 and J=0.8 is about 0.1R.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권3호
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• pp.275-283
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• 2013

차세대 로켓 엔진의 추진제중 하나로 부각되어지고 있는 메탄 엔진의 연소 특성을 파악하기 위하여 가스메탄과 액체산소를 추진제로 사용하는 로켓 엔진의 인젝터를 설계/제작 하였다. 동축 스월/전단형 인젝터를 채택하여 제작하였으며, 상용 해석 프로그램인 Fluent를 사용하여 유동해석을 수행한 결과를 바탕으로 인젝터의 주요 변수들을 선정하였다. 제작된 인젝터는 수류실험을 통하여 미립화와 분무특성을 파악하였고, 설계점에서의 연소실험을 수행하여 점화 및 연소 안정성을 확인하였다. 또한, 혼합비(O/F ratio)를 변화시켜가며 연소 실험을 수행하여 특성 속도($C^*$)와 연소실 압력 섭동 값을 이용하여 연소 특성 및 안정성을 평가하였다. 실험 결과 모든 혼합비 영역에서 평균적으로 90% 이상의 높은 연소 효율을 보였고, 압력 섭동 값이 2% 미만으로 연소안정성을 확인하였다.

• International Journal of Automotive Technology
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• 제5권4호
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• pp.221-238
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• 2004

Wall interactions of direct injection spray were investigated using laser-sheet imaging, shadowgraphy, wetted footprint and phase Doppler interferometry techniques. A narrow-cone high-pressure swirl injector is used to inject iso-octane fuel onto a plate, which has three different impact angles inside a pressurized chamber. Heated air and plate conditions were compared with unheated cases. Injection interval was also varied in the heated case to compare dry- and wet- wall impingement behaviors. High-speed macroscopic Mie-scattering images showed that presence of wall and air temperature has only minor effect on the bulk spray structure and penetration speed for the narrow-cone injector tested. The overall bulk motions of the spray plume and its spatial position at a given time are basically unaffected until a few millimeters before impacting the wall. The surface properties of the impact surface, such as the temperature, the presence of a preexisting liquid film also have a small effect on the amount of wetting or the wetted footprint; however, they have strong influence on what occurs just after impact or after a film is formed. The shadowgraph in particular shows that the plate temperature has a significant effect on vapor phase propagation. Generally, 10-20% faster horizontal vapor phase propagation is observed along the wall at elevated temperature condition. For impingement onto a preexisting film, more splash and evaporation were also observed. Contrary to some preconceptions, there is no significant splashing and droplet rebounding from surfaces that are interposed in the path of the DI gasoline spray, especially for the oblique impact angle cases. There also appears to be a dense spray front consists of large sac spray droplets in the oblique impact angle cases. The bulk of the spray is not impacted on the surface, but rather is deflected by it The microscopic details as depicted by phase Doppler measurements show that the outcome of the droplet impaction events can be significantly influenced. Only droplets at the spray front have high enough Weber numbers for wall impact to wet, splash or rebound. Using the sign of vertical velocity, the time-resolved downward droplets and upward droplets are compared. The Weber number of upward moving droplets, which seldom exceeds unity, also decreases as the impact angle decreases, as the droplets tend to impact less and move along the wall in the deflected spray plume.