• Coupled systems mechanics
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• 제5권4호
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• pp.341-353
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• 2016

Manufactures of multi-crystalline silicon ingots by means of the directional solidification system (DSS) is important to the solar photovoltaic (PV) cell industry. The quality of the ingots, including the grain size and morphology, is highly related to the shape of the crystal-melt interface during the crystal growth process. We performed numerical simulations to analyze the thermo-fluid field and the shape of the crystal-melt interface both for steady conditions and transient processes. The steady simulations are first validated and then applied to improve the hot zone design in the furnace. The numerical results reveal that, an additional guiding plate weakens the strength of vortex and improves the desired profile of the crystal-melt interface. Based on the steady solutions at an early stage, detailed transient processes of crystal growth can be simulated. Accuracy of the results is supported by comparing the evolutions of crystal heights with the experimental measurements. The excellent agreements demonstrate the applicability of the present numerical methods in simulating a practical and complex system of directional solidification system.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제33권5호
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• pp.637-645
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• 2009

The main purpose of this study lies on the improvement of micro dilution tunnel based on the typical porous tube type chamber. The characteristics of flow and temperature fields for steady state has been obtained by numerical analysis using FLUENT. Three different geometrical variations of the porous tube; a) increase of thickness at center, b) step increase of thickness at center and downstream, c) tapered increase of thickness, have been proposed. Accordingly results are obtained and compared in terms of penetration velocity and velocity ratio to therrmophoretic velocity for improvement against particulate deposition inside the tube. The penetration velocity and velocity ratio distributions in the upstream portion and portion of impinging of dilution air are apparently shown to be improved for the case of the step and tapered change of porous tube. The tapered change of tube thickness addition are shown to be the most effective among three geometrical changes. In addition, the considerable improvement against deposition are shown that its thickness should be at least 2mm.

• 설비공학논문집
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• 제7권4호
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• pp.654-666
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• 1995

R502 has been extensively used as a working fluid in transport refrigerating vehicles and low temperature refrigerating machines but is to be phased out by the end of 1995 due to ozone layer depletion problem. In this study, both theoretical cycle analysis and experiments were carried out to examine the best substitutes for R502. Theoretical results indicate that the alternatives available in the market today may replace R502 without significant changes in the system without suction line heat exchanger(SLHX). When the system contains a SLHX, however, COPs of the alternatives increase up to approximately 15~20% than those without the SLHX. But simultaneously, the discharge temperatures of the compressor also increrease significantly with the SLHX. Actual test results obtained from the experiment with a transport vehicle's refrigerator indicate the similar trend as those of the theoretical results. Especially, HFCs and their mixtures show lower discharge temperature than those of R502, which is one of the desirable features. Further research is needed to study the effect of the SLHX on the performance of the real machine as well as on the oil return for reliability of the system.

• 대한기계학회논문집B
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• 제28권7호
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• pp.747-754
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• 2004

Thermo-fluid characteristics in coke oven, sintering machine and blast furnace in iron-making facility are key processes related to the quality and productivity of the pig iron. Solid material in the processes usually forms a bed in a gas flow. For simulation of the processes by mathematical model, the solid beds are idealized to be a continuum and a reacting solid flow in the gas flow. Governing equations in the form of partial differential equations for the solid material can be constructed based on this assumption. Iron ore sintering bed is simulated and limited amount of parametric study have been performed. The results have a good agreement with the experimental results or physical phenomena, which shows the validity and applicability of the model.

• 플랜트 저널
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• 제12권1호
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• pp.29-36
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• 2016

최근 늘어가는 에너지 수요를 화석연료에만 의존 할 수 없게 되면서 대체 에너지의 중요성이 대두되고 있으며, 이러한 상황에서 유기랭킨 사이클(Organic Rankine Cycle, 이하 ORC)등 산업체 폐열, 태양열, 지열, 해수 온도차 등의 저등급 에너지를 효과적으로 활용하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 지역난방 축열시 회수수를 혼합하지 않고 ORC를 이용하여 하부사이클을 구성하여 성능해석 상용프로그램으로 작동유체 및 운전특성을 예측하였다. 지역난방수 운전조건인 열원 온도 $120^{\circ}C$, 열원 유량 $163m^3/h$(회수수 유량을 고려한 값)로 하고 이 온도에 적합한 다수의 작동유체를 선정하여 성능해석을 수행하였으며, 최고의 성능이 나타난 R245fa의 경우 269.2kW출력과 6.37%효율을 얻을 수 있었다. 또한 ORC 시스템의 응축기 압력변화에 따라 지역난방 회수수 온도가 $57.3{\sim}85^{\circ}C$범위에 형성됨으로서 보일러 입구온도상승에 따른 연료 절감 효과가 예상되었다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제17권4호
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• pp.518-525
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• 2016

This paper presents the characteristics of non-fundamental multi-mode combustion instability and the effects of high-harmonic components on the Rayleigh criterion. Phenomenological observations of multi-harmonic-mode dynamic pressure waves regarding the intensity of harmonic components and the source of wave distortion have been explained by introducing examples of second- and third-order harmonics at various amplitudes. The amplitude and order of the harmonic components distorted the wave shapes, including the peak and the amplitude, of the dynamic pressure and heat release, and consequently the temporal Rayleigh index and its integrals. A cause-and-effect analysis was used to identify the root causes of the phase delay and the amplification of the Rayleigh index. From this analysis, the skewness of the dynamic pressure turned out to be a major source in determining whether multi-mode instability is driving or damping, as well as in optimizing the combustor design, such as the mixing length and the combustor length, to avoid unstable regions. The results can be used to minimize errors in predicting combustion instability in cases of high multi-mode combustion instability. In the future, the amount of research and the number of applications will increase because new fuels, such as fast-burning syngases, are prone to generating multi-mode instabilities.

• 한국자기학회지
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• 제13권3호
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• pp.127-132
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• 2003

자성유체의 자연대류는 부력 이외에 자기체적력이 존재하기 때문에 뉴턴유체와 다르다. 본 연구에서는 좌측 및 우측 벽면이 고온 및 저온으로 설정된 정방형 케비티 공간내에서 자성유체의 자연대류를 실험하였다 실험은 열전대에 의한 온도측정과 감온액정에 의한 가시화를 실시하였다. 그 결과 케비티 공간내 자성유체의 전열특성 및 외부에서 가하는 자장의 방향과 세기에 따라 자연대류가 제어됨을 알 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권8호
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• pp.677-683
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• 2015

하이브리드 로켓은 특정한 연소조건에서 10~30Hz 저주파수 연소불안정이 나타난다. 후연소실의 와류 흘림 현상이 저주파수 불안정 발생과 직접적인 관련이 있는 것으로 판단되며, 이를 확인하기 위하여 발광하는 연소가스의 후연소실 내부유동을 직접 촬영하여 광도 분석과 유동 가시화를 시도하였다. 저주파수 연소불안정이 발생하면 일정한 주기(~18Hz)를 갖는 광도 변화가 나타났으며, 압력교란(p')의 위상(phase)이 거의 일치하고 있어 비-음향 불안정임에도 불구하고 압력과 연소교란이 상호 간섭하고 있음을 확인하였다. POD에 의한 유동 모드 분석결과 안정한 연소가 발생하면 후연소실 유동은 공간적으로 상하 대칭 모드 형태를 이루지만 불안정 연소에서는 수직방향 경사각을 이루는 대칭축을 중심으로 변화하는 유동모드가 나타난다. 특히 3번 모드는 불안정 연소가 발생하는 경우에만 나타나는 유동 모드이다. 불안정 연소가 발생하는 경우에 수직선을 대칭으로 변하는 모드가 나타나는 것은 저주파수 연소불안정이 발생할 때 와류 흘림인 것으로 판단할 수 있다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제31권2호
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• pp.231-237
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• 2014

최근 자원과 에너지를 절약하고 효과적으로 사용하여 환경 훼손을 줄이고 청정에너지를 이용할 수 있는 기술의 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이와 관련 하여, 친환경적이고 경제적이며 독성이 거의 없는 초임계 유체가 물질의 합성과 프로세스에 많이 응용되고 있다. 이산화탄소는 낮은 임계온도와 압력, 가격 경쟁력 그리고 무독성 등의 장점을 가짐으로써 초임계 공정에 많이 사용되고 있는 용매중에 하나이다. 그러나 분자량이 높은 고분자들에게는 낮은 용해력이 단점으로 있어서 사용에 제한적이다. 따라서, 분자량이 높은 고분자를 용해하기 위해선 하이드로카본 계열의 용매를 사용하여야 한다. 본 연구에서는, 초임계 유체를 이용하여 Poly (methyl methacrylate)/클레이 나노 복합체 제조에 관한 연구를 진행 하였다. 또한, 초임계 유체 내에서 분산성을 극대화 할 수 있도록 $Na^+$-MMT 클레이 표면을 플로린 계열의 surfactant로 개질 시키어 복합체 제조에 응용 하였다. 개질된 클레이를 이용하여 제조 된 복합체는 neat Poly (methyl methacrylate)보다 향상된 기계적, 열적 특성을 보였으며, 제조 된 복합체는 X-ray 회절 방법, 열적 안정성 그리고 TEM 으로 나노 클레이의 분산성을 분석 하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제9권1호
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• pp.35-45
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• 2005

여러 고도에서 화학 반응과 열복사 효과가 로켓 플룸 유동에 미치는 영향을 살피기 위한 수치 연구를 수행하였다. 압축성 유동의 Navier-Stokes 방정식을 유한 체적법에 근거한 완전 내재적 TVD코드로 해석하였으며, 탄화수소 혼합물의 자세한 열화학적 속성을 고려한 화학 평형과 광학적으로 두꺼운 매체의 열복사를 유동 해석 코드에 포함하였다. 지상 마하수 0, 고도 5.06 km에서 마하수 1.16 그리고 17.34 km에서 마하수 2.90로 비행하는 등유 연료 로켓의 플룸 유동을 해석하였다. 해석 결과는 서로 다른 고도 조건에서의 플룸의 구조와 함께 화학 반응과 복사의 영향을 보여 주었다. 추진 성능과 기저부 열차단의 측면에서, 화학 반응에 의한 배출가스의 온도 상승은 특히 고고도에서 무시할 수 없음을 알 수 있었다.