• 대한토목학회논문집
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• 제7권1호
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• pp.11-22
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• 1987

흐름수역(水域)에서 연직상향으로 방류되는 평면부력(平面浮力)?의 거동이 연속방정식(連續方程式), 운동량방정식(運動量方程式) 및 추적물수송식(追跡物輸送式)의 기본방정식을 수치적(數値的)으로 풀음으로서 해석(解析)된다. 난류확산(亂流擴散)에는 Prandtl의 혼합거리이론(混合距離理論)을 도입한 난류수송모형(亂流輸送模型)이 이용된다. 수치해과정(數値解過程)은 기본방정식을 유함수(流凾數)(stream function)식(式)과 골도수송(滑度輸送)(vorticity transport)식을(式) 이용하여 변환(變換)한 후, ?방류속도(放流速度), ?방류구폭(放流口幅) 등(等)으로 표현되는 변수(變數)와 흐름을 지배(支配)하는 무차원매개변수(無次元媒介變數)를 도입하여 무차원화(無次元化)하고 successive under-relaxation을 이용하여 Gauss-Seidal 반복법(反復法)으로 해를(解) 구(求)하는 것이다. 수치실험(數値實驗)은 방류(放流)Froude수(數)가 4~32, 방류속도(放流速度)와 가로흐름속도와의 비로(比) 정의되는 속도비가 8~15 의 범위의 흐름영역(領域)에서 수행되었다. 부력(浮力)?으로 인한 주변(周邊)흐름수역(水域)의 속도변화(速度變化), 온도상승(溫度上昇)범위, 흐름상태 및 골도(滑度)가 조사되었으며, ?의 경로에 대한 속도비와 방류밀도Froude 수의 영향이 또한 조사되었다. ?중심선의 속도, 온도변화, 국부밀도(局部密度)Froude 수(數)의 변화가 계산되며 퍼짐율(spreading rate)과 확산비(擴散比)(dispersion ratio)가 방류밀도(放流密度)Froude 수, 국부밀도(局部密度)Froude 수(數) 및 속도비(速度比)의 항(項)으로 해석되었다. 또한 속도와 온도분포를 상사(相似)(similarity)로 나타낼 수 있음이 밝혀졌으며, Gaussian 분포(分布)를 이용한 적분형해석(積分型解析)(integral type analysis)이 가능한 것으로 사료된다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권6호
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• pp.617-622
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• 2013

해양 부유체 내부 유체는 파랑에 의한 외력을 받게 되면 슬로싱(sloshing)이 발생하게 된다. 부유체의 슬로싱에 의한 영향을 해석하기 위해서, 파랑에 의한 부유체의 거동뿐만 아니라 슬로싱에 의한 부유체의 응답을 고려한 결합적인 해석이 필요하다. 전산유체역학(CFD) 해석에 있어서, 외란은 비선형 파랑인 Stokes 5차 이론을 사용했고, 유동 해석은 Navier-Stokes 방정식과 Shear-Stress Transport(SST) 난류 모델을 이용하였다. 해양 부유체는 Pitch, Heave 운동에 대한 2자유도 해석을 진행 하였고, 결과에서는 슬로싱을 포함한 강체 운동을 확인 할 수 있다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권5호
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• pp.477-485
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• 2012

수평 덕트 내 임계점부근의 유체 유동 및 열전달특성은 중력과 함께 임계영역에서의 열역학 및 전달 물성치의 많은 변화와 직접적으로 연관되어 있다. 본 연구에서는 수평 직사각 덕트 내 임계점부근의 물에 대한 대류열전달특성을 전산해석을 통하여 분석하였다. 이를 통해 국부적인 열전달계수와 유속, 온도, 그리고 물성치분포를 포함한 대류열전달특성에 대해 임계점 근접효과와 함께 비교하였다. 벽으로부터의 열전달에 따른 유체 밀도감소로 덕트 내 유동방향으로의 유속증가와 함께 유체가 액체에서 기체 같은 상태로 천이하는 형태의 유동장특성을 보여준다. 덕트의 윗면, 옆면, 그리고 아래면 각각의 국부적인 열전달계수분포에 큰 차이가 있으며 준임계점 온도부근에서 난류전달특성의 향상으로 열전달계수의 최대치에 이르게 된다. Nu 수는 덕트 내 압력과 종횡비에 영향을 받으며 임계압에 가까워질수록 최대 Nu 수는 급격히 증가하게 된다. 이와 함께 기존의 열전달상관식을 통한 결과와 예측된 Nu 수 분포를 비교하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권5B호
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• pp.483-489
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• 2011

본 연구에서는 잠제 주변의 세굴 및 퇴적현상을 수치적으로 모의하기 위해 기존의 수치 파동 모델에 모래입자의 거동 해석을 위한 lagrangian 입자 모델을 결합한 새로운 수치모델을 개발하였다. 수치 파동 모델로서는 파랑에 의한 해저지반 내의 모래입자의 이동과 유동화 해석을 위해 투수성 매체 내부의 유체저항(관성저항, 층류저항 및 난류저항)을 고려할 수 있는 수치모델에 LES 난류모델을 도입한 수치해석기법(허와 최, 2008)을 이용하였다. 또한, 모래입자의 이동해석을 위한 lagrangian 입자 모델로서는 많은 개개의 입자들의 동적해석에 탁월한 개별요소법(Cundall and Strack, 1979)을 적용하였다. 개발된 해석기법을 이용하여 불투과 잠제 전면의 세굴에 대한 수치시뮬레이션을 실시한 후, 기존의 수리모형실험과 정성적으로 비교하면서 그 적용성을 검토하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권9호
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• pp.903-913
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• 2011

본 연구에서는 가스터빈 블레이드의 냉각을 위해 사용되는 막냉각 홀을 대상으로 다양한 형상변수들이 막냉각 효율에 미치는 영향을 평가하기 위한 수치적 연구를 수행하였다. 삼차원 압축성 Reynolds-averaged Navier-Stokes 해석을 수행하였으며, 난류모델로는 shear stress transport 모델이 사용되었다. 해석을 통해 홀의 형상, 측면 방향 분사각, 홀의 주기 및 분사율이 막냉각 효율에 미치는 영향이 평가되었다. 해석결과, 원통형홀의 경우 측면 방향 분사각이 존재할 때 월등히 향상된 막냉각 효율을 보여주었으며, 홴형상 홀의 경우 측면 방향 분사각이 $20^{\circ}{\sim}30^{\circ}$일 때 가장 높은 막냉각 효율을 보여주었다. 또한 홀의 주기의 변화에 따른 성능평가 결과 높은 분사율일 때가 낮은 분사율의 경우보다 홀의 주기에 의존하는 경향을 보였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제38권6호
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• pp.615-624
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• 2014

핀-튜브 열교환기는 산업용 보일러, 라디에이터, 냉동기 등에 많이 사용되고 있어 열교환기의 성능향상을 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 Plain형 핀-튜브 열교환기에 대해 가로피치, 와류발생기위치, 튜브표면의 돌기형상 및 돌기개수 등의 변화에 따른 열전달 및 압력강하 특성을 이론적으로 해석하였다. CFD 해석시 경계조건으로는 SST 난류모델을 적용하였으며, 튜브표면의 온도는 333 K이고, 입구측 공기의 온도와 속도는 423~438 K, 1.5~2.1 m/s로 가정하였다. 해석결과로는 열전달계수는 가로피치에 대한 영향은 큰 차이가 없으며, 열전달특성은 와류발생기 설치가 튜브 전방부에 위치할수록 양호한 것으로 나타났다. 또한 튜브표면의 돌기형상은 열전달 및 압력강하 특성에서 원형이 톱니형과 삼각형보다 적절하였으며, 16개 원형 돌기형상이 가장 양호하였다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제27권3호
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• pp.171-179
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• 2002

대기 중으로 방출된 방사성물질의 이동 확산 현상을 이해하기 위하여 3차원 장거리 확산 모델이 개발되었다. 모델은 수평방향으로 방출점으로부터 수천 키로 미터의 거리까지 공기중 농도와 지표면 침적을 계산하도록 설계되었다. 수직 난류운동은 혼합층 내와 혼합층 위로 분리하도록 고려하였다. 시험계산은 동북 아시아권의 영역을 고려하였고, 방출점은 중국의 동쪽 지점을 가정하였다. 계산된 농도분포는 바람장에 의해 방출점의 남동방향을 향해 주로 이동되었다. 개발된 모델은 원전 사고시 방사선 피해를 추정하기 위하여 이용될 것이며, 모델은 장거리 야외확산실험의 자료를 이용하여 비교 검증 연구를 통하여 보완될 것이다.

• Wind and Structures
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• 제15권1호
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• pp.17-26
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• 2012

Modeling swirling wakes is of considerable interest to wind farm designers. The present work is an attempt to develop a computational tool to understand free, far-wake development behind a single rotating wind turbine. Besides the standard momentum and continuity equations from the boundary layer theory in two dimensions, an additional equation for the conservation of angular momentum is introduced to study axisymmetric swirl effects on wake growth. Turbulence is simulated with two options: the standard ${\kappa}-{\varepsilon}$ model and the Reynolds Stress transport model. A finite volume method is used to discretize the governing equations for mean flow and turbulence quantities. A marching algorithm of expanding grids is employed to enclose the growing far-wake and to solve the equations implicitly at every axial step. Axisymmetric far-wakes with/without swirl are studied at different Reynolds numbers and swirl numbers. Wake characteristics such as wake width, half radius, velocity profiles and pressure profiles are computed. Compared with the results obtained under similar flow conditions using the computational software, FLUENT, this far-wake model shows simplicity with acceptable accuracy, covering large wake regions in far-wake study.

• International Journal of Air-Conditioning and Refrigeration
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• 제11권2호
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• pp.51-60
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• 2003

In the nuclear power plant, emergency core coolant system (ECCS) is furnished at reactor coolant system (RCS) in order to cool down high temperature water in case of emergency. However, in this coolant system, thermal stratification phenomenon can occur due to coolant leaking in the check valve. The thermal stratification produces excessive thermal stresses at the pipe wall so as to yield thermal fatigue crack (TFC) accident. In the present study, effects of turbulence penetration on the thermal stratification into T-branches with square cross-section in the modeled ECCS are analysed numerically. Standard k-$\varepsilon$ model is employed to calculate the Reynolds stresses in momentum equations. Results show that the length and strength of thermal stratification are primarily affected by the leak flow rate of coolant and the Reynolds number of duct. Turbulence penetration into the T-branch of ECCS shows two counteracting effects on the thermal stratification. Heat transport by turbulence penetration from main duct to leaking flow region may enhance thermal stratification while the turbulent diffusion may weaken it.

• Membrane and Water Treatment
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• 제2권3호
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• pp.159-173
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• 2011

The air gap membrane distillation (AGMD) process was applied for water desalination. The main objective of the present work was to study the heat and mass transfer mechanism of the process. The experiments were performed on a flat sheet module using aqueous NaCl solutions as a feed. The membrane employed was hydrophobic PTFE of pore size 0.22 ${\mu}m$. A mathematical model is proposed to evaluate the membrane mass transfer coefficient, thermal boundary layers' heat transfer coefficients, membrane / liquid interface temperatures and the temperature polarization coefficients. The mass transfer model was validated by the experimentally and fitted well with the combined Knudsen and molecular diffusion mechanism. The mass transfer coefficient increased with an increase in feed bulk temperature. The experimental parameters such as, feed temperature, 313 to 333 K, feed velocity, 0.8 to 1.8 m/s (turbulent flow region) were analyzed. The permeation fluxes increased with feed temperature and velocity. The effect of feed bulk temperature on the boundary layers' heat transfer coefficients was shown and fairly discussed. The temperature polarization coefficient increased with feed velocity and decreased with temperature. The values obtained were 0.56 to 0.82, indicating the effective heat transfer of the system. The fouling was observed during the 90 h experimental run in the application of natural ground water and seawater. The time dependent fouling resistance can be added in the total transport resistance.