• 한국유체기계학회 논문집
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• 제15권5호
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• pp.60-66
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• 2012

One of commonly physical phenomena encountered in pump sump systems in which its significant influence to the hydraulic performance of pump system plays an important role in the field of fluid engineering, is the appearance of free surface and submerged vortices. In this paper, a study of the vortices behavior and their formative mechanism of asymmetry is considered in this paper by using numerical approach. The Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) equations and k-omega Shear Stress Transport turbulence model used to describe the properties of turbulent flows, in company with VOF multiphase model, are implemented by Fluent code with multi-block structured grid system. In the numerical simulation, the calculated elevation of air-water interface and vortex core contours are used to classify visually surface vortices as well as submerged vortices. It is shown that the free surface vortex is identified by the concavity of liquid region from the free surface and swirling flow at that own plane. To investigate the distinctive behavior of these vortices corresponding to each given flow rate at the same water level, some numerical testing of them are considered here in such a manner that the flow pattern of surface vortex are obtained similarly to the obtained results from experiment. Furthermore, the influence due to the change of grid refinement and the variation of depth of the concavity are also considered in this paper. From that, these influential factors will be implemented to design a good pump sump with higher performance in the future.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.191-199
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• 1993

정상 2차원 이송확산(移送擴散) 방정식의 수치해석에 의하여 난류전단(亂流剪斷) 흐름에서의 정상(定常) 수평(水平) 선오염원(線汚染源)의 확산(擴散)을 모의하였다. 유속과 난류확산계수(亂流擴散係數)의 수심에 따른 변화가 없을 경우에 대한 해석해와 비교한 결과, 일정 유속 및 난류확산계수(亂流擴散係數)를 가정할 경우 수심방향 확산(擴散)을 과대평가하는 것으로 나타났다. 무차원화된 지배방정식에 따르면 수심방향 확산(擴散)을 지배하는 물리적 변수는 마찰계수(摩擦係數)뿐이다. 마찰계수(摩擦係數)에 대한 확산과정의 민감도(敏感度) 분석(分析)으로부터 수심방향 확산속도(擴散速度)는 대략 마찰계수(摩擦係數)의 제곱근에 비례함을 알 수 있었다. 오염원(汚染源)의 초기 방류위치에 따른 민감도(敏感度) 분석(分析) 결과, 가장 신속한 수심 방향 확산(擴散)을 가져오는 최적의 방류위치는 수심의 중간정보다 위쪽이며, 마찰계수(摩擦係數)가 커질수록 그 위치가 수면쪽에 가까와지는 것으로 나타났다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.614-623
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• 2016

스마트워터그리드의 중요한 요소기술로써 그리드(관망)의 설계는 압력, 마찰계수, 마찰속도, 수두손실, 그리고 에너지 경사와 같은 수리학적 매개변수를 추정하는 것이 필수적이다. 특히, 그리드의 마찰속도는 에너지 경사, 마찰계수, 압력, 수두손실 등의 결합에 있어 매우 중요한 인자이다. 그러나 마찰 수두손실, 마찰속도 등 마찰인자를 정확히 산정하는 것은 매우 어려우며, 경험적 마찰 인자는 여전히 약 100년 전에 개발된 공식과 이론을 사용함으로써 산정된다. 따라서, 본 논문에서는 최대유속과 마찰속도 사이의 새로운 공식을 Darcy-Weisbach의 마찰수두 손실공식과 Schlichting 공식 사이의 적분관계 및 회귀분석을 통하여 개발하였다. 개발된 공식을 증명하기 위하여 매끄러운 관 자료가 사용되었으며 제안한 공식은 관측 자료와 비교하여 높은 정확성을 보여준다. 이 연구의 결과는 안정성 향상과 그리드 설계에 사용이 가능할 것으로 판단된다.

• 에너지공학
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• 제15권1호
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• pp.1-7
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• 2006

원자력발전소의 다차원 이상 유동 현상을 적절히 모사하기 위해 일차원 계통해석 코드에 삼차원 유동모델을 적용하였다. 그 중 다차원모델에 새롭게 적용된 이상 난류모델을 검증하기 위해 사각 slab 내부의 단상유동을 계산하여 상용 CFD 코드의 계산결과와 비교하였다. 그 결과 단상유동의 경우 난류 모델의 계산이 적절히 수행됨을 알 수 있었다. 또한 다차원 이상 유동 계산을 검증하기 위해서 RPI에서 수행된 물-공기 다차원 실험의 기포율 분포를 비교하였다. 그 결과 다차원 모델의 이상 유동 계산을 위해서는 일차원 기반의 유동양상 맵 중 수평 분리 유동양상이 제거되어야 함을 알 수 있었다. 이와 같이 유동양상 맵을 수정하여 모사한 계산결과가 실험에서 측정된 기포율의 경향을 잘 따르는 것으로 계산되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제38권7호
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• pp.527-535
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• 2005

등류수심의 산정은 수로 설계 및 흐름 해석에 있어 매우 중요하다. 하수관은 삼각형 또는 사각형의 인공 개수로와 달리 원형, U형과 같이 곡률을 갖는 경우가 일반적이며, 이 경우 수심에 따른 통수단면적 및 동수반경의 변화가 일정하지 않으므로 등류수심 산정 또는 수식 유도에 있어 상당한 어려움을 갖는다. 그러나 단면적과 관경의 비 또는 동수반경과 관경의 비를 수심대 관경의 비로 표기하여 지수형으로 나타내면 수식의 전개과정이 매우 용이해지며, 양해법 산정식의 개발이 가능해진다. 따라서 본 고에서는 우선 실무에서 가장 많이 사용하고 있는 원형 개수로와 U형 개수로에 대한 등류수심 양해법 산정식을 제시하며, 완난류 지수형 마찰계수 산정식과 더불어 실무에서 주로 사용되는 Hagen (Manning) 산정식을 이용한 등류수심 산정식도 제시하였다.

• 수산해양교육연구
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• 제6권1호
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• pp.58-76
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• 1994

Heat transfer and pressure drop measurements are made on low integral-fin tubes in turbulent water flow condition. The integral-fin tubes investigated in this paper are nominally 19mm in diameter. Eight tubes have been used with trapezoidally shaped integral-fins having fin density from 748 to 1654 fpm and 10, 30 grooves. Plain tube having same diameter as finned tube is also tested for comparison. Experiments are carried out using R-11 as working fluid. The refrigerant condensates at a saturation state of $30^{\circ}C$ on the outside tube surface cooled by coolant. The amount of noncondensable gases present in the test loop is reduced to a negligible value by repeated purging. For a given heat input to the boiler and given cooling water flow rate, all test data are taken on steady state. The heat transfer loop is used for testing single long tubes and cooling water is pumped from a storage tank through filters and flowmeters to the horizontal test section where it is heated by steam condensing on the outside of the tube. The pressure drop across the test section is measured by means of pressure gauge and manometer. Each tube tested is cleaned with sodium dichromate pickling solution and well rinsed with water prior to installation in the test section. The results obtained in this study is as follows : 1. Based on inside diameter and nominal inside area, heat transfer of finned tube is enhanced up to 4 times as that of a plain tube at constant Reynolds number and up to 2 times at constant pumping power. 2. Friction factors are up to 1.6~2.1 times those of plain tube. 3. At a given Reynolds number, Nusselt number decrease with increasing pitch to diameter. 4. The constant pumping power ratio for low integral-fin tubes increase directly with the effective area to the nominal area ratio, and with the effective area diameter ratio.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.87-87
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• 2019

흔히 진흙으로 대표되는 점착성 유사는 모래와 같은 비점착성 유사와 달리 응집 현상으로 인해 지속적으로 유사 입자의 크기가 변화한다. 응집 현상은 점착성 유사 입자의 응집 과정과 파괴과정으로 구성된다. 응집 현상 중 응집 과정은 유사 입자 간의 충돌로 인해 발생하는 것으로 이해되며, 충돌을 야기하는 메커니즘으로는 브라운 운동(Brownian Motion), 차등침강(Differential Settling), 난류 전단 (Turbulent Flow Shear)이 있다. 파괴 과정은 입자간 충돌로 인해 깨지는 것이 아닌 난류 전단(Turbulent Shear)로 인한 덩어리 분리(Massive Splitting)가 발생하는 것으로 이해한다. 이러한 유체의 특성, 흐름 특성 (난류 거동) 뿐만 아니라 유사 입자의 특성 모두의 영향을 받으며 지속적인 응집 현상을 겪는 점착성 유사 입자들은 하나의 커다란 덩어리인 플럭(Floc)을 형성한다. 형성된 플럭의 구조는 프랙탈 기하학을 따르는 것으로 이해된다. 따라서 플럭의 구조는 자기 유사성을 띠며, 플럭의 밀도는 형성된 플럭 크기의 함수가 된다. 플럭의 크기가 증가할수록 플럭의 프랙탈 차원이 감소하며, 플럭의 밀도는 감소한다. 많은 이전의 연구에서 플럭의 침강 속도를 농도에 따른 함수로 가정하고 경험식을 이용하여 산정하나, 유사 입자의 침강 속도는 크기와 밀도의 함수임을 Stokes Law를 통해 생각해 볼 수 있다. 이에 본 연구에서는 응집 현상의 결과물로 형성된 응집물의 크기와 밀도를 각각 산정하고, Stokes Law를 이용하여 침강 속도와 응집물 크기의 관계에 대한 연구를 수행하고자 한다. 보다 심도 있는 연구를 위해서는 응집 현상을 야기하는 메커니즘에 대한 이해가 필수적이다. 간소화된 응집 모형으로부터 얻어진 플럭 크기를 이용하여 프랙탈 차원, 플럭의 밀도를 산정한다. 형성된 응집물의 크기와 침강 속도의 관계에 대한 이해를 통해 보다 정확한 플럭의 침강 속도 산정이 가능할 것으로 생각된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.313-313
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• 2023

이 연구에서는 침수식생 조건에서 식생 형태 별 frontal area, solid volume fraction이 유속 분포에 미치는 영향을 분석하고, 흐름측정결과로부터 식생 형태에 따른 난류흐름특성을 분석하기 위하여 수행 되었다. 식생흐름 구현을 위하여 5 cm의 간격으로 총 257개의 모형식생을 전체 영역에 배치했다. 유속측정위치는 수위측정결과에 따라 흐름이 안정화되는 구간에서 연직방향으로 17개 지점에서 측정한 후 앙상블 평균하여 분석했다. Branch의 유무에 따라 Type I과 II로 구분하여 각 식생에 대해 유속의 연직분포를 측정한 결과, Branch가 없는 Type I에서는 유속이 지속적으로 감소하는 반면, Type 2에서는 Frontal area가 급격히 증가하는 Branch 구간에서 유속이 급격히 감소한 후 Trunk 구간에서 유속이 다시 증가하는 변화를 보였다. Velocity Spectrum 분석 결과, 모든 지점에 대해 평균한 결과 고주파수 영역에서 -5/3 law를 따르는 것으로 나타나 전체 영역에서 isotropic & homogeneous 난류흐름이 발생함을 확인했다. 난류흐름특성 계산결과, Turbulent kinetic energy(k)를 mean kinetic energy(K)로 무차원화하여 연직분포를 비교했을 때 -k/K는 모두 식생에 근접하며 증가했다. Shear production(P_s)의 계산결과로부터 전단흐름에 의한 난류운동에너지 생성영향분석결과, Type I과 II가 식생경계의 mixing interface 부근에서 급격히 증가하는 분포를 보였으며, 이는 시간평균유속분포에서 분석한 결과와 일치한다. Wake production(P_w)의 연직분포계산결과, P_s와 유사하게 식생경계 부근에서 상승하는 결과가 나타났으며, 이는 식생경계에서 발생하는 Large scale eddy로 인해 발생함을 알 수 있다. 마지막으로 x-방향 난류확산계수로부터 scale factor(α_x)의 연직분포를 계산한 결과, 식생경계부근의 mixing interface에서 증가한 후 식생영역 내에서 감소하는 분포를 나타냈다. z-방향 난류확산 계수의 scale factor(α_z)는 α_x에 비해 작게 계산되었다. 이러한 결과는 오염물질의 연직확산이 식생경계에서 증가한 후 식생 내부에서 감소하여 오염물질, 부유사 등의 축적이 이뤄질 것으로 예상된다. 이는 가지로 인해 식생저항이 증가할 경우 용존성 물질의 혼합이 감소하여 식생의 저장대 효과가 증가함을 의미한다.

• 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.

• 한국가시화정보학회지
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• 제15권2호
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• pp.59-67
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• 2017

To verify floatability of ABB (Air bubble barrier), we compared bubble swarm behavior with and without the air-driven ejector. Experiment was conducted using the fabricated air-driven ejector with 5 mm nozzle on the bottom of 1 m3 water tank. Reynolds number of air in the nozzle was ranged 1766-13248. We analyzed data with statistical method using image processing, particle mage velocimetry (PIV) and proper orthogonal decomposition (POD) analysis. As a result of POD analysis, there was no significant eigenmode in bubbly flow generated from the ejector. It means that more complex turbulent flows were formed by the ejector, thereby (1) making bubbles finer, (2) promoting three-dimensional energy transfer between bubble and water, and (3) making evenly distributed velocity profile of water. It is concluded that the air-driven ejector could enhance the performance of ABB.