• 한국음향학회지
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• 제40권6호
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• pp.555-565
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• 2021

본 연구의 목표는 냉장고 냉동실 냉기순환용으로 사용되는 후향익 원심팬 시스템을 대상으로 익형의 형상을 최적설계 하여 유동성능 및 소음성능을 향상시키는 것이다. 대상 시스템은 전형적인 원심팬 시스템에서 사용되는 스크롤 하우징 형상 없이 두 개의 Volute가 후면 덕트 시스템과 연계하여 냉기를 공급한다는 특성을 가지고 있다. 먼저 팬 시스템의 유동 및 소음성능을 실험적으로 평가하였다. 유동실험에서 팬 성능 시험기를 사용하여 P-Q 곡선을 도출할 수 있었으며, 무향실에서 소음실험을 통해 소음 스펙트럼을 측정하였다. 다음으로, 3차원 비정상 Navier-Stokes 방정식을 전산유체역학을 사용하여 수치해석하여 유동 특성을 분석하였으며, 예측한 유동장을 입력값으로 Ffowcs Willams-Hawkings방정식을 이용해 소음해석을 수행하였다. 수치해석결과는 실험 결과와 비교를 통해 그 유효성을 검증하였다. 검증된 수치해석 기법을 기반으로 반응표면법의 2인자 중심합성법을 통해 유량이 최대가 되는 입구각 및 출구각을 도출하였다. 마지막으로 최적화된 팬을 대상으로 시제품을 제작하여 실험한 결과 개선된 유량 성능 및 소음성능을 확인하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제50권6호
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• pp.421-428
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• 2013

This study aims at numerically investigating the angle of attack characteristics of the rudder behind a rotating propeller. The rotating propeller of 5 blades and the full spade rudder are placed in the numerical water tunnel with a uniform flow condition to consider propeller-rudder interaction. The turbulence closure model is employed to simulate the three-dimensional unsteady incompressible viscous turbulent flow around the propeller and the rudder. The present numerical method are well verified by comparing with the experimental results. In order to identify the dependence of the angle of attack of the rudder on the rudder angle, a wide range of rudder angles is considered. The present study carried out the quantitative and qualitative analysis of the angle of attack in terms of the pressure distribution, streamlines and the evaluation of the flow incidence, resulting in that the angle of attack increases as we move from the root and the tip to the center of the rudder, regardless of the rudder angle. The distribution of the angle-of-attack along the span is strongly affected by rotating propeller flow and rudder angle. Consequently, the distribution of the angle-of-attack of the oncoming flow against the rudder leading edge plays a role in determination of rudder performance.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권1호
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• pp.1-7
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• 2016

환원제를 이용하여 배기가스 내의 NOx를 질소로 환원시키는 요소수 SCR 시스템은 다른 후처리 장치들 중에서 가장 효율적인 장치로 알려져 있다. 차량에 적용되는 SCR 장치는 32.5wt%의 공융혼합물을 이용한다. 이러한 혼합물의 가장 큰 장점 중의 하나는 $-11.7^{\circ}C$에서 얼기 때문에 추운 환경에서 응고를 피할 수 있다는 것이다. 한편, 이러한 추운 환경에서 시동시 필요한 수용액을 충분히 공급하기 위해서는 고체상을 가열해야 한다. 따라서 본 연구에서는 Fluent 상용코드를 이용하여 3차원 비정상 전산해석을 통한 냉각수 및 전기가열 방식에 따른 고체상 요소수의 시간에 따른 액상비 및 온도분포와 같은 해동 및 열전달 특성을 고찰하였다. 본 연구를 통하여 전기히터 가열 방식이 냉각수 방식보다 효율적임을 확인하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제12권4호
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• pp.267-272
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• 2006

버터플라이 밸브는 선박에서 냉각수와 유류 계통 등에 범용으로 널리 사용되고 있다. 이 연구에서는 유량조정에 따른 배관계통의 버터플라이밸브 후류 유동특성을 규명하기 위하여 입자영상 유속측정장치를 이용하여 밸브개도에 따른 유선과 속도벡터 분포에 관한 정량적인 데이터를 확보하였다. 또한 밸브 주위 유동장의 압력성분을 고찰하기 위하여 개폐각도를 6가지 경우로 변화시켜 정압을 측정하였다. 그 결과 실험관 벽면에서 측정된 압력의 분포는 디스크가 전개 상태인 $0^{\circ}$에서 $45^{\circ}$까지는 입구 압력은 일정한 상태로 거의 변화하지 않았으나 약 $60^{\circ}$ 이상에서부터 압력 상승과 점차 급격한 변동현상이 나타났다. 특히, $75^{\circ}$ 부근에서는 상류에서 급격한 압력 상승 경향을 보인 반면 하류 측은 압력변동이 적게 나타났다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권1호
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• pp.58-65
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• 2018

초고속 비행체의 성능을 향상시키기 위해 비행체 선두부에 대한 연구가 다양하게 수행되고 있다. 본 연구에서는 초음속 영역에서 역분사 공기 제트를 활용하여 유동 특성 및 항력 감소에 대한 실험 연구를 수행하였다. 고속카메라를 활용한 쉴리렌 가시화 방법으로 분사 유동을 가시화 하였으며, 토크센서를 이용해 분사 압력 조건에 따른 항력 변화를 측정하였다. 측정 결과, 분사 압력비 1.58 ~ 1.70 조건에서 비정상 상태의 유동이 정상 상태로 변화하였으며, 역분사 공기 제트의 분사 압력이 높을수록 항력이 감소하는 경향을 보였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2006년도 제27회 추계학술대회논문집
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• pp.363-366
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• 2006

본 연구에서는 초음속 공동유동장에서 발생하는 압력 진동을 완화시키기 위하여 사용된 두 가지 피동제어방법들의 유효성을 수치해석적으로 조사하였다. 사용된 제어 장치들은 삼각돌기와 sub-cavity로, 전단층의 발달 특성을 조절하기 위하여 공동 전단 부근에 설치된다. 공동유동의 압력변동 특성을 조사하기 위하여 3차원 비정상 Navier-Stokes 방정식에 유한체적법을 적용하여 유동장을 모사하였으며, 유동의 난류상태량들은 LES 방법을 사용하여 계산하였다. 그 결과, 공동유동의 진동 특성은 공동의 후단 벽면에서 발생하는 압력 진동에 의해 지배되며, 제시된 방법들의 효과는 공동의 후단에서 가장 크게 나타났다. 특히, sub-cavity는 삼각돌기나 블로잉이 있는 경우에 비하여 압력 진동 저감효과가 상대적으로 크며, sub-cavity가 큰 경우 압력 진동의 저감효과가 더욱 뚜렷하게 나타났다.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권8호
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• pp.8-15
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• 2006

고받음각의 NACA23012익형에 대하여 synthetic jet을 이용하여 박리 제어를 수행하였다. 단일 synthetic jet을 이용하여 익형에 발생하는 앞전 박리를 효과적으로 지연시킬 수 있고, 또한 실속 특성을 개선 할 수 있음을 확인하였다. 그때 발생하는 비정상 유동 특성을 파악하였다. 또한, 현실적으로 구현 가능한 jet 속도를 얻기 위하여 multi-array synthetic jet의 특성을 파악하였다. 그리고, 단일 위치에 장착된 synthetic jet을 이용하여 박리를 제어 하였을 경우 익형 윗면에 발생하는 작은 와동을 제거하기 위하여, multi-location synthetic jet을 이용하였다. 작은 와동을 제거하고 안정적인 유동을 확보하기 위하여, 높은 진동수의 synthetic jet을 이용하여 국부적으로 효과적인 박리 제어를 통한 익형 주변의 유동의 전체적 특성을 안정화 시킬 수 있음을 확인하였다. Multi-location synthetic jet의 phase 변화를 이용하여 multi-array/multi-location synthetic jet의 성능 및 특성을 향상 시킬 수 있음을 확인하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제23권1호
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• pp.104-111
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• 2017

본 연구는 원심펌프 내부 유동장 특성에 대한 시뮬레이션 및 시각화에 중점을 둔다. 3D 수치해석은 Reynolds Average Navier-stock 코드를 k-${\varepsilon}$ 표준 2차방정식 난류 모델로 처리하여 수행하였다. 시뮬레이션은 흡입측, 임펠러, 토출측 영역에서 조도로 인한 마찰 손실과 임펠러 웨어링에서 체적 손실을 포함한다. 해석과 실험사이의 성능곡선 비교결과 최대 5 %의 작은 차이를 보이며 동일한 추세를 나타냈다. 최고 효율점에서 속도 벡터는 고르게 나타났지만 비 설계점에서는 현저한 변화가 나타났고, 텅 부근의 임펠러 유로토출부에서 강력한 재순환 영역이 나타났다. 비교적 일정한 압력분포가 텅 부근임에도 불구하고 임펠러 주위에 관찰되었다. 볼류트 내에서 기하학적으로 인해 형성된 나선형 와류가 이 영역에서 유동장이 상대적으로 난류이고 불안정하다는 것을 증명하였다.

• 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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• 제43권3호
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• pp.232-242
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• 2015

기동 성능과 스텔스 성능을 극대화시키기 위해 무미익 람다(lambda) 형상의 무인전투기에 대한 연구개발이 각 국에서 활발히 진행되고 있다. 이러한 형상의 비행체는 불안정한 동적 비행특성을 가질 가능성이 높으며, 이를 비행제어 시스템으로 제어하기 위해서는 보다 정확한 동안정 미계수 예측이 필수적이다. 본 연구에서는 풍동기법의 단점을 보완하고 순수 공기역학적 동안정 미계수를 예측하기 위해 전산유체역학의 Dynamic Mesh 기법을 적용하여 강제진동법을 모사하였고, 해석결과를 기존에 확보한 시험결과와 비교하여 검증하였다. 해석결과는 종축 동안정 미계수에 국한하였으며, 무미익 람다 형상의 기준 받음 각, 진동주파수, 진동폭 등의 변화에 따른 동안정 미계수 변화 경향성을 파악하였다. 전산해석 결과는 풍동시험 데이터와 유사한 경향성을 보였으며, 제시된 연구기법을 통해 항공기 동안정 미계수를 효율적으로 구할 수 있음을 확인하였다.