• Wind and Structures
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• 제29권1호
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• pp.65-75
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• 2019

A heated square cylinder (with height $A^*$) is kept parallel to the cold wall at a fixed gap height $0.5A^*$ from the wall. Another adiabatic rectangular cylinder (of same height $A^*$ and width $0.5A^*$) is placed upstream in an inline tandem arrangement. The spacing between the two cylinders is fixed at $3.0A^*$. The inlet flow is taken as Couette-Poiseuille flow based non-linear velocity profile. The conventional fluid (also known as base fluid) is chosen as water (W) whereas the nanoparticle material is selected as $Al_2O_3$. Numerical simulations are performed by using SIMPLE algorithm based Finite Volume approach with staggered grid arrangement. The dependencies of hydrodynamic and heat transfer characteristics of the cylinder on non-dimensional parameters governing the nanofluids and the fluid flow are explored here. A critical discussion is made on the mechanism of improvement/reduction (due to the presence of the upstream cylinder) of heat transfer and drag coefficient, in comparison to those of an isolated cylinder. It is observed that the heat transfer increases with the increase in the non-linearity in the incident velocity profile at the inlet. For the present range studied, particle concentration has a negligible effect on heat transfer.

• Tribology and Lubricants
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• 제35권2호
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• pp.94-98
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• 2019

The riblet structure like shark skin has been widely studied owing to its drag reduction and anti-fouling properties. In this study we simulated the wettability of an oil droplet on a riblet surface. We developed a numerical analysis method using the Wenzel equation and Cassie-Baxter equation that can estimate the contact angle with a penetrated depth of the droplet on rough surfaces. Riblet surfaces with nine scales composed of five hemi-elliptical ribs are generated numerically. The variation of contact angles with fractional depth of penetration for the generated riblet surfaces with and without coatings is demonstrated in the condition of solid-air-oil and solid-water-oil interfaces. The contact angle for the uncoated surface decreases with increasing fractional depth of penetration more drastically than that for the coated surface. For the effect of surface roughness on the contact angle of the droplet, the oleophilic surface gives lower contact angle when the surface is rougher, whereas the oleoophobic surface gives higher contact angle with higher roughness To verify the analysis results, the wetting angle was measured in the solid-air-oil interface and solid-water-oil interface for the shark-skin template and shark-skin replica. The effects of teflon coating were also evaluated. It is shown that the simulation results cover the experimental ones.

• 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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• 제24권3호
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• pp.19-23
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• 2022

We have been developing a magnetic separation device that can be used in low magnetic fields for paramagnetic materials. Magnetic separation of paramagnetic particles with a small particle size is desired for volume reduction of contaminated soil in Fukushima or separation of iron scale from water supply system in power plants. However, the implementation of the system has been difficult due to the needed magnetic fields is high for paramagnetic materials. This is because there was a problem in installing such a magnet in the site. Therefore, we have developed a magnetic separation system that combines a selection tube and magnetic separation that can separate small sized paramagnetic particles in a low magnetic field. The selection tube is a technique for classifying the suspended particles by utilizing the phenomenon that the suspended particles come to rest when the gravity acting on the particles and the drag force are balanced when the suspension is flowed upward. In the balanced condition, they can be captured with even small magnetic forces. In this study, we calculated the particle size of paramagnetic particles trapped in a selection tube in a high gradient magnetic field. As a result, the combination of the selection tube and HGMS (High Gradient Magnetic Separation-system) can separate small sized paramagnetic particles under low magnetic field with high efficiency, and this paper shows its potential application.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.661-669
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• 2007

바람에 저항하는 초고층 건물, 비행기나 자동차, 물에 저항하는 선박 등은 동일한 거동을 보여준다. 즉, 유속이 빨라 질경우, 건물 혹은 비행기, 자동차, 선박 뒤편에는 마이너스 압력과 와류가 발생하게 되는데 이로 인해 건물에서는 변위가 크게 발생하게 되고, 비행기나 자동차, 선박 등에서는 속력이 저하된다. 본 연구에서는 흡입과 방출이라는 기법을 이용하여 유체의 흐름을 우리가 원하는대로 적극적으로 제어하고자 한다. 그렇게 할 수만 있다면 초고층 건물에서의 변위를 대폭 줄일 수 있을 것이고, 자동차나 비행기 선박 등은 더 빠른 속도로 달릴 수 있을 것이다. 그렇다면 문제는 유체를 제어하기 위한 최적의 흡입 혹은 방출량을 구하는 것이고, 이 최적의 양들을 어떤 방법으로 구하는 것이냐 하는 것이다. 본 연구는 최적화 기법을 사용하여 Navier-Stokes 유체를 받는 물체의 표면에서 최적의 흡입, 그리고 방출량을 결정하려는 시도에서 출발하였다. 그러나 이 문제는 큰 Reynols Number 상태에서는 높은 비선형성으로 인하여 직접 한번에 Navier-Stokes 유체의 해석조차 불가능하였고, 더군다나 너무나 많은 변수로 인하여 기존의 방법으로는 최적화는 도저히 불가능 하였다. 본 연구에서는 이를 해결하기 위한 최적화 알고리즘을 제안하고, 또한 수렴속도도 대폭 증가시키기 위한 매우 효율적인 몇 가지 방법들을 제안하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권5호
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• pp.625-631
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• 2011

본 연구는 벽면근처에 놓인 정방형주의 모서리에 수평 분할판을 부착하여 유체력 제어 효과를 양항력 측정실험 및 PIV에 의한 가시화 실험으로 조사한 것이다. 분할판의 폭은 정방형주 폭의 10% 로 했다. 실험변수로서는 수평 분할판의 부착 위치 및 벽면과 사각주 사이의 간격으로 하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 간격비 0.4 이상에서 벽면과 정방형주 사이에 흐름이 명확했고, 후류측 칼만 와도 뚜렷이 나타났다. 원형의 정방형주는 간격비 0.4에서 수평 분할판을 가진 정방형주는 간격비 0.6에서 평균양력계수 및 Strouhal 수의 변곡점이 나타났다. 정방형주 아랫면의 뒷 모서리에 수평 분할판을 설치한 경우 항력이 감소하였으며 각 간격비 평균 4.5%의 항력 저감 효과를 얻었다. 이 경우 정방형주 윗면 박리영역의 크기는 분할판이 없는 정방형주에 비해 작았다.

• 한국수산과학회지
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• 제33권6호
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• pp.514-519
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• 2000

우리형 그물에 작용하는 유수저항을 그 도면으로부터 정확하게 계산하기 위하여 그물실을 원형 실린더로 단순화하여 실린더를 통과한 흐름의 속도 감소에 대한 수치 해석 결과와 상자 구조의 모형 우리 그물에 대한 수리 모형실험을 행하여 저항계수 및 그물감을 통과기 전과 후의 속도 감소비에 대한 관계를 검토하였으며, 속도 감소비를 고려하여 흐름에 의한 그물의 변형 유무에 따른 모형 우리 그물에 작용하는 유수저항을 측정하였다. 실험에서 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 그물감을 통과하기 전의 유속 U와 통과한 후의 유속 u의 비인 속도 감소비와 그물감의 $S_n/S$ 값과의 관계는 다음과 같이 나타났다. 나일론 랏쉘 그물감의 경우: $$\frac{u}{U}=1-1.54(\frac{S_n}{S})^(1.47)$$ 나일론 막매듭 그물감의 경우: $$\frac{u}{U}=1-0.97(\frac{S_n}{S})^(1.24)$$ 2. 변형을 고려하지 않는 그물의 경우는 후류의 영향을 고려하여 각각의 그물감에 작용하는 유수저항을 독립적으로 계산하고 그들을 합산하여 전체 저항으로 채택해도 된다는 것을 확인하였다. 3. 흐름에 의한 변형이 있는 그물의 경우는 유수저항 R이 유속 U의 제곱에 비례하지 않고 $R={\kappa}U^(1.76{\~}1.83)$으로 나타났다. 4. 유속이 1 m/s인 때의 A, B 및 C 그물의 유수저항은 그들에 생긴 변형으로 인해 변형이 없는 경우의 저항에 비해 각각 $63{\%}, 71.2{\%}$ 및 $73.2{\%}$로 나타났다.

• 한국항해항만학회지
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• 제38권4호
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• pp.335-341
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• 2014

최근 고유가와 환율변동 등 어려운 시장상황 속에서 해운선사는 선박의 대형화와 고속화를 요구하고 있다. 선사들은 선박의 운용유지비 절감을 우선적으로 요구하고 있으며, 이에 조선소에서는 기술경쟁력 유지를 위한 방안으로 속도성능 향상에 중점을 두고 지속적으로 노력 하고 있다. 본 논문에서는 에너지 절약형 선형개발에 중점을 두고 유동제어 띠를 사용한 선박의 저항성능 향상에 관하여 소개한다. 본 연구는 혹등고래(Humpback Whale)의 배 주위에 있는 기다란 줄 무늬 형상을 응용하여 선체표면에 "오목하고 길게 팬 줄 형상 또는 볼록하고 기다란 줄 형상"(이하, 유동제어 띠라고 함)을 단일로 적용하였다. 현재, 제안된 형상은 특허출원이 되어 있다. 이 형상은 선체표면의 압력분포 변화와 압력강하 현상 등을 효과적으로 제어하는 역할을 한다. 실선 적용 시 장점은 블록조립이 완성된 후에 선체표면에 부가물을 부착하는 종래기술과 비교하여 볼 때 블록제작 단계에서 단면형상을 반영할 수 있다는 점에서 비용을 절약할 수 있다고 판단된다.

• 한국대기환경학회지
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• 제28권5호
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• pp.495-505
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• 2012

Modeling the effects of high-rise buildings on thermo-dynamic conditions and meteorological fields over a coastal urban area was conducted using the modified meso-urban meteorological model (Urbanized MM5; uMM5) with the urban canopy parameterization (UCP) and the high-resolution inputs (urban morphology, land-use/land-cover sub-grid distribution, and high-quality digital elevation model data sets). Sensitivity simulations was performed during a typical sea-breeze episode (4~8 August 2006). Comparison between simulations with real urban morphology and changed urban morphology (i.e. high-rise buildings to low residential houses) showed that high-rise buildings could play an important role in urban heat island and land-sea breeze circulation. The major changes in urban meteorologic conditions are followings: significant increase in daytime temperature nearly by $1.0^{\circ}C$ due to sensible heat flux emitted from high density residential houses, decrease in nighttime temperature nearly by $1.0^{\circ}C$ because of the reduction in the storage heat flux emitted from high-rise buildings, and large increase in wind speed (maximum 2 m $s^{-1}$) during the daytime due to lessen drag-force or increased gradient temperature over coastal area.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.52-59
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• 2004

미립자 플라즈마란 입경이 수[$\mu\textrm{m}$]이하의 거의 일정한 크기를 가진 미립자가 다수로 생성 및 유지되면서, 정 또는 부외 전하를 가지고 기체 플라즈마 중에 부유하는 상태를 말한다. 플라즈마 프로세스에서는 이러한 미립자가 집적회로에 중착되어 막의 열화, 회로 배선의 불량 및 단선 등의 약영향을 끼치는 것으로 인식되고 있으며, 이러한 부분에 대한 억제나 제어에 관한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 유체 모델을 이용한 시뮬레이션으로부터 방전 챔버내의 Ar 플라즈마의 현상을 이해하고, Ar 플리즈마 중에 미립자를 투입하여 그 움직임을 분석하여, 플라즈마 중의 미립자 운동의 핵석 결과로서는, 하부 전극 면위에 비교적 규칙성을 갖는 미립자가 배열하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 약 전리 플라즈마에서는 전지의 이동로가 크기 때문에 미립자의 대전량은 평균 전자 에너지에 크게 의존하는 것을 알 수 있었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제37권4호
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• pp.338-343
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• 2013

본 연구는 후류측에 분리된 분할판(Detached splitter plate)을 설치한 경우 정방형주의 주위의 유동장 특성을 분할판의 폭과 정방형주 후면에서부터 분할판까지의 간격을 변수로 하여 PIV를 이용한 가시화실험으로 파악한 것이다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 분할판 후류측에서 측정한 Strouhal 수는 분할판의 폭비 및 간격비가 증가할수록 감소했다. 분할판의 상부에는 시계방향의, 하부에는 반시계방향의 볼테스가 존재하였고, 이 볼텍스 영역의 크기는 분할판 폭비가 클수록 크게 나타났다. 분할판을 가진 정방형주 후류측에는 역류가 존재하였고, 이 역류의 크기는 분할판 폭비가 클수록 증가했다.