• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권11호
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• pp.3597-3611
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• 2021

The present paper studies the thermal-hydraulic behaviour of the rectangular supercritical natural circulation loop (SCNCL) using numerical model of one dimensional. Then the results of this model is confirmed with experimental and benchmark results. Variations with several geometric parameters like loop diameter, riser length, and heater length and operating conditions like heater inlet enthalpy, pressure, friction factor, and inlet and exit loss coefficient on steady-state performance are investigated for various orientations like HHHC, HHVC, VHVC and VHHC of the heater and cooler. The chances of existing static instability (Ledinegg excursion) has been investigated, which reveals that it can arise only in a low inlet enthalpy condition, far from the suggested various orientations of heater and cooler.

• 한국수자원학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.31-43
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• 2001

상용관로에서의 마찰 계수는 관의 종류, 관의 크기에 따라 아주 폭넓게 변한다. 지금까지 여러 연구자들에 의하여 개발된 방법으로 정밀하게 여러 가지 마찰 계수를 산정할 수 있지만 일반적으로 간단한 경우의 해를 구하기 위해서는 반복적인 시산이 요구된다. 지수형 산정식은 양해적으로 그 해를 도출할 수 있으므로 직접적으로 해를 구하는 기법의 발전을 위하여 많이 적용되어 지고 있다. Hazen-Williams 방정식은 여러 다양성을 고려치 않았으며 단지 관의 거칠기 또는 관종에 대하여 고려하는 제한성을 보여주고 있다. 그러나 본 연구에서 사용되어지는 지수형 산정식의 매개 변수들은 폭 넓은 범위의 정밀한 해를 구하기 위하여 관의 크기, 레이놀즈수, 관의 종류를 포함한 다양성을 가질 수 있도록 허용하였다. 또한 상용관 설계를 위한 양해법 산정식을 개발하는데 있어 부차손실을 고려하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제25권6호
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• pp.60-65
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• 2011

A low temperature plasma carburizing process was performed on AISI 316L austenitic stainless steel to achieve an enhancement of the surface hardness without degradation of its corrosion resistance. Attempts were made to investigate the influence of the processing temperatures on the surface hardened layer during low temperature plasma carburizing in order to obtain the optimum processing conditions. The expanded austenite (${\gamma}_c$) phase, which contains a high saturation of carbon (S phase), was formed on all of the treated surfaces. Precipitates of chromium carbides were detected in the hardened layer (C-enriched layer) only for the specimen treated at $550^{\circ}C$. The hardened layer thickness of ${\gamma}_c$ increased up to about $65{\mu}m$ with increasing treatment temperature. The surface hardness reached about 900 $HK_{0.05}$, which is about 4 times higher than that of the untreated sample (250 $HK_{0.05}$). A minor loss in corrosion resistance was observed for the specimens treated at temperatures of $300^{\circ}C{\sim}450^{\circ}C$ compared with untreated austenitic stainless steel. In particular, the precipitation of chromium carbides at $550^{\circ}C$ led to a significant decrease in the corrosion resistance. A diamond-like carbon (DLC) film coating was applied to improve the wear and friction properties of the S phase layer. The DLC film showed a low and stable friction coefficient value of about 0.1 compared with that of the carburized surface (about 0.45). The hardness and corrosion resistance of the S phase layer were further improved by the application of such a DLC film.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.9-14
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• 2018

가스스프링은 가스가 압축될 때 가지게 되는 압력을 스프링과 같이 사용하는 형태로, 광범위한 산업분야에 사용되고 있고 그 수요 또한 증가하고 있다. 이 가스스프링은 압축 스프링과 인장 스프링으로 나뉠 수 가 있는데, 압축 스프링과 달리인장 스프링의 경우는 피스톤 속도 제어에 대한 연구가 많이 이루어지지 않았다. 본 연구에서는 2중 실린더 구조를 갖는 인장 가스스프링에서의 압력 손실 계산을 통하여 피스톤 반발압력의 크기를 이론적으로 예측하였고, 피스톤과 실린더 사이의 마찰이 작은 경우와 큰 경우에 대하여 피스톤의 실제 거동을 모사해 보았다. 수치해석을 위해서는 유동해석분야에서 가장 널리 사용되고 있는 FLUENT를 이용하였고, 피스톤의 거동을 모사하기 위하여 FLUENT에서 제공하는 6-DOF 모델과 사용자정의함수(User Defined Function)를 사용하였다. 격자는 Layering 기법만으로도 Dynamic mesh가 성공적으로 구현되도록 피스톤 전후의 유동영역을 따로 분할하여 다른 형태의 격자를 생성하였다. 해석 결과 두 경우 다 최종적으로는 목표로 하는 속도로 피스톤이 복귀하는 결과를 보였으나, 최종 속도에 도달하는 과정에서 다른 차이를 보였다.

• Elastomers and Composites
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• 제49권1호
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• pp.73-81
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• 2014

칼날형 마모 마찰 시험기를 이용하여 NR배합고무의 마모 거동을 조사하였다. 온도, 하중, 그리고 회전속도를 변화시켜 마모속도에 미치는 영향과 열화된 배합고무의 마모 현상에 대해 평가하였다. 시편의 회전속도와 수직 하중이 증가할수록 마모속도가 증가하였다. 실험온도가 증가할수록 마찰계수가 감소하였고, 마모속도도 감소하였다. 마찰에너지와 마모속도 사이에 Power-Law 관계를 나타냈으며 마모속도는 열화에 의해 급격히 증가하였다. 시편의 마모패턴은 마모조건에 의해 영향을 받았으며 특히 수직 하중을 변화시켰을 때 마모융기(ridge)간격에 큰 변화를 보였다. 배합고무의 마모속도를 결정하는데 간헐적 마모손실 무게측정 대신 칼날형 마모시험기를 이용한 연속적인 마모이동거리측정으로 대체할 수 있음을 확인하였다.

• International Journal of Fluid Machinery and Systems
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• 제9권3호
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• pp.194-204
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• 2016

Floating ring seals offer an opportunity to reduce leakage flows significantly in rotating machinery. Accordingly, they have been applied successfully to rotating machinery within the last several decades. For rocket turbopump applications, fundamental behavior and design philosophy have been revealed. However, further work is needed to explore the rotordynamic characteristics associated with rotor vibrations. In this study, rotordynamic forces for floating ring seals under rotor's whirling motions are calculated to elucidate rotordynamic characteristics. Comparisons between numerical simulation results and experiments demonstrated in our previous report are carried out. The three-dimensional Reynolds equation is solved by the finite-difference method to calculate hydrodynamic pressure distributions and the leakage flow rate. The entrance loss at the upstream inlet of the seal ring is calculated to estimate the Lomakin effect. The friction force at the secondary seal surface is also considered. Numerical simulation results showed that the rotordynamic forces of this type of floating ring seal are determined mainly by the friction force at the secondary seal surface. The seal ring is positioned almost concentrically relative to the rotor by the Lomakin effect. Numerical simulations agree quite well with the experimental results.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.155-164
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• 2002

저널과의 마찰과 마멸을 줄이기 위하여 저널베어링이 사용된다. 저널베어링은 유체 윤활 상대에서 사용되나, 압력이 지나치게 높거나 회전 속도가 작아지면 탄성 유체 윤활 상태의 유막이 파괴되어 접촉부의 돌기가 접촉되는 경계 윤활 상태가 된다. 따라서 혼합 윤활 상태가 되면 저널베어링의 마멸량이 증가하게 된다 본 논문은 마멸율을 최소화함으로 저널베어링의 수명을 연장하는 최적설계를 수행하였다 목적 함수로 혼합 윤활 영역에서 적용되는 마멸을 함수를 사용하였고, 저널베어링 설계에서 고려할 성능 인자들인 마찰 손실, 안정 한계 속도, 유막 파라미터 등을 제약 함수로 사용하였다. 저널베어링 형상을 나타내는 베어링 반경, 축 반경, 베어링 폭 등에서 본 연구는 베어링 반경을 설계 변수로 하였다. 정식화한 설계인자를 이용하여 저널베어링의 최적 설계를 순차 이차 계획법인 PLBA알고리즘을 사용하여 수행하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.265-275
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• 2003

본 연구에서는 매립지에서 사용되고 있는 토목섬유 (지오멤브레인, 지오텍스타일, 토목섬유 점토 차수재) 사이의 동적 접촉 마찰 특성을 평가하기 위해서 진동대 실험을 실시하였다. 동적 하중하에서 진동대와 하부에 토목섬유가 부착된 상자의 가속도, 이들 사이의 상대적 변위를 측정하였으며, 연직응력, 진동 주파수, 건조/수침 상태가 접촉면의 동적 거동 특성에 미치는 영향도 알아보았다. 실험 결과를 통해 동적하중이 감쇠없이 토목섬유 사이를 통과하는 한계 가속도가 존재함을 확인하였으며, 이를 이용하여 토목섬유 사이의 동적 접촉 마찰각을 산정할 수 있었다. 접촉면에서의 상대 변위는 접촉면의 형태와 건조/수침 상태에 따라 다르게 측정되었다. 각 토목섬유 접촉면에 대한 최대 상대변위는 무차원으로 정규화시켜, 가속도와 최대 미끄러짐 사이의 관계식을 구하였다. 이 식을 이용하면 주어진 가속도와 주파수에서, 토목섬유 사이를 따라 발생되는 최대 미끄러짐의 크기를 예측할 수 있다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권10호
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• pp.773-778
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• 2015

가스터빈 냉각 장치인 블레이드 등과 같은 산업 설계를 개선하기 위해 사각 수축 및 확대채널에서 축방향의 거리에 따라 국부 난류 열전달과 압력강하에 대해 실험적으로 조사하였다. 수축 및 확대채널의 한 면에만 리브($10mm{\times}100mm{\times}5mm(t)$)를 연속적으로 배치하였고 충돌 각은 $90^{\circ}$로 피치(p)/높이(e)의 비는 10이 되도록 하였다. 수축채널의 수력직경비($D_{ho}/D_{hi}$)는 0.75, 확대채널의 수력직경비는 1.33 그리고 직선채널은 1.00이다. 열성능 비교를 위해 3가지 보편적인 제약 조건을 채택 하였다. 즉 동일 유량, 동일 펌프 동력 그리고 동일한 압력 강하이다. 3가지 조건모두 확대 채널에서 우수한 열 성능을 보였다.

• International Journal of Fluid Machinery and Systems
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• 제2권4호
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• pp.353-362
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• 2009

In the process of turbine modernizations, the investigation of the influences of water passage roughness on radial flow machine performance is crucial and validates the efficiency step up between reduced scale model and prototype. This study presents the specific losses per component of a Francis turbine, which are estimated by CFD simulation. Simulations are performed for different water passage surface roughness heights, which represents the equivalent sand grain roughness height. As a result, the boundary layer logarithmic velocity profile still exists for rough walls, but moves closer to the wall. Consequently, the wall friction depends not only on roughness height but also on its shape and distribution. The specific losses are determined by CFD numerical simulations for each component of the prototype, taking into account its own specific sand grain roughness height. The model efficiency step up between reduced scale model and prototype value is finally computed by the assessment of specific losses on prototype and by evaluating specific losses for a reduced scale model with smooth walls. Furthermore, surveys of rough walls of each component were performed during the geometry recovery on the prototype and comparisons are made with experimental data from the EPFL Laboratory for Hydraulic Machines reduced scale model measurements. This study underlines that if rough walls are considered, the CFD approach estimates well the local friction loss coefficient. It is clear that by considering sand grain roughness heights in CFD simulations, its forms a significant part of the global performance estimation. The availability of the efficiency field measurements provides an unique opportunity to assess the CFD method in view of a systematic approach for turbine modernization step up evaluation. Moreover, this paper states that CFD is a very promising tool for future evaluation of turbine performance transposition from the scale model to the prototype.