• 한국습지학회지
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• 제13권3호
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• pp.395-409
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• 2011

본 연구의 목적은 개수로에서 난류모의를 위한 2차원 모형을 개발하는데 있다. 연구모델은 Streamline Upwind / Petrov-Galerkin 유한요소법과 Boussinesq의 와점성이론을 기초로 하였는데, 수심적분을 취한 혼합거리 모형과 난류의 이방성과 국부평형의 조건을 적용하였다. 모형의 보정과 검증을 위해서 해석해와 관측자료를 활용하였다. 몇 가지 수치모의를 수행함으로써 난류모형의 민감도와 계산수행 능력을 확인할 수 있었다. 본 연구모형은 자연하천에서의 모형 적용성 확인을 위해서 한강유역에 적용하였고 모의치는 실측자료와 비교하였다. 개발된 모형은 자연하천에서의 관측자료와 비교적 잘 일치하는 것으로 나타났다. 결론적으로 본 연구의 2차원 유한요소모형은 개수로에서의 난류모의에 기초한 흐름분포에 있어 신뢰할만한 결과를 제공하는 것으로 나타났다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권8호
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• pp.645-651
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• 2015

본 논문은 중앙구동 이젝터의 유량비에 미치는 설계변수의 영향에 대한 연구를 목적으로 한다. 중앙구동 이젝터의 설계변수는 구동노즐 출구 단면적 및 거리비, 디퓨저 출구 단면적비로 설정하였다. 실험장치는 가변노즐 이젝터, 전동 모터-펌프, 구동유체 저장수조, 제어판넬 그리고 고속 카메라 시스템으로 구성하였다. 유량비는 실험변수에 따라 측정되는 유입 공기량과 구동유체인 물의 유량을 이용하여 도출하였다. 유량비는 구동노즐 거리비와 혼합관 길이비가 커지면 증가하는 반면에, 구동노즐 면적비와 디퓨저 출구 면적비가 커지면 감소하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제20권3호
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• pp.323-333
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• 2014

In this paper, the wakes behind a square cylinder were simulated using two kinds of different turbulence models for the eddy viscosity concept such as the zero- and the one-equation model in which the former is the mixing length model and the latter is the k-equation model. For comparison between numerical and analytical solutions, we employed three skill assessments: the correlation coefficient(r) for the similarity of the wake shape, the error of maximum velocity difference(EMVD) for the accuracy of wake velocity and the ratio of drag coefficient(RDC) for the pressure distribution around the structure. On the basis of the numerical results, the feasibility of each model for wake simulation was discussed and a suitable value for the empirical constant was suggested in these turbulence models. The zero-equation model, known as the simplest turbulence model, overestimated the EMVD and its absolute mean error(AME) for r, EMVD and RDC was ranging from 20.3 % to 56.3 % for all test. But the AME by the one-equation model was ranging from 3.4 % to 19.9 %. The predicted values of the one-equation model substantially agreed with the analytical solutions at the empirical mixing length scale $L=0.6b_{1/2}$ with the AME of 3.4 %. Therefore it was concluded that the one-equation model was suitable for the wake simulation behind a square cylinder when the empirical constant for eddy viscosity would be properly chosen.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2003년도 제21회 추계학술대회 논문집
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• pp.195-203
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• 2003

실물형 Unlike 충돌형 triplet 분사기인 F-O-F형과 O-F-O형의 분무특성 및 혼합특성을 실험적으로 알아보았다. 각각의 분사기에 대해 산화제와 연료의 운동량비의 변화에 따라 분무형상과 케로신/물을 이용한 혼합효율을 측정하였다. 분무형상은 Stroboscope와 CCD camera를 이용한 직접사진기법으로, 혼합효율은 Mechanical Patternator를 이용하였다. O-F-O형 분사기가 미립화 특성이 우수함을 알 수 있었고, 운동량비가 증가함에 따라 혼합효율이 급격히 감소함을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제23권6호
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• pp.795-801
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• 1999

An experimental investigation has been conducted with the objective of studying the mixing mechanism near the nozzle exit in a tone-excited jet diffusion flame. The fuel jet was pulsed by means of a loudspeaker-driven cavity. The excitation frequencies were chosen for the two cases of the non-resonant and resonant frequency identified as a fuel tube resonance due to acoustic excitation. The effect of tone-excitations on mixing pattern near the nozzle exit and flame was visualized using various techniques, including schlieren photograph and laser light scattering photograph from $TiO_2$ seed particles. In order to clarify the details of the flame feature observed by visualization methods, hotwire measurements have been made. Excitation at the resonant frequency makes strong mixing near the nozzle. In this case, the fuel jet flow in the vicinity of nozzle exit breaks up into disturbed fuel parcels. This phenomena affects greatly the combustion characteristics of the tone excited jet and presumably occurs by flow separation from the wall inside the fuel nozzle. As a result, in the resonant frequency the flame length reduces greatly.

• 한국추진공학회지
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• 제12권1호
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• pp.57-63
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• 2008

공기흡입식 추진 기관인 스크램제트 엔진은 연소기 내부 유동이 초음속으로 유동장의 연소기 내부 체류 시간이 수 ms로 매우 짧다. 이 짧은 시간동안 연소과정이 모두 이루어져야 하므로 초음속 연소기술에 대한 연구는 매우 중요하다. 본 논문은 초음속 연소 기술 중 연료-공기의 혼합을 증대시키는 방법에 관심을 두고 Cavity를 이용한 방법을 선택하여 높이를 10mm로 고정시키고 길이를 변화시켰으며, Cavity 후류에서 지름 1mm의 분사구를 통해 음속 let을 분사시키는 유동장을 형성하여 3차원 Navier-Stokes 방정식을 통해 점성 유동장을 해석하였다. 해석 결과 Cavity 길이/높이비(L/H)가 클수록 Vorticity가 값이 증가하였고 Vorticity의 증가 영역이 유동장의 위, 옆 방향으로 확장되는 것을 볼 수 있었다. 하지만 Vorticity가 증가하는 만큼 추력특성을 떨어뜨리는 정체압력 손실이 증가하므로 연소기 설계 시 최대의 혼합과 최소의 정체압력 손실을 고려한 최적 형상 설계가 필요하다는 것을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권12호
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• pp.1171-1179
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• 2008

난류고리와 스플래쉬 판에 의한 난류 혼합과 난류 생성에 관한 연구를 위하여 LES 해석이 가능한 CFD 코드를 개발하였으며 이를 사용하여 LES 해석을 수행하였다. 계산 결과에 의하면 난류고리는 유동장에 매우 강한 난류를 생성하여 후류에서 난류 혼합을 촉진하는 역할을 담당하는 것으로 밝혀졌다. 한편 난류고리 후류 방향으로 스플래쉬 판을 설치하면 난류고리만을 설치한 경우와 매우 다른 형태의 난류 에너지와 엔스트로피 생성을 관찰할 수 있었다. 이 경우의 난류혼합은 판 뒤에 생성되는 매우 강하며 집중적인 난류의 생성에 의하여 이루어지며 압력강하는 초기 압력의 1% 수준으로 매우 낮았다. 또한 계산결과에 의하면 난류고리의 형상이나 돌출 길이 변화는 생성되는 난류의 특성에 매우 커다란 영향을 미치지 못하였다. 난류 혼합을 가장 효과적으로 이룰 수 있는 판의 위치에 관한 연구 는 진행하지 못하였으나 지금까지 계산결과에 의하면 스플래쉬 판이 설치되었을 때 압력 강하도 낮은 수준이며 난류 혼합이 가장 효과적임을 알 수 있었다.

• 한국공작기계학회논문집
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• 제16권6호
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• pp.146-152
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• 2007

An active micro-mixer, which was composed of an oscillating micro-stirrer in the microchannel to provide rapid, effective mixing at high flow, rates was analyzed. The effects of molecular diffusion and disturbance by the stirrer were considered with regard to two types of mixer models: the simple straight microchannel and microchannel with an oscillating stirrer. Two types of mixer models were studied by analyzing mixing behaviors such as their interaction after the stirrer. The mixing was calculated by Lattice Boltzmann methods using the D2Q9 model. In this study, the time-averaged mixing index formula was used to estimate the mixing performance of time-dependent flow. The mixing indices of the two models compared. From the results, it was found that the mixer with an oscillating stirrer was much more enhanced and stabilized. Therefore, an optimum design for a dynamic micro-mixer with an oscillating stirrer was performed using Taguchi method in order to obtain a robust solution. The design parameters were established as the frequency, the length and the angle of the stirrer and the optimal values were determined to be 2, 0.8D and ${\pm}75^{\circ}$, respectively. It was found that the mixing index of the optimal design increased 80.72% compared with that of the original design.

• 대한기계학회논문집B
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• 제25권3호
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• pp.305-314
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• 2001

A modified model is proposed for calculation of transitional boundary layer flows. In order to develop the eddy viscosity model for the problem, the flow is divided into three regions; namely, pre-transition region, transition region and fully turbulent region. The pre-transition eddy-viscosity is formulated by extending the mixing length concept. In the transition region, the eddy-viscosity model employs two length scales, i.e., pre-transition length scale and turbulent length scale pertaining to the regions upstream and the downstream, respectively, and a universal model of stream-wise intermittency variation is used as a function bridging the pre-transition region and the fully turbulent region. The proposed model is applied to calculate three benchmark cases of the transitional boundary layer flows with different free-stream turbulent intensity (1%∼6%) under zero-pressure gradient. It was found that the profiles of mean velocity and turbulent intensity, local maximum of velocity fluctuations, their locations as well as the stream-wise variation of integral properties such as skin friction, shape factor and maximum velocity fluctuations are very satisfactorily predicted throughout the flow regions.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 추계학술대회
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• pp.1592-1597
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• 2004

Experimental studies were carried out to confirm the turbulent enhancement of the cooling system of nuclear reactor by large scale vortex generation in nuclear fuel rod bundle. The large scale vortex motions were generated by rearranging the inclination angles of mixing vanes to the coordinate directions. Experimental studies were carried out at Reynolds Number 60,000 with hydraulic condition. Normal variations of mean velocity and turbulent intensity in the rod bundle subchannel were measured by the 2-color LDV measurement system. The turbulence generated by split mixing vanes has small length scales so that they maintain only about 10DH after the spacer grid. On the other hand, the turbulences generated by the large scale vortex continue more and remain up $25D_{H}$ after the spacer grid.