• Interaction and multiscale mechanics
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• 제3권1호
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• pp.95-110
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• 2010

In recent years, study of the static response of pavements to moving vehicle and aircraft loads has received significant attention because of its relevance to the design of pavements and airport runways. The static response of beams resting on an elastic foundation and subjected to moving loads was studied by several researchers in the past. However, most of these studies were limited to steady-state analytical solutions for infinitely long beams resting on Winkler-type elastic foundations. Although the modelling of subgrade as a continuum is more accurate, such an approach can hardly be incorporated in analysis due to its complexity. In contrast, the two-parameter foundation model provides a better way for simulating the underlying soil medium and is conceptually more appealing than the one-parameter (Winkler) foundation model. The finite element method is one of the most suitable mathematical tools for analysing rigid pavements under moving loads. This paper presents an improved solution algorithm based on the finite element method for the static analysis of rigid pavements under moving vehicular or aircraft loads. The concrete pavement is discretized by finite and infinite beam elements, with the latter for modelling the infinity boundary conditions. The underlying soil medium is modelled by the Pasternak model allowing the shear interaction to exist between the spring elements. This can be accomplished by connecting the spring elements to a layer of incompressible vertical elements that can deform in transverse shear only. The deformations and forces maintaining equilibrium in the shear layer are considered by assuming the shear layer to be isotropic. A parametric study is conducted to investigate the effect of the position of moving loads on the response of pavement.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권9호
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• pp.789-795
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• 2014

본 연구에서는 개방형 축열시스템에 설치되는 다양한 형상을 가진 디퓨저의 유량 분배 특성을 수치해석 하였다. 작동유체가 분기배관의 양 방향으로 나뉘어져 있는 구멍들을 통하여 균등하게 분배되도록 4가지 형상의 디퓨저를 설계하였다. 상용 해석 프로그램인 ANSYS-FLUENT을 사용하여 비압축성 유체의 3차원 정상 층류 유동으로 시뮬레이션을 수행하였다. 한 방향 또는 양 방향으로 분배되는 디퓨저는 유량이 일정하게 분배되지 않는 반면에 양 방향 헤더 형식과 H형 대칭구조의 디퓨저는 균등한 분배 특성을 보였다. 한편, H형 대칭구조의 디퓨저는 양 방향 헤더 형식 디퓨저보다 높은 펌프 양정을 필요로 하므로 유량분배도 일정하고 펌프 양정도 낮은 양 방향 헤더 형식 디퓨저가 최적임을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권5호
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• pp.329-339
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• 2017

충돌제트는 제트가 충돌하는 정체 영역에 매우 높은 열전달을 제공하기 때문에 다양한 분야에서 적용되고 있다. 그러나 제트가 벽면에 부딪친 후 벽면 제트에 의해 야기되는 충돌 챔버 내의 횡방향 유동은 여러 개의 제트로 구성된 배열제트인 경우 하류에 있는 제트 유동을 방해하거나 휘게 할 수 있으며, 이로 인해 배열 충돌제트의 냉각 성능은 감소하게 된다. 파형 구조는 하류 제트에서의 횡방향 유동영향을 줄이기 위해 인접한 충돌 제트 사이에 있는 파형 속에 사용된 냉각 공기를 유입시키는 역할을 하며, 이러한 파형 구조에서의 유동 및 열전달 특성에 대해 수치해석을 수행하였다. 3차원, 정상상태, 비압축성 유동으로 고려하고 해석하였으며 ANSYS-CFX 15.0 코드를 사용하였다. 파형 구조의 형상 변수가 배열 충돌제트의 횡방향 유동 억제에 미치는 영향을 제시하고 분석하였다.

• 에너지공학
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• 제2권3호
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• pp.251-257
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• 1993

유한체적법(Finite Volume Method)을 이용하여 블럭이 부착된 수평 유로의 강제 대류 열전달 현상을 해석하였다. 블럭의 갯수, Reynolds 수 그리고 블럭 간의 간격을 변화시키면서 해석하였고 블럭이 부착된 수평판은 전도벽면 (conducting plate)으로 해석하였다. 블럭내에서는 1/2 체적과 전체적에서 열원이 있다고 가정하였으며, 유동은 2차원 정상상태 비압축성 유동이라고 하였다. 전체적에서 열원이 있는 경우보다 1/2 체적에서 열원이 있는 경우가 전체 온도값이 높게 나타났으며, Reynolds 수와 블럭 사이의 간격이 커질수록 온도값이 낮아진다. 수평판이 단열되어 있는 경우보다 전도벽면으로 해석한 경우가 온도값이 낮게 나타나며 수평판이 단옅되어 있다고 가정한 경우에는 최고온도 값의 위치가 단열면 근처이나 전도벽면의 경우에는 블럭내의 중심에서 우측으로 치우쳐 있다. 그리고, 블럭의 1/2 체적에서 열원이 있는 경우의 최고 온도 위치는 블럭의 전체적에서 열원이 있는 경우의 위치보다 더 상단에 치우침을 알 수 있다. Nusselt 수는 블럭 윗면의 좌측 부분에서 다른 부분보다 높은 수치를 나타내고 있으며 Reynolds 수가 커질수록 Nusselt 수의 값이 증가한다. 그리고, 블럭내의 최고 온도값은 이러한 무차원 변수들과의 상관 함수를 이용하여 예측하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권10호
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• pp.105-116
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• 2011

지금까지 순간 변위시험 (slug test)를 이용해 연직차수벽의 현장투수계수를 평가할 수 있는 이론해는 제시된 바가 없다. 최근 부분 관입된 우물(well)형상에 적용 가능한 이론해에 관한 연구가 발표되었으나, 이는 무한 경계조건인 대수층에만 국한되고 좁은 벽체형상의 연직차수벽의 경계 조건에는 그대로 적용될 수 없다. 이러한 연직차수벽 경계조건을 고려하기 위해, 본 연구에서는 가상 우물법(method of imaginary well)을 도입하여 기존 이론해를 수정하였다. 연직차수벽의 경계조건은 기존 문헌에서 제시한 두 가지 조건을 적용하였다. 첫 번째 경계조건은 연직차수벽 경계에 일정 수두 조건을 적용하고, 두 번째는 경계면에 불투수 경계조건을 적용하였다. 본 논문에서는 연직차수벽의 현장투수계수를 평가할 수 있도록 각 경계조건에 대하여 정상 상태 조건에 대한 일반적인 형상계수를 제시하였다. 첫 번째 경계조건의 경우, 연직차수벽의 투수계수가 연직차수벽이 존재하지 않는 대수층 조건보다 크게 평가되었으며, 두 번째 방법의 경우는 더 작게 평가되었다. 본 연구에서 제시한 수정 이본해를 통해 얻어진 투수계수는 경험식을 바탕으로 무한 대수층에 적용하기 위해 제안된 Bouwer and Rice 방법을 보정하여 다양한 연직차수벽 경계조건에 대해 실제 현장투수계수가 Bouwer and Rice 방법에 의한 결과 보다 1.2~1.7배 큼을 확인하였다. 또한, 연직차수벽 뒷채움재의 압축성을 고려한 기존 해석결과와 비교로부터, 본 논문에서 제시한 이론해는 뒷채움재가 비압축성에 상응하는 값을 제시하는 것을 확인할 수 있었다.

• International Journal of Fluid Machinery and Systems
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• 제9권4호
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• pp.370-381
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• 2016

As a single-channel pump is used for wastewater treatment, this particular pump type can prevent performance reduction or damage caused by foreign substances. However, the design methods for single-channel pumps are different and more difficult than those for general pumps. In this study, a design optimization method to improve the hydrodynamic performance of a single-channel pump impeller is implemented. Numerical analysis was carried out by solving three-dimensional steady-state incompressible Reynolds-averaged Navier-Stokes equations using the shear stress transport turbulence model. As a state-of-the-art impeller design method, two design variables related to controlling the internal cross-sectional flow area of a single-channel pump impeller were selected for optimization. Efficiency was used as the objective function and was numerically assessed at twelve design points selected by Latin hypercube sampling in the design space. An optimization process based on a radial basis neural network model was conducted systematically, and the performance of the optimum model was finally evaluated through an experimental test. Consequently, the optimum model showed improved performance compared with the base model, and the unstable flow components previously observed in the base model were suppressed remarkably well.

• 대한조선학회논문집
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• 제32권1호
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• pp.83-93
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• 1995

사각형의 MHD 추진 덕트 내부유동을 수치해석과 실험적인 방법으로 연구하였다. 수치해석연구에서는 전기장과 자기장의 영향하에 있는 비압축성 3차원 통전유체에 대하여 유한 차분법으로 계산하였다. 수치계산의 결과 전자기력이 약할때 층류유동의 전형적인 포물선 유동 형태가 전극 부근에서 M자 형상으로 변하였고, 균일분포의 일정 전자기력하에서 MHD 덕트 내부 압력은 입구에서부터 하류로 나아감에 따라 선형적으로 증가하였다. 실험에서는 MHD 추진 덕트 내부 유동을 해석할 수 있는 실험장치를 제작 하였으며, MHD 추진은 전류를 변화 시킴으로써 추력을 쉽게 조정할 수 있음을 알았다. 또한 MHD 덕트내 유동방향의 압력구배는 전자기력에 비례하여 증가하며 수치계산 결과와 잘 일치하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권10호
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• pp.961-969
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• 2013

본 연구에서는 상용 전산유체역학 소프트웨어인 ANSYS CFX V.13을 사용하여 정상상태, 비압축성, 등온으로 가정된 엇갈림 관 다발 및 일렬 관 다발 주위의 난류유동을 계산하였다. 계산 결과는 전산유체역학 우수사례 지침에 근거하여 격자크기, 대류항 차분법의 정확도 및 난류모델에 대한 민감도 연구에 활용되었고 실험 결과와 정량적으로 비교함으로써 우수사례 지침의 적용성을 평가하였다. 결론적으로 전산유체역학 우수사례 지침이 관 다발 유동 분야에서 상용 전산유체역학 소프트웨어의 예측성능 향상을 반드시 보증하지 않음을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제21권2호
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• pp.83-93
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• 2017

파형 구조는 배열 충돌제트 하류에서의 횡방향 유동 영향을 줄이기 위해 충돌제트 사이의 파형 속에 사용된 냉각 공기를 유입시키며, 이러한 파형 구조에서의 유동 및 열전달 특성에 대해 수치해석을 수행하였다. 모든 계산은 3차원, 정상상태, 비압축성 유동으로 고려하였으며 ANSYS-CFX 15.0 코드를 사용하였다. 제트 홀에서 평균 Reynolds 수는 10,000이며, Spanwise 단면에서 충돌제트의 경사각도는 $70^{\circ}$, $80^{\circ}$ 및 $90^{\circ}$ 이고, Streamwise 단면에서 충돌제트의 경사각도는 $70^{\circ}$, $90^{\circ}$ 및 $110^{\circ}$ 이다. 본 연구에서는 배열 충돌제트의 경사각도가 파형 구조의 유동 및 열전달 특성에 미치는 영향에 대해 고찰하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권8호
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• pp.1059-1065
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• 2010

본 연구에서는 SMART 원자로의 사류형 원자로냉각재펌프의 축소모형에 대한 수력성능을 예측하기 위하여 설계점을 포함한 다양한 탈설계점에서의 해석을 수행하였다. 계산시간의 효율성을 위하여 임펠러와 디퓨저 각 1개 유로로 이루어진 계산영역을 해석대상으로 선정하였다. 임펠러와 디퓨저간의 정보교환을 위하여 스테이지 기법을 사용하였다. 정상상태 비압축성 유동조건에서 축소모형의 수력성능특성을 파악하기 위하여 해석영역의 입구와 출구에서 압력차를 측정하여 양정, 효율과 축동력을 산출하였다. 수력성능 곡선은 일반적인 사류펌프의 성능특성을 잘 모사하는 것으로 나타났다. 저유량에서의 펌프 내부유동의 복잡한 흐름을 확인 하였다.