• 에너지공학
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• 제22권4호
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• pp.399-405
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• 2013

엔진 실린더 내부의 난류유동 특성은 내연기관의 열효율을 결정하는 매우 중요한 역할을 한다. 실린더 내 난류유동은 복잡한 3차원 유동으로 유동특성에 대한 자세한 정보는 엔진설계의 최적화를 위해 필수적이다. 균일 예혼합 압축착화(HCCI) 엔진은 가솔린과 디젤엔진 사이의 하이브리드 연소개념이다. 실린더 내 기체의 난류유동은 운동량과 열의 혼합 및 전달률을 증가시키므로 벽면에서의 열전달에 관여하여 HCCI 연소 과정에 중요한 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 연소실 형상에 따른 연소실 내의 기체 난류유동을 LES 모델을 사용한 전산수치해석을 통해 분석하여 HCCI 엔진 연소과정에 미치는 영향을 확인하였고 연구결과는 HCCI 엔진에서 연소실 형상에 따른 연소 특성과 엔진 성능을 개선하기 위한 기본적인 지침에 활용될 수 있다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집E
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• pp.386-391
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• 2001

A finite element code based on P2P1 tetra element has been developed for the large eddy simulation (LES) of turbulent flows around a complex geometry. Fractional 4-step algorithm is employed to obtain time accurate solution since it is less expensive than the integrated formulation, in which the velocity and pressure fields are solved at the same time. Crank-Nicolson method is used for second order temporal discretization and Galerkin method is adopted for spatial discretization. For very high Reynolds number flows, which would require a formidable number of nodes to resolve the flow field, SUPG (Streamline Upwind Petrov-Galerkin) method is applied to the quadratic interpolation function for velocity variables, Noting that the calculation of intrinsic time scale is very complicated when using SUPG for quadratic tetra element of velocity variables, the present study uses a unique intrinsic time scale proposed by Codina et al. since it makes the present three-dimensional unstructured code much simpler in terms of implementing SUPG. In order to see the effect of numerical diffusion caused by using an upwind scheme (SUPG), those obtained from P2P1 Galerkin method and P2P1 Petrov-Galerkin approach are compared for the flow around a sphere at some Reynolds number. Smagorinsky model is adopted as subgrid scale models in the context of P2P1 finite element method. As a benchmark problem for code validation, turbulent flows around a sphere and a MIRA model have been studied at various Reynolds numbers.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권3호
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• pp.8-14
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• 2003

난류혼합층에서 속도비 변화에 따른 입자의 운동형태에 대하여 수치해석적 연구를 수행하였다. Turbulent closure를 목적으로 Subgrid모델을 바탕으로 한 LES를 적용하여고 입자 운동을 해석하기 위해 Lagrangian 방법을 적용하였다. 입자의 직경이 10, 50, 100, 150, 200${\mu}m$인 입자들이 분리판 끝단에서 정지한 상태로 혼합층에 유입이 되고, 큰-크기 와류구조에 영향을 받아 혼합층 내로 확산이 되어진다. 혼합층의 성장특성은 속도비 변화에 매루 민감하여, 입자의 확산은 혼합층의 속도비와 입자 직경의 변화에 따라 거동을 달리함을 알 수 있었다. 또한 Stokes 수와 입자확산의 관계를 나타내었다. 그 결과로 St~1인 경우 입자의 확산이 유동장의 확산보다 빠르게 일어나나, St<<1과 St>>1인 경우는 입자의 확산이 잘 일어나지 않음을 알 수 있다.

• 한국해양공학회지
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• 제27권5호
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• pp.105-114
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• 2013

Lots of orders of special vessels and offshore plants for developing the resources in deepwater have been increased in recent. Because the most of accidents on those structures are caused by fire and explosion, many researchers have been investigated quantitatively to predict the cause and effect of fire and explosion based on both experiments and numerical simulations. The first step of the evaluation procedures leading to fire and explosion is to predict the dispersion of flammable or toxic material, in which the released material mixes with surrounding air and be diluted. In particular turbulent mixing, but density differences due to molecular weight or temperature as well as diffusion will contribute to the mixing. In the present paper, the numerical simulation of hydrogen dispersion inside a simple-shaped offshore structure was performed using a commercial CFD program, ANSYS-CFX. The simulated results for concentration of released hydrogen are compared to those of experiment and other simulation in Jordan et al.(2007). As a result, it is seen that the present simulation results are closer to the experiments than other simulation ones. Also it seems that the hydrogen dispersion is closely related to turbulent mixing and the selection of the turbulence model properly is significantly of importance to the reproduction of dispersion phenomena.

• 유기물자원화
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• 제28권4호
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• pp.35-41
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• 2020

본 연구는 수로 표면에 고정된 히드록실아민-산화환원효소가 암모니아 흡수에 미치는 영향에 대하여 해석하였다. 이 효소에 의한 반응은 히드록실아민을 아질산으로 변화시키는 것으로서 신속하게 진행된다. 영향의 해석을 위하여, 무차원 물질전달 지배방정식이 수립되었고 상온 기준의 일정한 물성치들이 사용되었다. 물에서의 암모니아 확산계수와 물의 동점도계수는 각각 2.45×10-9 ㎡/s와 1×10-6 ㎡/s이었다. 물에서의 암모니아 농도 분포는 암모니아에 노출되기 시작하는 지점으로부터의 위치에 대하여 산출되었다. 혼합 깊이에 따른 정량적인 분포 또한 도출되었다. 이와 같은 정량적인 해석은 수로 표면에 고정화된 효소가 암모니아 제거에 효율적으로 이용될 수 있는지에 대한 통찰력을 제시할 수 있다.

• 터널과지하공간
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• 제11권4호
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• pp.319-327
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• 2001

장대도로터널 환기시스템의 최적 설계 및 운영은 새로운 설계도구의 개발을 요구하며 최근 환기 관련 변수들의 동적인 관계를 정량적으로 분석할 수 있는 도구로써 널리 이용되고 있다. 본 연구는 도로터널 환기시뮬레이션 모델인 NETVEN의 현장 검증연구를 국내 도로터널을 대상으로 수행함을 목적으로 하였다. 환기방식 및 차량통행방식이 다른 4개 터널을 대상으로 시뮬레이션 및 현장 측정연구를 수행하였으며 시뮬레이션 모델의 적용 결과와 측정 결과의 차이는 다음 4가지 요인에 기인한 것으로 분석된다. (1)실제 터널내 기류는 정상류 유동을 가정하는 시뮬레이션 모델과는 달리 천이-지연계의 특성을 가지고 있다. (2) 시뮬레이션 모델은 정상상태를 가정하나 측정값은 순간값을 대상으로 하므로 분산이 상대적으로 크게 나타난다. 환기력 관련변수들은 거의 정상상태가 아니며 교통 및 기상관련 변수들은 특히 순간적인 변화가 심한 편이다. (3) CO 농도의 경우에 출구부근에서의 차이가 상대적으로 크게 나타나는 현상이 뚜렷하며 특히 농도가 상대적으로 클수록 차이가 크다. 이는 난류확산에 의한 농도 저하가 원인으로 보인다. 난류확산 가능성은 최대 농도지점이 출구점이 아닌 약간 안쪽 지점에서 나타나는 현상에서도 나타나고 있다. (4) 교통량이 많을 경우 환기속도 오차가 크게 나타나므로 차량의 배기특성뿐만 아니라 공기역학적 특성에 대한 지속적인 연구가 필요하다.

• 터널과지하공간
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• 제28권6호
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• pp.609-619
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• 2018

주선풍기가 설치된 통기수갱이 굴착된 국내 석회석 광산에서 수행한 통기수갱의 통기효과 분석결과 자연통기 및 기계통기 효과가 뚜렷하게 나타났다. 수갱을 통하여 입기되는 자연통기량은 최대 $11.7m^3/s$이었으며 갱내 공기온도의 측정에 의하여 비교적 정확한 정량적 예측이 가능하였다. 선풍기 가동에 의한 배기 통기량은 $20.3{\sim}24.8m^3/s$로 통기량의 변동은 갱도내 장비의 이동에 의한 통기특성곡선의 상향이동에 따른 선풍기 운전점의 변화에 의한 결과이므로 통기저항의 저감 노력이 요구된다. 갱구로부터 수갱까지 총 1912 m 갱도내 난류확산계수는 $15m^2/s$, $18m^2/s$로 나타나 오염물질은 기류보다 상대적으로 빨리 확산되므로 공기질 제어를 위하여 신속한 배기가 요구된다. 따라서 통기용 수갱은 급격히 심부화 및 대형화되고 있는 국내석회석광산의 지속적 개발을 위한 필수적 갱내 환경제어 시설로 권장되어야할 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.355-365
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• 1991

본 연구에서는 화염간 상호 작용을 해석함으로써 정의 적용에 있어서의 적절 성과 유용성을 검토 하고 화염간 상호 작용 특성을 밝히기 위하여, 해석의 대상은 화 염간의 상호작용을 명확히 관찰할 수 있는 두 개의 평행한 사각 덕트형 노즐로부터 분 출되는 기체연료에 의해 형성 되는 두 개의 동등한 3차원 제트 난류 확산화염을 택한 다. 2-화염계는 상호작용 화염군의 기본 단위이며, 현재까지 원형제트 화염에 비하 여 3차원제트 화염에 대한 연구는 많지 않은 실정이다. 연구의 방법으로는 이론적 모델링과 수치해석을 통한 모의 실험에 중점을 두고 부분적인 실험으로 타당성을 점검 한다.이는 기존의 연구들이 대부분 실험적인 것들이거나 간단한 해석적 모델을 사 용한 것들이어서 상호 작용하의 화염 특성을 예측할 수 있는 수치 해석적 모델의 개발 이 필요하며, 또한 기존의 연구들이 온도나 성분만을 측정함으로서 유동장에서의 운동 량 전달의 상호작용 특성이 자세히 연구되지 못했으므로, 이를 위해서는 난점이 있는 속도 측정의 실험적 방법보다 수치해석적 접근법이 필요하기 때문이다. 이상과 같이 본연구는 상술한 정의를 적용해 보고 이에따라 화염간 상호작용의 특성을 파악하며 이 를 예측할 수 있는 이론적 모델을 개발하는 것을 목적으로 한다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제4권1호
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• pp.26-33
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• 1992

파-흐름의 공존장에서 실트질 점토의 부상특성을 연구하기 위해 조파수조에 흐름발생장치를 설치하며 파낭만 존재하는 경우, 순류 및 역류가 존재하는 경우에 대해서 장적물의 부상실험을 하였다. 역류가 작용할 때가 순류가 작용할 때보다 부상량이 훨씬 많았는데 이는 역류가 작용할 때는 저면에 난류성분이 발달하지만, 순류가 작용할 때는 진동류 효과가 감소하기 때문이다. 파-흐름의 공존장에서 실트질 점토의 부상양계저면전단응력은 $ au$$_{c}$~0.045 N/$m^2$인 것으로 추정되었다. 초기부상률과 저면전단응력과의 관계식 및 초기부상률과 측정된 유의파고와의 관계식이 도출되었는데, 초기부상률과 저면전단응력과의 관계는 상당히 분산되어 나타났으나, 초기부상률과 측정된 유의파고와의 관계는 상관성이 양호하게 나타났다. 파동하에서 장적물의 농도가 거의 평형상태에 도달했을 때에 농도의 연직경사로부터 산정된 장적물의 연직확산계수는 저면에서 수심의 1/2 지점까지는 지수형태로 증가하는 양상을 나타냈으나, 그 이상부터는 수심에 관계없이 거의 일정하게 나타났다.다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제3권1호
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• pp.82-88
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• 1998

As a par of a project related to the development of the design algorithm of a compact heat exchanger for the application of the electronic home appliances, the effect of the discreteness of the airflow boundary generated on the cooling fin surface on the heat transfer and pressure drop characteristics of the heat exchanger was studied numerically. In general, there are two critical design parameters seriously considered in the design of the heat exchanger; heat transfer rate(Q) and pressure drop coefficient(C/sub p/). Even though the higher heat transfer rate with lower pressure drop characteristics is required in a design of the heat exchanger, it is not an easy job to satisfy both conditions at the same time because these two parameters are phenomenally inversely proportional. To control the boundary layer thickness and its length along the streamline, the surface of the flat fin was modified to accelerate the heat transfer rate on the fin surface. To understand the effect of the discreted fin size(S/sub w/) and its location(S/sub h/) on the performance of the heat exchanger in the airflow field, the flat fin was modified as shown in Fig. 1. From this study, it was found that the smaller and more number of slits on the fin surface showed the higher energy diffusion rate. It means that the discreteness of the boundary layer is quite important on the heat transfer rate of the heat exchanger. On the other hand, if the fin surface configuration is very complex than needed, higher static pressure drop occurs than required in a system and it may be a reason of the induced aerodynamic noise in the heat exchanger.