• Korean Chemical Engineering Research
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• 제45권1호
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• pp.93-102
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• 2007

본 연구에서는 직접 메탄올 연료전지의 전기 화학 반응에 의해 발생하는 이산화탄소와 물의 조절을 위해 기체 발생과 흐름 현상을 관찰할 수 있는 3차원 모델을 개발하였다. 산화극 쪽에 발생한 기체의 조절은 직접 메탄올 연료전지를 설계하는데 중요한 문제이며, 연료 전지의 성능에 커다란 영향을 준다. 유로는 기체의 조절과 아주 밀접한 관계가 있으나 다양한 유로를 설계하고 실험하여 최적의 디자인을 찾는 것은 어렵고 바이폴라 플레이트의 높은 가격 때문에 많은 비용이 필요하다. 이 문제를 해결하기 위해 전산 유체역학 모델링 기법을 도입하였다. 전산 유체역학을 기반으로 하여 개발된 two-fluid 모델을 이용하여 유체의 흐름 패턴을 시각화 하여 분석함으로써 실험의 횟수를 줄일 수 있었고, 대표적인 4가지 연료전지 유로인 serpentine, zigzag, parallel, semi-serpentine 형태에 개발된 모델을 적용하여 속도, 압력, 메탄올 몰분율, 기체 몰분율 등을 계산하였다. 계산 결과를 이용하여 각 형태의 특성과 장단점을 파악하였고, 이를 바탕으로 가스를 효율적으로 제거할 수 있는 최적 유로를 설계 하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제17권5호
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• pp.101-112
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• 2013

난류 경계층이 형성되어 있는 채널 벽면에 주유동방향을 따라 선형적으로 증가하는 수직방향의 운동량 교란을 도입한 후 발생되는 난류 온도장의 특성 변화를 LES 기법을 사용하여 분석하여 보았다. 벽면교란이 부과된 후, temperature variance의 국부 최대값은 점진적으로 증가하나, 온도 소산량은 급격히 줄어들게 되면서 온도장의 시간스케일 및 Taylor micro length로 판단한 길이스케일이 모두 감소하는 것을 확인하였다. 또한 난류 Prandtl수가 벽면 근방에서 0.25정도까지 급격히 감소되었는데, 이는 벽면에 작용된 운동량 교란에 대한 속도장 및 온도장의 역학적 반응이 전반적으로 다르다는 것을 의미하며, 따라서 속도장과 온도장의 상사성이 급격히 감소된다는 것을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권7호
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• pp.435-440
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• 2016

레이놀즈 수의 시간 증가율이 벽면난류 구조에 미치는 영향을 난류 채널유동에 대한 직접수치모사를 수행하여 조사하였다. 완전 발달된 $Re_{\tau}=180$의 난류 채널유동이 가속을 받게 되어 평균속도로 무차원화된 레이놀즈 수가 5600에서 13600까지 선형적으로 변화하게 된다. 다양한 가속 시간에 대한 계산을 수행하여 벽면난류에 대한 가속율의 효과를 파악하였다. 유량의 증가율이 큰 경우에는 우회 천이와 유사한 현상이 발견되었으며, 유량의 증가율이 낮은 경우에는 우회 천이 현상이 거의 나타나지 않았다. 본 연구 결과는 초기 레이놀즈 수와 최종 레이놀즈 수의 비 보다는 레이놀즈 수의 시간 증가율이 채널 내 과도유동에서의 우회 천이 현상 발생에 주요인자 임을 제시한다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회B
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• pp.2465-2470
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• 2008

A new surface shape of an internal cooling passage which largely reduces the pressure drop and enhances the surface heat transfer is proposed in the present study. The surface shape of the cooling passage is consisted of the concave dimple and the riblet inside the dimple which is protruded along the stream-wise direction. Direct Numerical Simulation (DNS) for the fully developed turbulent flow and thermal fields in the cooling passage is conducted. The Numerical simulations for the 5 different surface shapes are conducted at the Reynolds number of 2800 based on the mean bulk velocity and channel height and Prandtl number of 0.71. The driving pressure gradient is adjusted to keep a constant mass flow rate in the x direction. The thermo-aerodynamic performance for the 5 different cases used in the present study was assessed in terms of the drag, Nusselt number, Fanning friction factor, Volume and Area goodness factor in the cooling passage. The value of maximum ratio of drag reduction is -22.86 [%], and the value of maximum ratio of Nusselt number augmentation is 7.05 [%] when the riblet angle is $60^{\circ}$ (Case5). The remarkable point is that the ratio of Nusselt number augmentation has the positive value for the surface shapes which have over $45^{\circ}$ of the riblet angle. The maximum Volume and Area goodness factor are obtained when the riblet angle is $60^{\circ}$ (Case5).

• 대한조선학회논문집
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• 제51권1호
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• pp.1-7
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• 2014

The present study numerically investigated the effect of the advance ratio on the wake characteristics of the marine propeller in the propeller open water test. Therefore, a wide range of the advance ratio(0.2${\kappa}-{\omega}$SST Model are considered. The three-dimensional vortical structures of tip vortices are visualized by the swirl strength, resulting in fast decay of the tip vortices with increasing the advance ratio. Furthermore, to better understanding of the wake evolution, the contraction ratio of the slip stream for different advance ratios is extracted from the velocity fields. Consequently, the slip stream contraction ratio decreases with increasing the advance ratio and successively the difference of the slip stream contraction ratio between J=0.2 and J=0.8 is about 0.1R.

• Spatial Information Research
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• 제23권2호
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• pp.39-48
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• 2015

본 연구에서는 2차원 범람해석을 통해 도출된 침수해석정보에 현실적인 위험도를 고려한 산정식을 적용하여 홍수위험도를 평가하였고, 이를 표준화된 정보체계로 제공하는 방안을 제시하였다. 일반적으로 침수심과 침수구역을 기반으로 하는 현재의 홍수위험도 평가방법은 홍수발생시 사람에게 미치는 실질적인 위험도를 충분히 반영하지 못 할 것으로 판단되어 침수심, 유속, Debris Factor와 Flood Hazard Rating 관계식을 이용하여 외수범람이 사람에게 미치는 홍수위험도를 평가하고 4개로 등급화하였다. 이를 위해 2차원 외수범람해석 모형인 Flumen을 이용하여 대구의 금호강유역 대하여 500년 빈도 홍수로 인한 월류와 200년 빈도 홍수로 인한 파제 시나리오에 따라 외수범람을 모의하였다. 이러한 연구결과를 통해 외수범람시 침수가 예상되는 지역에 위치한 사람들에게 더 현실적인 위험도정보를 제공하고, 표준화된 정보체계 기반에서 위험도정보 제공이 가능해짐으로써 재해관련분야의 정보분석, 평가, 계획수립 등 다양한 분야에서 활용성을 증대시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 천문학회보
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• 제37권2호
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• pp.101.2-101.2
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• 2012

Shocks are ubiquitous in astrophysical plasmas: bow shocks are formed by the interaction of solar wind with planetary magnetic fields, and supernova explosions and jets produce shocks in interstellar and intergalactic spaces. The global morphologies of these shocks are usually described by a set of magnetohydrodynamic (MHD) equations which tacitly assumes local thermal equilibrium, and the resulting Rankine-Hugoniot shock jump conditions are applied to obtain the relationship between the upstream and downstream physical quantities. While thermal equilibrium can be achieved easily in collisional fluids, it is generally believed that collisions are infrequent in astrophysical settings. In fact, shock widths are much smaller than collisional mean free paths and a variety of kinetic phenomena are seen at the shock fronts according to in situ observations of planetary shocks. Hence, both the MHD and kinetic equations have been adopted in theoretical and numerical studies to describe different aspects of the physical phenomena associated with astrophysical shocks. In this paper, we present the results of 3D relativistic particle-in-cell (PIC) simulations for ion-electron plasmas, with focus on the shock structures: when a jet propagates into an unmagnetized ambient plasma, a shock forms in the nonlinear stage of the Weibel instability. As the shock shows the structures that resemble those predicted in MHD systems, we compare the results with those predicted in the MHD shocks. We also discuss the thermalization processes of the upstream flows based on the time evolutions of the phase space and the velocity distribution, as well as the wave spectra analyses.

• 대한조선학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.77-86
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• 1997

최근들어 안전하고 합리적인 구조를 설계하기 위하여 구조물의 내충돌 또는 내충격에 대한 요구와 관심이 높아지고 있는데, 이러한 문제들은 아주 짧은 시간동안에 대변형이 일어나는 비선형문제라는 특징이 있다. 구조재료는 변형속도가 빨라짐에 따라 정적인 범주에서 보이는 거동과는 달리 변형률 의존적인 거동을 보인다. 따라서 대변형 소성문제인 충돌해석 등에는 종래 사용하여 온 변형률 비의존 재료구성방정식으로는 한계가 있다. 이 논문에서는 이러한 점을 개선하기 위하여 연강의 소성거동을 잘 나타낼 수 있는 소성슬립모델을 채용하고, 비선형경화를 도입하여 변형도 적용범위를 확장한 대변형 탄소성 변형률의존 재료구성방정식을 제시하였다. 본 구성방정식의 특징으로 항복조건과 하중조건이 필요없기 때문에 계산이 간편하며, 전위밀도와 속도로써 소성을 표현하기 때문에 보다 물리적인 의미를 가지고 금속재료의 소성현상을 나타낼 수 있다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제23권5호
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• pp.375-383
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• 2002

코일을 이용한 동맥류 색전술은 동맥류 내부에 코일을 삽입하여 혈류 유동의 정체를 유도하여 혈전을 형성시키므로 동맥류를 폐색하는 방법이다. 코일을 이용하여 동맥류를 부분 폐색할 경우 동맥류의 폐색 위치에 따라 동맥류 내부의 유동 특성이 변하며, 이는 동맥류 내부의 현전 형성에 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 내경 동맥에서 발생한 측방 동맥류에 코일로 인한 부분 폐색이 발생할 경우, 부분 폐색 위치 및 내경 동맥의 곡률 반경의 변화에 따른 동맥류 내부 혈류 유동의 변화를 생체외 모델 실험을 이용하여 측정하여, 효율적인 동맥류 폐색 위치를 제시하고자한다. 내경동맥에서 발생한 측방 동맥류 내부에 코일을 동맥류 천정 근위부, 천정 원위부, 목 근위부 및 목 원위부에 각각 삽입하여 폐색 위치가 다른 모델을 제작하여, 입자영상속도계를 이용하여 속도장을 측정하였다. 동맥류 주머니의 원위부 폐색은 근위부 폐색에 비해 동맥류 내부고의 유입되는 유동이 적었으므로 동맥류 원위부 폐색이 혈전의 형성 및 동맥류 색전에 효율적임을 나타냈다. 동맥류 목 원위부 폐색은 천정 원위부 폐색에 비해 동맥류 내부로 혈류 유입을 효율적으로 차단하였으므로, 목 원위부 폐색이 동맥류 색전에 가장 효율적인 위치임을 알 수 있었다.

• 한국항해항만학회지
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• 제34권5호
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• pp.331-336
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• 2010

원형실린더가 균일한 유입유동에서 자유수면 으로부터 깊이를 달리했을 경우 박리점, 경계층 및 칼만 와열의 주기 등의 변화로 인하여 시스템 전체 에너지에 변화를 초래한다. 본 연구에서는 원형실린더의 침수 깊이를 변화시키며 $Re=1.0{\times}10^3$에서 유동장을 계측하였다. 2차원 그레이 레벨 상호상관 PIV기법을 이용하여 원형실린더 주위의 유동특성을 알아보기 위하여 상호 비교하는 방법을 적용하였다. 자유수면의 점성과 마찰에 의해 발생하는 원형실린더 주변유동은 경계층을 변화시키고 후류유동에 교란을 일으킨다. 특히, 몰수체의 깊이가 d=1.0D의 경우에 있어서 경계층의 변화가 후류로 길게 형성되었다. 원형실린더의 깊이가 d=1.5D에서부터 자유수면의 영향이 감소하고 칼만 와열이 발달하였다.