플라즈마에 의한 초음속 유동 변화 해석

박슬기(Sulki Park),조형희(Hyung Hee Cho),송지운(Jiwoon Song) 한국추진공학회 2009 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.5

본 연구에서는 플라즈마에 의한 초음속 유동장의 변화를 수치해석을 이용하여 분석하였다. 플라즈마의 방향을 유동에 평행한 방향과 가로지르는 방향 두 가지 경우에 대한 해석을 통하여 플라즈마가 초음속 유동장의 방향과 유동의 속도 변화에 주는 영향을 알아보았다. 해석 결과 전기장의 크기와 공간별 차이에 따라서 유동장의 방향 및 속도 변화가 다르게 나타났다. 전기장의 방향에 따라 전자가 유동장과 같은 방향으로 가속되는 경우 유동의 속도가 증가하였으며, 반대인 경우에는 유동의 속도가 감속된다는 것을 확인할 수 있었다. A numerical analysis of the effect of plasma on flow characteristics in supersonic flow is studied. It is shown that change of direction and velocity magnitude of flow is appeared different in relative direction of plasma and fluid flow. The case of that direction of electrons, which are same with flow direction, the flow is accelerated, and the case of opposition, the flow is decelerated.

GOSAT으로 추적된 동북아시아 이산화탄소 유동방향의 계절별 비교평가

최진호,엄정섭 대한공간정보학회 2012 Spatial Information Research Vol.20 No.5

This study intends to evaluate the seasonal flow direction of carbon dioxide in Northeast Asia by using GOSAT, the first Greenhouse Observing SATellite, in an attempt to overcome costly, laborious and time consuming ground observation which has been frequently pointed out in existing studies. For this purpose, missing values were supplemented by applying the Kriging interpolation and the overall flow direction of carbon dioxide was determined through anisotoropy semi-variogram. As a result, it was found that the overall spatial distribution of carbon dioxide in Northeast Asia varies depending on the latitude, and that carbon dioxide mainly flows southeast or east in spring, autumn and winter, but northeast or north in summer. Similar to the flow of monsoons in Northeast Asia, these results show that carbon dioxide flows mainly from the west to the east, which proves that carbon dioxide discharged from China is influencing even the Korean Peninsula and Japan. However, as the flow of carbon dioxide varies depending on a variety of factors such as artificial sources, plant respiration, and the absorption and discharge of the ocean, follow-up studies are requested to evaluate such variables and the correlations. 본 연구는 그동안 이산화탄소의 유동 방향 연구에서 지적된 지상관측자료의 시·공간적 제약성을 극복하고자, 최초의 온실가스 측정 전용 위성인 GOSAT을 활용하여 동북아시아 지역의 계절별 이산화탄소의 유동 방향을 평가하고자 하였다. 이를 위해 크리깅 분석을 적용하여 결측값을 보완하고, 이방성 베리오그램을 통해 전체적인 이산화탄소의 유동 방향을 결정하였다. 그 결과 동북아시아의 이산화탄소 공간적 분포 양상은 위도대에 일치하는 변화추세를 확인할 수 있었으며, 계절별 유동성은 봄, 가을, 겨울의 경우 남동쪽 및 동쪽으로 유동되는 이산화탄소가 주를 이루어 나타났으며, 여름에 경우 북쪽 및 북동쪽으로 이동하는 흐름이 나타났다. 이러한 결과는 동북아시아 지역에서 나타나는 계절풍과 유사한 흐름으로 주로 서에서 동으로 이동되는 경우가 주를 이루고 있음을 알 수 있으며, 이는 중국에서 배출된 이산화탄소가 한반도와 일본까지 영향을 미치고 있음을 확인할 수 있다. 그러나 이산화탄소의 유동은 인위적 배출원과 식생의 호흡, 해양의 배출과 흡수 등의 다양한 요인과 결부되어 달라지기 때문에 이산화탄소 유동에 개입되는 다양한 변수와 상관성을 평가하는 후속연구가 필요할 것으로 사료된다.

GOSAT으로 추적된 동북아시아 이산화탄소 유동방향의 계절별 비교평가

최진호,엄정섭,Choi, Jin Ho,Um, Jung-Sup 한국공간정보학회 2012 한국공간정보학회지 Vol.20 No.5

This study intends to evaluate the seasonal flow direction of carbon dioxide in Northeast Asia by using GOSAT, the first Greenhouse Observing SATellite, in an attempt to overcome costly, laborious and time consuming ground observation which has been frequently pointed out in existing studies. For this purpose, missing values were supplemented by applying the Kriging interpolation and the overall flow direction of carbon dioxide was determined through anisotoropy semi-variogram. As a result, it was found that the overall spatial distribution of carbon dioxide in Northeast Asia varies depending on the latitude, and that carbon dioxide mainly flows southeast or east in spring, autumn and winter, but northeast or north in summer. Similar to the flow of monsoons in Northeast Asia, these results show that carbon dioxide flows mainly from the west to the east, which proves that carbon dioxide discharged from China is influencing even the Korean Peninsula and Japan. However, as the flow of carbon dioxide varies depending on a variety of factors such as artificial sources, plant respiration, and the absorption and discharge of the ocean, follow-up studies are requested to evaluate such variables and the correlations. 본 연구는 그동안 이산화탄소의 유동 방향 연구에서 지적된 지상관측자료의 시 공간적 제약성을 극복하고자, 최초의 온실가스 측정 전용 위성인 GOSAT을 활용하여 동북아시아 지역의 계절별 이산화탄소의 유동 방향을 평가하고자 하였다. 이를 위해 크리깅 분석을 적용하여 결측값을 보완하고, 이방성 베리오그램을 통해 전체적인 이산화탄소의 유동 방향을 결정하였다. 그 결과 동북아시아의 이산화탄소 공간적 분포 양상은 위도대에 일치하는 변화추세를 확인할 수 있었으며, 계절별 유동성은 봄, 가을, 겨울의 경우 남동쪽 및 동쪽으로 유동되는 이산화탄소가 주를 이루어 나타났으며, 여름에 경우 북쪽 및 북동쪽으로 이동하는 흐름이 나타났다. 이러한 결과는 동북아시아 지역에서 나타나는 계절풍과 유사한 흐름으로 주로 서에서 동으로 이동되는 경우가 주를 이루고 있음을 알 수 있으며, 이는 중국에서 배출된 이산화탄소가 한반도와 일본까지 영향을 미치고 있음을 확인할 수 있다. 그러나 이산화탄소의 유동은 인위적 배출원과 식생의 호흡, 해양의 배출과 흡수 등의 다양한 요인과 결부되어 달라지기 때문에 이산화탄소 유동에 개입되는 다양한 변수와 상관성을 평가하는 후속연구가 필요할 것으로 사료된다.

충돌제트에서의 횡방향 유동 감소를 위한 파형 구조의 유동 및 열전달에 관한 연구

황병조(Byeong Jo Hwang),김선호(Seon Ho Kim),주원구(Won Gu Joo),조형희(Hyung Hee Cho) 대한기계학회 2017 大韓機械學會論文集B Vol.41 No.5

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. Impingement jets have been applied in a wide variety of fields as they provide significantly high heat transfer on the impingement-jet stagnation zone. However, the crossflow in an impingement chamber developed by spent wall jets can disrupt and deflect the downstream jets in the array, leading to a decrease in the cooling performance of an array of impingement jets. A numerical analysis is made of the fluid flow and heat transfer characteristics in a corrugated structure that traps the spent air in the corrugations between impingement jets and reduces crossflow effects on downstream jets. All computations are performed by considering a three-dimensional, steady, and incompressible flow by using the ANSYS-CFX 15.0 code. The effects of the configuration parameters of the corrugated structure on crossflow reduction of the array of impingement jets are presented and discussed.

고체 입자와 유동방향 변환에 의한 로켓 모터 내 음향 감쇠에 대한 고찰

김태진(Taejin Kim),성홍계(Hong-Gye Sung),서성현(Seonghyeon Seo) 한국항공우주학회 2015 韓國航空宇宙學會誌 Vol.43 No.9

본 논문은 고체 로켓 모터 연소실 내의 연소과정 중 발생하는 연소 불안정 현상을 억제하는 여러 요소들 중 입자에 의한 감쇠와 유동방향 변환 감쇠에 대한 선행연구의 연구결과를 정리 분석하였다. 입자에 의한 감쇠는 연소실 내에서 발생하는 고주파 연소불안정을 억제하는데 있어 가장 효과적이며 입자의 직경과 질량 분율에 영향을 받는다. 한편 입자에 의한 감쇠에 비해 적은 감쇠량을 갖는 유동방향 변환 감쇠는 추진제의 구조에 따라 변하며, 추진제 표면에서 생성된 와도를 고려한다면 펌핑에 의한 증폭을 고려해야한다. 그러나 추진제의 형상이 원통형일 경우 유동방향 변환 감쇠와 펌핑에 의한 증폭의 크기는 같아지고 상쇄가 일어나 연소 안정성을 보다 쉽게 평가할 수 있다. This paper includes summarization and analysis of previous research results on acoustic attenuation due to particles and flow turning in rocket motors among various damping parameters. Particle damping is the most effective mechanism in suppressing high-frequency combustion instabilities occurring in rocket combustion chambers, which is dependent on the size and the mass fraction of particles. Relatively weak attenuation by flow turning compared to particle damping depends on the geometry of propellant and a combustion chamber. Pumping driving effects need to be taken into account when realizing vorticity generation on the propellant surface. However, its driving effects become cancelled out by flow turning loss when the propellant geometry is cylindrical.

촉매 변환기의 내부 유동장 측정 CFD 해석과 비교

유성출(Seoung-Chool Yoo),장성국(Sung-kuk Jang) 대한기계학회 2014 大韓機械學會論文集B Vol.38 No.3

촉매 변환기의 효율은 촉매 물질이 포함되어 있는 하니콤 브릭 입구의 유동장 분포와 밀접한 관계가 있다. 하니콤 브릭 표면의 유동장 분포가 균일하지 않으면 시스템의 전환 효율이 감소하고 균일한 유동장 분포를 갖는 촉매 변환기에 비해 크기가 커져 제작비용도 증가한다. 따라서 촉매 변환기의 내부 유동 해석은 매우 중요하다. 본 연구에서는 변환기 내부 하니콤 브릭 사이부분과 2번째 하니콤 브릭 출구부분의 유동분포를 단축을 따라 37.8 l/s 와 94.4 l/s 유동영역에서 측정하였다. 또한, 자동차 제작사에서 이루어진 전산해석 결과를 측정 결과와 비교하여 실험적으로 검증하였다. 하니콤 브릭 사이부분의 v-속도분포 측정은 다소 변화하는 유동패턴이 형성되는 것을 보여주지만 입구 반대쪽 벽 부근영역에서 음의 유동장이 형성되고 음의 속도는 감소하여 중심 부근에서는 정체현상을 보이고 계속 입구 쪽까지 지속되는 것을 보여준다. 대부분의 속도 값에서 전산해석 결과는 측정치에 비하여 크게 나타났다. The efficiency of a catalytic converter depends on the flow distribution across a system"s chemically active substrate. If irregularities or non-uniform flow patterns exist, the system"s conversion efficiency decreases, whereas the manufacturing cost increases. Therefore, it is important to analyze the internal flow of a catalytic converter. In this study, flow pattern measurements along the minor axis were recorded at the mid and exit planes of a ceramic honeycomb catalytic converter at flow rates of 37.8 l/s and 94.4 l/s. Flow distributions of the measurement plans were compared with an automotive company"s computed velocity profiles. Measurements along the minor axis showed uneven velocity profiles. The v-velocity components between the honeycomb bricks were small but somewhat erratic opposite the intake side of the converter, however, they became flatter in measurements recorded near the intake entrance. For almost all velocity values, the computer model suggested velocities greater than the measured values.

차단구조가 적용된 파형 배열충돌제트의 유동 및 열전달 특성

조형희,배성호,김선호,손호성,김태현 대한기계학회 2023 大韓機械學會論文集B Vol.47 No.5

Impingement jet cooling is a method to obtain high heat transfer performance by injecting coolant on the target surface. A cooling method that secures high heat transfer performance over a large area by arranging multiple impingement jets is called an array impingement jet. However, since the coolant injected from the holes arranged in a certain direction impinge with the target surface and exit through the outlet formed downstream, a cross-flow is generated, which results in a degradation of cooling performance. Recently, corrugated structures have been studied to overcome the degradation of heat transfer performance due to cross-flow. In this study, a block-off structure was applied to the corrugated structure for more effective cross-flow reduction. The block-off structure serves to minimize the degradation of heat transfer performance due to cross-flow by forcibly moving coolant to the corrugated structure. The numerical analysis was performed to investigate the flow and heat transfer characteristics of the array impingement jet with the corrugated structure and block-off structure. With the block-off structure, it was confirmed that the thermal performance was improved by about 5% compared to the existing geometry. 충돌제트 냉각은 냉각 대상면에 제트 형태의 냉각 유체를 분사하여 국소적으로 높은 열전달 성능을 얻는 냉각 방식이다. 이러한 충돌제트를 다수 배열하여 넓은 면적에서 높은 열전달 성능을 확보하는 냉각 방식을 배열충돌제트라 한다. 하지만 일정한 방향으로 배열된 충돌제트에서 분사된 냉각 유체들은 냉각 대상면에 충돌 후 하류에 형성되어 있는 출구로 빠져나가려 하기 때문에 횡방향 유동이 생성되고 이는 하류에서 냉각성능이 저하되는 결과를 가져온다. 이를 개선하기 위해 최근 횡방향 유동이 이동할 수 있는 공간을 확보한 파형 배열충돌제트가 연구되고 있다. 본 연구에서는 더욱 효과적인 횡방향 유동의 감소를 위하여 파형 배열충돌제트에 차단 구조를 적용하였고, 이는 냉각 유체가 냉각 대상면에 충격 후 파형구조로 강제로 이동하게 함으로써 횡방향 유동으로 인한 열전달 감소현상을 최소화시키고자 하였다. 수치해석을 통해 차단구조가 적용된 파형 배열충돌제트 형상에 따른 열전달 및 유동 특성을 분석하였고, 차단구조가 설치된 결과에서 기존대비 약 5%가 향상된 열효율이 나타나는 것을 확인하였다.

축방향 유입과 반경방향 유출이 있는 회전용기 내의 유동해석

박준상(Jun Sang Park),손진국(Jin Gug Sohn) 한국가시화정보학회 2011 한국가시화정보학회지 Vol.9 No.1

An investigation has been made of a viscous incompressible flow in a circular cylindrical tank. The flow is driven by the spinning bottom disk of tank together with/without central injection and radial uniform-ejection through the sidewall. Numerical solutions of steady and unsteady flows to 3-dimensional Navier-Stokes equation were obtained for several cases of injection strength. In a moderate flow rate of injection, the mass transfer occurs through the boundary layers but, as the flow rate increases, the inner region far from the container walls takes part in mass transfer.

초음속 노즐 출구에 비대칭적으로 설치한 램프 탭의 성능 연구

김경련(Kyoung-Rean Kim),고재명(Jae-Myoung Ko),박종호(Jong-Ho Park) 한국항공우주학회 2007 韓國航空宇宙學會誌 Vol.35 No.10

추력방향제어는 발사 직후 비행체를 임의의 방향으로 급선회해야 할 경우에 초음속 노즐의 배출가스 방향을 조절하여 측력과 모멘트를 형성시키는 방법이다. 본 연구에서는 압축공기를 이용한 비 연소시험으로 초음속유동 시험장치를 이용하여 기계적 편향판인 램프 탭의 설치위치에 따라 성능연구를 수행하였다. 밀도변화에 따라 유동장을 관찰할 수 있는 쉬리렌 장치를 이용하여 램프 탭 내부에서 발생하는 유동장 구조와 경사충격파의 위치 등을 가시화하였다. 아울러 각 방향에 작용하는 제어 힘, 추력손실 및 표면 압력 분포 등을 도시ㆍ분석하였다. Thrust vector control(TVC) is the method which generates the side force and moment by controlling the exhausting gas directly from the supersonic nozzle to change the trajectory of a missile quickly. In this paper, performance study on the tapered ramp tabs asymmetrically installed in the supersonic nozzle exhaust for the thurst vector control has been carried out using the supersonic cold flow system. To study the shock wave structure and location of the oblique shock wave produced by the ramp tab, the flow field visualization using the schlieren system is conducted. This paper provides the thrust spoilage, three directional forces and moments and distribution of surface pressure on the region enclosed by the tapered ramp tabs.

평균양방향 유동 튜브를 이용한 대구경 유량계 개발

강경호(Kyoung-Ho Kang),윤병조(Byung-Jo Yun),어동진(Dong-Jun Euh),백원필(Won-Pil Baek),유선봉(Sun-Bong Yu) 대한기계학회 2006 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2006 No.6

An advanced flow meter applicable to large diameter piping system was developed using the average BDFT(Bidirectional Flow Tube). This flow meter can be used to measure the flow rate of discharged gas having fine floating particles in the stack of the chemical reactor and the large-sized boiler. Also it can be applied to the large-sized industrial piping system having flow of oil without structural instability. As a first step of commercialization, we designed and manufactured the flow meters which are applicable to piping system having diameter of 200㎜ and 500㎜. The calibration test results indicated that this flow meter has linaerity within 0.5% in the Re number range of above 10,000 where is meaningful in terms of application.