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서종범,변기원,홍선기,이호생,한상조 한국동력기계공학회 2023 동력시스템공학회지 Vol.27 No.6
In this study, our primary objective is to optimize a turbine employed in an Organic Rankine Cycle (ORC) system that harnesses waste heat from a ship. Traditional optimization methods are known to be time-consuming and expensive. To streamline a more practical optimization approach, we have leveraged design of experiment, machine learning, and Latin hypercube sampling. Our experimental design involves varying turbine geometries under different conditions and subsequently creating a machine learning model using the results derived from computational fluid dynamics simulations. Through the utilization of these methodologies, we have succeeded in achieving a turbine that surpasses the turbine isentropic efficiency obtained at the initial design point by 1.3% point.
Supersonic turbine stator design using dense gas with numerical method
서종범,한상조 대한기계학회 2017 JOURNAL OF MECHANICAL SCIENCE AND TECHNOLOGY Vol.31 No.9
In recent years, interest in renewable energy as a substitute for power generation using coal has increased. As a next-generation power system, the Organic Rankine cycle (ORC) system, which requires a multi-stage turbine or a supersonic turbine to generate a high power, has been shown to have high potential for such uses. In this paper, a dense gas is chosen as a working fluid and a supersonic nozzle is designed for a supersonic turbine with advantages in terms of cost, power density and layout. Two stators are designed using the Method of characteristics (MOC) for air and dense gas. To validate the numerical model, the nozzle designed for the air is compared to that of a PIV experiment from the open literature, and the results indicate a reasonable agreement. The nozzle for the dense gas is different as that needed for air. Therefore, the modified MOC is applied based on a polytropic assumption. In conclusion, an estimation of the performance is implemented with loss coefficients for a different number of blades. The number of blades is shown to be proportional to the loss coefficient. For example, the case with the biggest numbers of blades is affected the most by the shock effect that occurs at the trailing edge.
Ultrasound imaging and beyond: recent advances in medical ultrasound
서종범,김영선 대한의용생체공학회 2017 Biomedical Engineering Letters (BMEL) Vol.7 No.2
Medical ultrasound represented by ultrasound imaging is generally believed to be well-known area in research, because ultrasound imaging systems has been widely distributed and actively used in the world since the 1960s. The annual world-wide use of ultrasound imaging in practice is already over billions and all pregnant women have been screened with ultrasound in some countries, such as Germany, Norway, Iceland, and Austria for years [1]. In industry, not only portable systems were available since the early 2000s, but also wireless ultrasound imaging transducers cooperating with tablet PCs were introduced in the early 2010s. Accordingly, ultrasound in medicine has been believed relatively low-tech and obsolete research field to general audience.
Non-equilibrium 2상 유동 모델을 적용한 OTEC 터빈의 수치 해석
서종범,이호생,김현주 한국동력기계공학회 2022 동력시스템공학회지 Vol.26 No.6
탄소중립은 거부할 수 없는 시대적 사명으로 떠오르고 있다. 이를 실현하기 위해서는 재생에너지 비중을 확대해야 하며 해양에너지가 대안이 될 수 있다. 해양 에너지 중 하나인 OTEC은 해양 에너지 중 이론적인 잠재력이 가장 크다. 이 중 폐쇄형 OTEC의 경우 터빈에서 2상 유동이 발생할 수 있으며 보다 정확한 설계 및 해석을 위해서는 CFD(Computational Fluid Dynamics)로 모델링할 필요가 있다. 본 연구에서는 열역학적 평형을 가정한 Equilibrium(Eq) 모델 대신 Non-equilibrium(Non-eq) 2상 모델을 적용하였다. 그 결과를 단상, Eq 모델 및 실험 결과와 비교 분석하였다. 또한 GCI 방법을 사용하여 이산화 오류를 추정했다. CFD 시뮬레이션 결과, Non-eq 모델이 단상 및 Eq 모델에 비해 실험값과 가장 유사하였다. 정성적으로는 Non-eq 모델은 스팬방향 50%에서 속도장과 질량분율에서 약간의 차이를 보였다. 결론적으로 실제에 가장 가깝다고 추정되는 모델은 Non-Eq 모델이며, 이에 대한 근거를 정량적, 정성적으로 추정하였다.
서종범,Seo, Jong-Bum The Acoustical Society of Korea 2010 韓國音響學會誌 Vol.29 No.e2
High Intensity Focused Ultrasound (HIFU) is a noninvasive surgical method mainly targeting deeply located cancer tissue. Ultrasound is generated from an extemally located transducer and the beam is focused at the target volume, so that selective damage can be achieved without harm to overlying or surrounding tissues. The mechanism for cell killing can be combination of thermal and cavitational damage. Although cavitation can be an effective means of tissue destruction, the possibility of massive hemorrhage and the unpredictable nature of cavitational events prevent clinical application of cavitation. Hence, thermal damage has been a main focus related to HIFU research. 2D phased array transducer systems allow electronic scanning of focus, multi-foci, and anti-focus with multi-foci, so that HIFU becomes more applicable in clinical use. Currently, lack of noninvasive monitoring means of HIFU is the main factor to limit clinical applications, but development in MRI and Ultrasound Imaging techniques may be able to provide solutions to overcome this problem. With the development of advanced focusing algorithm and monitoring means, complete noninvasive surgery is expected to be implemented in the near future.
서종범(Seo, Jongbum) 한국산업응용수학회 2010 한국산업응용수학회 학술대회 논문집 Vol.5 No.2
치료 초음파는 100-10,000 ㎾att/㎠ 정도의 높은 세기의 음파를 이용하여 암세포 제거하거나 생체내의 결석을 분쇄시키는 등의 치료적 목적의 의료용 초음파 분야이다. 체외에서 생성된 음파를 인체 내에 입사시키는 형태의 치료초음파 기기들이 일반적이며, 따라서 외과적 수술 없이 치료를 할 수 있다는 점이 가장 큰 장점이다. 이러한 치료초음파 분야의 최근 연구에서는 배열 음파변환기를 활용하여 여러 개의 초점을 동시에 생성시키고 이에 따라 넓은 영역을 짧은 시간 동안 치료하는 다중 초점 기법이 연구되고 있다. 다중 초점을 구현은 선형적 파동방정식의 inverse problem 의 해를 구함으로 가능하다. 더불어 초점에 반하는 반초점을 함께 사용함으로써 치료 부위의 형성의 자유도가 향상된다. 한편, 음파의 높은 진폭에 따른 비선형적 특성은 KZK 방정식 등의 비선형 파동방정식을 기반으로 수치해석을 통하여 이루어진다. 다만, 현재까지는 임의의 형태의 음파변환기 모델을 모두 수용할 수 있으며, 동시에 계산 속도가 빠른 알고리즘이 구현되지 못하여 이에 대한 연구가 요구된다.