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2자유도 진동계에 관한 이론적 고찰 및 진동흡진기로의 응용
장선준,정형조,Jang, Seon-Jun,Brennan, M.J.,Rustigh, E.,Jung, Hyung-Jo 한국전산구조공학회 2009 한국전산구조공학회논문집 Vol.22 No.4
본 연구에서는 회전 및 병진 자유도를 갖는 2자유도 진동계의 동적 특성을 다루었다. 강체의 관성모멘트를 새로운 기계 요소인 이너터로 모델링한 뒤 동강성법을 이용하여 2자유도 진동계의 등가모델을 구하였다. 이때 이너터의 크기에 따라 진동계의 동적특성이 결정되는 것을 보였다. 2자유도 진동계를 진동 흡진기로서 단일 모우드 소거에 적용하였을 경우의 흡진기 설계방법론을 구하였다. 비감쇠 진동흡진기의 경우 해석적인 방법론을 제시하였고, 하나의 감쇠기가 존재하는 경우 고정점법을 적용한 방법론을 소개하였다. 수치 예를 통해서 제시된 방법론을 검증하였다. In this paper, the dynamic characteristic of vibrating system which has translational and rotational degrees of freedom is studied. The moment of inertia of the system is modeled here as the inerter and the equivalent model to the system is proposed using dynamic stiffness method. It is shown that the size of inerter plays a major role to determine the dynamic characteristic of the system. This two degree of freedom system(DOF) is applied as a dynamic vibration absorber(DVA) to the elimination of single peak of main body. The solution for the undamped DVA is presented in analytical form while the damped DVA is designed using fixed point theory. The numerical examples are presented for verifying the methods.
스프레이 열전달을 이용한 저온도차 스털링 엔진의 실험적 개념 연구
장선준(Seon-Jun Jang),이윤표(Yoon-Pyo Lee),심규호(Kyuho Sim) 대한기계학회 2014 大韓機械學會論文集B Vol.38 No.6
본 연구는 스프레이 열전달을 이용한 저온도차 스털링 엔진의 실험적 개념 연구를 제시한다. 스프레이 열교환기는 노즐을 통하여 엔진 작동 공간에 직접 물을 분사함으로써 엔진 성능을 저해하는 불용공간을 최소화하고 열전달 효율을 높였다. 직접 구현된 실험 스털링 엔진의 실증 실험은 운전 시점의 기동 특성, 정상 상태의 운전 특성, 엔진의 출력 특성에 대하여 진행하였다. 실험 결과, 열수 유량 증가에 대하여 엔진 기동 시 작동 최소 온도는 감소한 반면, 고온부 온도와 고온부-저온부 온도차는 대체로 일정하였다. 정상 상태 운전의 경우 열수 온도 및 유량 증가에 대하여 작동 주파수는 증가하였다. 엔진 출력은 열수 온도 및 유량 증가에 따라 사이클당 일 및 작동 주파수 증가로 인하여 증가하였다. 본 연구에서 구현된 실험 스털링 엔진은 열수 유량 30 ml/min, 열수 온도 65°C, 고온부-저온부 온도차 6°C 이상에서 엔진 출력 0.05W 수준으로 안정된 기동 및 운전 특성을 보였으며, 향후 출력 증가 및 다양한 적용 연구를 지속할 계획이다. This paper presents the results of an experimental feasibility study on low-temperature differential Stirling engines with water spray heat transfer. The water spray enhances the efficiency of the heat transfer from heat sources to the engine and reduces the performance degeneration due to the dead volumes of conventional heat exchangers. A test Stirling engine was developed and an experiment was conducted to determine the characteristics for the initial start-up, steady-state operation, and power output for various flow rates and temperatures of hot supply water. The test results showed that larger flow rates led to reductions in the minimum working temperature of the hot water at start-up. During a series of steady-state operations, higher flow rates and temperatures increased the working speed. Furthermore, the work per cycle and power output were also increased. Eventually, the test Stirling engine had a power level of 0.05 W. Based on this, further research will be conducted to obtain a higher power output and investigate various applications.
장선준(Jang, Seon-Jun),심규호(Sim, Kyuho),이윤표(Lee, Yoon-Pyo) 한국소음진동공학회 2013 한국소음진동공학회 논문집 Vol.23 No.7
The dynamic characteristics of a free-piston stirling engine(FPSE) with regard to the working frequency is investigated from theoretical and experimental studies. The FPSE is modeled as a two degree-of-freedom linear vibration system. A theoretical expression on the working frequency is derived from the instability condition for self-excitation based on the linear vibration model. A ${\gamma}$-type free-piston stirling engine is fabricated for experimental studies, and its working frequency is measured on various heater temperatures. Comparisons between the theoretical and experimental results reveal that the working frequency of the test FPSE depends on both the temperature of the compression space and the temperature difference between the expansion and compression spaces.