한국형 플라스틱 배기시스템의 안전성 평가에 관한 연구

예아란(A-Ran Ye),최경석(Kyoung-Suhk Choi),이창석(Chang-Suk Lee) 한국가스학회 2018 한국가스학회 학술대회논문집 Vol.2018 No.5

곡면상에 설치된 열린 공동을 지나는 천음속/초음속 유동에 관한 연구 (I)

예아란(A Ran Ye),Rajarshi Das,김희동(Huey Dong Kim) 대한기계학회 2015 大韓機械學會論文集B Vol.39 No.3

공동유동은 종래 많은 연구가 수행되었으나 대부분의 연구는 공동 상류의 압력구배가 없는 수평면 상에 위치한 공동 유동에 대한 연구가 수행되어 왔으며, 실제 공학적 응용에서 나타나는 곡면 벽상에 위치한 공동 유동에 대한 연구는 거의 수행되지 않고 있다. 일반적으로 곡면 벽상에 위치한 공동유동에는 원심력이 작용하여 종래의 공동 유동 연구결과와 상이한 유동특성을 가질 것으로 판단되나, 이러한 데이터는 지금까지 보고되지 않았다. 본 연구에서는 곡면 벽상에 설치한 공동 유동을 수치해석법으로 조사하여 곡면의 곡률반경 및 유동의 마하수가 천음속 및 초음속 공동유동의 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 그 결과 곡면의 곡률반경이 작아질수록, 유동의 마하수가 증가할수록, 공동내부에서 발생하는 피크압력의 크기는 증가하였으며 공동으로 인한 전압력손실 증가한다는 것을 확인할 수 있다. Investigations into cavity flows have been conducted for decades now, most of them being about zeropressure-gradient flows entering a cavity on a straight wall. However, the flow over curved walls in real-life situations has not been fully investigated. As cavity flows on curved walls exert centrifugal force, these walls are likely to possess different features from straight walls. To verify this possibility, this study investigated cavity flows on curved walls. Using numerical method, the effect of two variables, namely, radius of curvature on a curved wall and inlet Mach number, were investigated for subsonic and supersonic cavity flows. The result demonstrates that the value of the peak pressure generated inside the cavity increases with the decrease in the radius of curvature on a curved wall or an increase in the inlet Mach number. The total pressure loss in the cavity also results in an increase in the cavity drag.

곡면 벽을 지나는 고아음속 공동 유동에서 발생하는 압력 진동에 관한 연구

예아란(A Ran Ye),이익인(Ik In Lee),김정수(Jeong Soo Kim),김희동(Heuy Dong Kim) 한국추진공학회 2016 한국추진공학회지 Vol.21 No.1

종래, 직선벽상의 공동에서 발생하는 유동에 대한 많은 연구가 수행되어 왔다. 그러나 실제 공학적 응용에서 빈번하게 접하게 되는 곡선벽상의 공동 유동에 대한 연구는 찾아보기 드물다. 이러한 곡선벽상에서는 강한 원심력의 효과가 발생하여 공동 유동에 영향을 미치게 되므로, 종래 직선 벽에서 발생하는 공동 유동과는 그 특성이 다를 것으로 예상되나, 이에 대한 구체적인 정보는 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 유동의 마하수가 0.4에서 0.8까지의 고아음속 유동조건에서 곡선 벽 위의 공동 유동장을 수치해석적 방법으로 조사하였으며, 공동의 세장비(L/H)는 3.0으로 고정하였으나, 곡면의 곡률반경을 변화시켰다. 그 결과 곡선 벽의 공동에서 발생하는 압력진동이 직선 벽에 비하여 더 크며, 곡면의 곡률반경이 공동내부에서 발생하는 비정상 유동특성에 큰 영향을 미친다는 것을 알았다. A considerable amount of researches has been performed to investigate the flow characteristics produced in the cavity system over straight wall. However, many practical applications of the cavity flows are found on curved walls, which are strongly subject to the centrifugal force effects. No work has been made on the cavity flows on the curved wall to date. In the present study, a computational fluid dynamics method has been applied to investigate the cavity flows over curved walls at Mach numbers in range of 0.4 to 0.8. The aspect ratio of the cavity was fixed at L/H=3, but the radius of curvature of the curved wall is changed in considering the real engineering practice. The results reveal that the pressure oscillations in the curved walls are stronger than those in the straight wall. It is found that the ratio of curvature of the curved wall significantly affects the unsteady flow characteristics inside the cavity.

와류실의 온도 분리 현상에 대한 연구

예아란(A Ran Ye),Zhang Guang,김희동(Heuy Dong Kim) 대한기계학회 2014 大韓機械學會論文集B Vol.38 No.9

와류실은 압축된 공기를 이용하여 고온과 저온 가스로 분리할 수 있는 단순한 장치로, 차세대 새로운 열교환기로 각광받고 있으나, 와류실 내부에서 발행하는 물리적 유동특성에 대해 아직까지 많이 알려지지 않았다. 본 연구에서는 온도 분리 현상을 조사하기 위해 실험 및 수치해석을 수행하였다. 공급 압력에 따른 온도 변화를 측정하기 위하여 다수의 압력 및 온도 센서를 사용하였으며, CFD 기법을 적용하여 3차원 비정상 압축성 유동장을 조사하였다. 연구를 통해 온도 분리 현상은 점성일과 밀접한 관계가 있는 공급 압력과 와류실의 직경에 영향을 받았으며, 와류실에서 발생하는 온도분리 현상은 압력구배파의 개념으로 확증할 수 없었다. A vortex chamber is a simple device that separates compressed gas into a high-temperature stream and a low-temperature stream. It is increasing in popularity as a next-generation heat exchanger, but the flow physics associated with it is not yet well understood. In the present study, both experimental and numerical analyses were performed to investigate the temperature separation phenomenon inside the vortex chamber. Static pressures and temperatures were measured using high-sensitivity pressure transducers and thermocouples, respectively. Computational fluid dynamics was applied to simulate 3D unsteady compressible flows. The simulation results showed that the temperature separation is strongly dependent on the diameter of the vortex chamber and the supply pressure at the inlet ports, where the latter is closely related to the viscous work. The previous concept of a pressure gradient wave may not be a reasoning for temperature separation phenomenon inside the vortex chamber.

곡면 벽을 지나는 초음속 비정상 공동 유동에 관한 수치해석적 연구

예아란(A Ran Ye),Rajarshi Das,김희동(Heuy Dong Kim) 한국가시화정보학회 2015 한국가시화정보학회 학술발표대회 논문집 Vol.2015 No.5

곡면상에 설치된 열린 공동을 지나는 천음속/초음속 유동에 관한 연구 (Ⅱ)

예아란(A Ran Ye),Rajarshi Das,김희동(Huey Dong Kim) 대한기계학회 2015 大韓機械學會論文集B Vol.39 No.6

공동유동에 관한 연구는 공동시스템에서 발생하는 소음/진동 문제로 인하여 많은 연구가 이루어졌으며, 현제 항공우주 산업의 급속한 발전과 더불어 다양한 공학적 장치에 적용되고 있다. 하지만, 실제 공학적 응용에서 많이 적용되는 곡면 벽상에 설치한 공동유동에 관한 연구에 대해서는 거의 수행되지 않았다. 본 연구에서는 곡면벽상에 설치한 공동유동의 특성을 조사하기 위해 수치계산을 수행하였으며, 곡면의 곡률 반경의 비(L/R) 및 입구 유동의 마하수를 변화시켜, 천음속/초음속 공동유동에서 발생하는 압력진동을 조사하였다. 그 결과 곡면에 부착된 공동유동의 경우 와류의 상호작용으로 인한 압력 교란을 완화시켰으나, 압력 진동의 진폭을 증가시켰으며, 또한 마하수가 증가함에 따라 압력 진동의 진폭이 증가하였다. 주파수 분석 결과, 곡관의 무차원 진동수는 직관에 비해 낮은 값이 측정되었으며, 또한 Rossiter의 실험값에 비해 낮은 값을 가졌다. Investigations into cavity flows have been conducted for noise and vibration problems that arise in cavity systems. Cavity systems have been applied in engineering devices and have undergone rapid development in the aerospace industry. Meanwhile, to the author"s best knowledge, the cavity on a curved wall has been seldom studied. The present work is conducted to study the flow physics of a cavity mounted on a curved wall. Numerical analysis is performed to investigate the cavity flow. Two variables of sub- and supersonic cavity flows were considered: the radius of curvature of the curved wall (L/R) and the inlet Mach number. The results show that the uniform vortex generated by the cavity flow on the curved wall stabilize the pressure fluctuation as time passes. As the inlet Mach number increases, the pressure fluctuation amplitude increases. The results obtained from the curved wall are compared with those from a straight wall using Rossiter"s formula. The Strouhal number of the curved wall is lower than that of the straight wall. Lower Strouhal numbers have been obtained in the present computational fluid dynamics (CFD) results than in the theoretical results using Rossiter"s formula.

곡면 벽을 지나는 고아음속 공동 유동에 관한 수치해석적 연구

예아란(A Ran Ye),Rajarshi Das,김희동(Heuy Dong Kim) 한국추진공학회 2016 한국추진공학회지 Vol.20 No.1

Most of the work has been done till now focused on flows over wall mounted cavities in a straight wall where the incoming flow is uniform. However, the investigation on such kind of flow over a cavity mounted on the curved walls has been seldom reported in the existing literatures. In the present study, the numerical analysis was performed to investigate the cavity flow mounted on the curved walls. The effects of wall shape, the curvature radius and the flow Mach number, were investigated for high-subsonic flows. The results show that the static pressure of cavity floor increases as the L/R increases. This effect is found to be more significant when the flow Mach number is higher. The cavity drag for the curved walls are higher as compared with that of straight wall.

공동의 종횡비에 따른 곡면 벽상에 설치된 초음속 공동유동

예아란(A Ran Ye),Rajarshi Das,김희동(Heuy Dong Kim) 대한기계학회 2014 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2014 No.11

The conventional cavity flow physics has been well studied through many experimental or computational works. The majority of previous studies were installing the cavity on a straight wall. Meanwhile, the cavity on a curved wall has been seldom studied to author’s best knowledge. The present study is carried out to study the flow physics of the cavity which is deployed on a curved wall. In this study, the numerical analysis was performed to investigate the cavity flows using the unsteady compressible two-dimensional Reynolds-Averaged Navier-Stokes (URANS) equations with standard k-w turbulence model. Computational results were obtained in terms of the curvatures of flow channel (L/R) at 0, 0.11, the cavity length-depth ratios (L/H) at 4, 10, 16, and the freestream Mach numbers at 1.4, 1.8. Based on the Sound Pressure Level (SPL) analysis of the pressure variation at the cavity central wall, the frequencies are analyzed and compared with the results of Rossiters mode. Results show that the pressure coefficient on curved wall increases as inlet Mach number increases. In the cases of L/H=10 and L/H=16, low Strouhal Number is obtained in the oscillation for cavities on the curved wall.

볼텍스 챔버의 온도 분리 현상에 대한 연구

예아란(A Ran Ye),Zhang Guang,김희동(Heuy Dong Kim) 대한기계학회 2013 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2013 No.12

A great deal of research has been made to investigate the energy separation mechanism in vortex tube and its engineering applications. Recently, vortex chamber is being received much attention because of its structural simplicity and better performance of the temperature separation, compared with the previous vortex tubes. In the present study, both experimentation and numerical analysis have been carried out to investigate the energy separation inside a vortex chamber which has 4 tangential inlet ports and 1 central exit port on a cylindrical chamber. Static pressures and temperatures at several points inside the vortex chamber were measured using high-sensitive pressure transducers and thermocouples. CFD work has been applied to simulate the 3-D unsteady compressible flows inside the vortex chamber. The results obtained show that the diameter of vortex chamber and the supply pressure at the inlet ports considerably affect the temperature separation, which is closely related to the viscous work of the swirling flow inside vortex chamber. The previous concept of pressure gradient wave may not be a reasoning for temperature separation phenomenon inside the vortex chamber.

플라스틱 배기시스템의 핵심부품 성능시험에 관한 연구

예아란(A-Ran Ye),최경석(Kyoung-Suhk Choi),이창석(Chang-Suk Lee),이순걸(Sun-Geol Lee) 한국가스학회 2017 한국가스학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.5