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초공동 유동 내 회전하는 비축대칭 캐비테이터에 대한 수치해석적 연구
임종웅(Jongwoong Lim),김성민(Seongmin Kim),이현규(Hyungyu Lee),이정수(Jungsoo Lee),조진수(Jinsoo Cho) 대한기계학회 2022 大韓機械學會論文集B Vol.46 No.1
초공동 유동에서 캐비테이터의 형상은 중요한 문제이다. 본 연구에서는 초공동 유동에서 회전하는 비축대칭 캐비테이터의 형상을 제안하고, 이때 생성되는 공동의 특징을 RANS(Reynolds-averaged Navier-Stokes) 방정식을 이용한 수치해석으로 분석하였다. 주요 변수는 캐비테이션 수와 비축대칭 캐비테이터의 회전 속도로 설정하였으며 목적 함수인 항력계수와 무차원화된 공동의 길이, 공동의 직경을 통해 회전속도에 따른 공동의 성능을 비교하였다. 연구 결과 비축대칭 캐비테이터의 회전속도가 증가할수록 항력계수가 증가하였고, 생성되는 공동의 직경과 길이가 증가하였다. 동일한 항력과 캐비테이션 수 조건에서 회전하는 비축대칭 캐비테이터는 원판형 캐비테이터보다 긴 길이의 공동을 생성하는 것을 확인했다. The shape of the cavitator is crucial in supercavitating flow. In this paper, a rotational non-axisymmetric cavitator was proposed, and the performance of the generated cavity was analyzed through computational analysis based on the Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) equations. The key variables were the cavitation number and the rotational speed of the non-axisymmetric cavitator. The non-dimensionalized diameter and length of cavity as well as the drag coefficient, which were the objective function, were compared using the rotational speed. The results showed that as the rotational speed increased, the drag coefficient of the cavitator increased, and subsequently, the cavity size increased. The rotating non-axisymmetric cavitator generated a larger cavity than the disk cavitator under the same drag force and cavitation number conditions.
캠핑용 EPA급 펠렛난로 형상에 따른 전산유동해석 비교 연구
김동주(Dongju Kim),임종웅(jongwoong Lim),구재회(Jae-hoi Gu) 한국환경에너지공학회 2023 한국열환경공학회 학술대회지 Vol.2023 No.2
여가문화의 변화와 코로나 바이 러스의 여파로 인해 캠핑에 대한 수요가 급중하고 있으며, 이로 인한 캠핑장비들이 우후축순으로 제품화되어 시장에 쏟아지고 있다. 여러 캠핑장비 중 동절기 캠핑을 위해서는 난방기구가 필수적이며, 다양한 종류의 화목난로, 석유난로 또는 펠릿난로 제품들이 시중에 판매되고 있다. 그러나 캠핑용 목적의 난로에서 배출되는 미세먼지나 CO₂ 등의 대기오염물질에 대한 규제가 없어 무분별하게 배출되고 있는 실정 이다. 일반적인 화목난로, 보일러 및 펠랫난로는 미국에너지부(DoE) 산하 미국환경보호청 (EPA) 의 대기오염물질 배출기준을 만족하는 숭인된 제품만 판매가 가능하나 캠핑용 펠릿난로는 소용량으로 해당 규제에 제외되어 있어 대기오염물질 배출허용기준을 만족하는 제품의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 EPA 배출허용기준을 수용할 수 있는 캠핑용 펠릿난로의 개발을 위해 3가지 형상의 펄렛난로 전산유동해석을 수행하여 결과를 비교하였다. 기본적인 형상 설계로는 열효율을 고려하여 로켓스토브의 형태를 따랐으며, 연소가스의 유동 흐름, 유속 분포, 압력 구배 및 온도 분포를 해석 하기 위해 ANSYS社 Fluent를 Solver로 사용하였다. 본 전산유동해석 결과를 바랑으로 캠핑용 펠렛난로의 최적 설계 형상을 제안하였으며, 추후 시제품의 테스트를 통해 EPA 승인을 획득할 수 있는 수준의 효율적이고 친환경적인 캠핑용 펠릿난로를 개발하고자 한다.