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항공기 가스터빈용 오일쿨러 해석을 위한 1 차원 열유동 네트워크 수치적 모델 개발 및 연구
김영진(Young Jin Kim),김민성(Minsung Kim),하만영(Man Yeong Ha),민준기(June Kee Min) 대한기계학회 2014 大韓機械學會論文集B Vol.38 No.11
항공기용 가스터빈 엔진에 있어서, 기어 어셈블리 및 전자장비에 사용되는 오일의 냉각을 위하여 열교환기가 사용되며 이를 Surface air-oil heat exchanger (SAOHE) 라고 한다. 이 열교환기는 엔진 팬 케이싱 내부에 설치되며 기어박스 시스템 및 전자장비로부터 바이패스 덕트 후류 쪽으로 열을 소산시킨다. 본 연구의 목적은 SAOHE 의 설계를 위한 효율적인 수치해석방법을 개발하는 것이다. SAOHE 설치에 따른 핀에서의 열공력학적 성능을 평가하기 위하여 다공성 모델을 활용한 2 차원 수치해석을 수행하였고, 열교환기 성능평가에 대해 시간 및 비용적으로 효과적인 1 차원 열유동 네트워크 프로그램을 개발하였다. 이 프로그램을 이용하여 열교환기의 압력강하 및 열전달 성능을 예측하였고, 1 차원 열유동 네트워크 프로그램을 검증하기 위해 2 차원 전산해석 결과 및 실험 결과와 비교하였다. In an aero gas-turbine engine, a surface air-oil heat exchanger (SAOHE) is used to cool the oil system for the gearboxes and electric generators. The SAOHE is installed inside the fan casing of the engine in order to dissipate the heat from the oil system into the bypass duct stream. The purpose of this study was to develop an effective numerical method for designing an SAOHE for an aero gas-turbine engine. A two-dimensional model using a porous medium was developed to evaluate the aero-thermal performance of the fins of the heat exchanger, and a one-dimensional flow and thermal network program was developed to save time and cost in the evaluation of the heat exchanger performance. Using this network program, the pressure drop and heat transfer performance of the heat exchanger were predicted, and the results were compared with two-dimensional computational fluid dynamics results and experiment data for validation.
세라믹 촉매 담체의 내구 설계 기준에 대한 실험 및 수치해석의 비교
백석흠(Seok Heum Baek),조석수(Seok Swoo Cho) Korean Society for Precision Engineering 2010 한국정밀공학회지 Vol.27 No.9
This study examines thermal safety on three-way catalyst that dominates 70 % among whole exhaust gas purification device in 2003. Three-way catalyst durability in the Korea requires 5 years/80,000 ㎞ in 1988 but require 10 years/120,000 ㎞ after 2002. Three-way catalyst durability in the USA requires 7 years/120,000 ㎞ but require 10 years/160,000 ㎞ after 2004. Three-way catalyst maintains high temperature in interior domain but maintains low temperature on outside surface. Therefore this device shows tensile stress on outside surface. Temperature distribution of three-way catalyst was acquired by thermal flow analysis for predicted thermal flow parameter. Thermal stress analysis for three-way catalysis was performed based on this temperature distribution. Thermal safety of three-way catalyst was estimated by power law dynamic fatigue life estimation and strength reduction methods for thermal stress.
곽요셉(Yo-Sep Gwak) 대한기계학회 2023 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2023 No.11
As the popularity of Texas-style barbecue continues to rise, the distribution of barbecue equipment is also increasing. Entry-level barbecue equipment often lacks optimized air inlet and outlet positions, with the equipment’s structure typically featuring a vertical arrangement above and below. Due to the nature of equipment relying solely on natural convection, this structure leads to hot air accumulating in the upper part and cold air in the lower part. To address this issue, I aim to enhance it by relocating the air inlet to a position directly through the charcoal. To perform this analysis, we utilized Computational Fluid Dynamics (CFD) to identify the shortcomings of the existing model and to validate the effectiveness of the improved model. The improved model demonstrated a 7K increase in average temperature and a 45K increase in minimum temperature. Utilizing these results in barbecue equipment design could lead to more efficient cooking at the same production cost.
액체연료 스크램제트 엔진 연소기내 열질식 현상의 비정상 전산해석 연구
이상현(Sang Hyun Lee),이양지(Yang Ji Lee),강상훈(Sang Hun Kang) 한국추진공학회 2019 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2019 No.5
한국한공우주연구원에서 진행한 스크램제트엔진 연소실험 중 연소실내에서 발생한 열질식 (Thermal choking) 현상에 대해 비정상 전산해석을 진행하였다. 입구유동 마하수 2에서 주된 열량을 발생시키는 주연료(Main fuel)로 액체 케로신, 주연료 연소를 보조할 보조연료(Pilot fuel)로 기체수소를 사용해 2단계 다상연료연소가 발생하며, 이 과정에서 발생한 열질식 현상을 해석하기 위해 진행한 다상유동설정 및 비정상 전산해석과정을 소개한다. Transient numerical analysis was conducted on thermal choking phenomena in the combustor during the combustion experiment of scramjet engine conducted by the Korea Aerospace Research Institute. With Mach number 2 Inlet flow , two stage multi-phase fuel combustion is generated using liquid kerosene as main fuel which generating the main heat and gas hydrogen fuel as pilot fuel to support the main fuel combustion. Introduce the multi-phase flow setting and transient numerical analysis process for interpreting the Thermal choking phenomena that occurred during combustion experiment.
극한지 온도조건에 파이프라인 내부 열유동 영향변수 평가
조철희,황수진,장춘만,이준호 한국수소및신에너지학회 2014 한국수소 및 신에너지학회논문집 Vol.25 No.4
This paper describes thermal flow characteristics in various pipelines: straight pipeline and curvedpipeline. In the permafrost area, pipelines are exposed to an extremely low temperature (-40°C). In this situation,three-dimensional flow analysis should be analyzed to investigate thermal effects such as pressure drop, temperaturechange, velocity deficit and distribution change of liquid droplet of internal fluid. In this paper, multi-phase andmulti-species analysis was introduced to analyze the flow characteristics of permafrost pipelines on the verticalsupport members above ground.
측추력기 Shutter의 단방향 유체-구조 연성해석에 관한 연구
고준복(Jun Bok Ko),서민교(Min Kyo Seo),이경호(Kyeong Ho Lee),백기봉(Ki Bong Baek),조승환(Seung Hwan Cho) 대한기계학회 2014 大韓機械學會論文集A Vol.38 No.12
본 연구에서는 측추력기 구성품인 Shutter의 열구조 안전성을 평가하기 위해 단방향 유체-구조 연성해석을 수행하였다. Shutter는 측추력기에서 노즐을 개방시키기 위한 구동 토크와 연소가스의 고온, 고압 열하중을 받는 부품으로 연소가 진행되는 동안 열구조 안전성을 확보하여야만 한다. 유체-구조 연성해석을 위해 측추력기의 연소시간동안 내부 유동장에서 발생하는 연소가스의 압력 및 온도 분포, 대류열전달계수 값을 유동해석을 통해 도출하였고, 이 결과 값을 맵핑 방식을 이용하여 열구조 해석의 하중조건으로 부가하였다. 연소시간동안 Shutter에서 발생되는 최대 응력 및 취약위치, 온도분포를 단위 시간단위로 분석하여 온도에 따른 소재의 인장강도 값과 비교하여 열구조 안전성을 평가 하였다. 또한 반경방향 변형량을 분석하여 셔터와 노즐목 간의 적정 간극을 설정하는 근거로 활용하였다. In this study, 1-way fluid structure interaction analysis(FSI) for the shutter, component of side jet thruster was performed to evaluate the safety. Driving torque to open nozzle, thermal and high pressure load of hot gas was applied to shutter. Thus, the shutter must be designed to endure this load during combustion. We carried out computational fluid dynamics analysis to obtain the pressure, temperature, and heat transfer coefficient of hot gas of side jet thruster. We then used the data as the load condition for a thermal structural analysis using a mapping method. The locations with the maximum stress and temperature distributions were found. We compared the maximum stress with the tensile stress of shutter material according to temperature to evaluate the safety. We also analyzed the radial deformation of the shutter to set the proper interface gap with the side jet thruster parts.