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- 저자 : 신명섭(Shin, M. S.) (검색결과 80 건)
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유동함수-와도 관계를 이용한 격자볼츠만 방법에서의 격자 세밀화 모델
신명섭(Myung Seob Shin) 대한기계학회 2015 大韓機械學會論文集B Vol.39 No.5
본 연구에서는 2차원 비압축성 유체 유동을 해석하기 위하여 격자 세밀화 모델을 적용한 격자볼츠만 방법(LBM)을 수치적으로 연구하였다. 일반적으로 유동해석에서 충분한 정확도를 얻기 위해서는 관심 있는 영역에서 격자가 세밀하게 구성되어야 한다. 그래서 본 연구에서는 유동함수-와도 공식을 적용한 LBM에 격자 세밀화 모델을 적용하여 유동해석을 수행하였다. 공동형상 유동에서의 기존의 신뢰성 있는 유동장 결과와의 비교를 통해 본 연구의 격자 세밀화 모델을 적용한 격자볼츠만 방법의 신뢰성과 유용성을 검토하였다. In this study, we present a grid refinement model in the lattice Boltzmann method (LBM) for two-dimensional incompressible fluid flow. That is, the model combines the desirable features of the lattice Boltzmann method and stream function-vorticity formulations. In order to obtain an accurate result, very fine grid (or lattice) is required near the solid boundary. Therefore, the grid refinement model is used in the lattice Boltzmann method for stream function-vorticity formulation. This approach is more efficient in that it can obtain the same accurate solution as that in single-block approach even if few lattices are used for computation. In order to validate the grid refinement approach for the stream function-vorticity formulation, the numerical simulations of lid-driven cavity flows were performed and good results were obtained.
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VPMM 시험을 통한 선수부에 프로펠러를 갖는 수중운동체의 조종성능 연구
신명섭(MyungSub Shin),박정훈(JeongHoon.Park),전윤호(YunHo.Jeon) 대한기계학회 2022 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2022 No.11
In this research, the resistance test, the vertical static angle of attack test and vpmm test are carried out to estimate the maneuverability of underwater vehicle with ahead propeller. The vertical static test is carried out within the range of –40deg to 40deg to investigate the cross-flow drag at high incidence angles. The tests are carried out by dividing the propeller rotation into a case in which the propeller rotates at a specific rpm and a case in which the propeller rotates naturally according to the towing speed. In addition, the vertical dynamic stability index based on estimated hydrodynamic coefficients are calculated and the effect of the propeller revolution state on the index is investigated.
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VPMM 시험을 통한 선수부에 프로펠러를 갖는 수중운동체의 조종성능 연구
신명섭(MyungSub Shin),박정훈(JeongHoon.Park),전윤호(YunHo.Jeon) 대한기계학회 2022 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2022 No.11
In this research, the resistance test, the vertical static angle of attack test and vpmm test are carried out to estimate the maneuverability of underwater vehicle with ahead propeller. The vertical static test is carried out within the range of –40deg to 40deg to investigate the cross-flow drag at high incidence angles. The tests are carried out by dividing the propeller rotation into a case in which the propeller rotates at a specific rpm and a case in which the propeller rotates naturally according to the towing speed. In addition, the vertical dynamic stability index based on estimated hydrodynamic coefficients are calculated and the effect of the propeller revolution state on the index is investigated.
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혼성 격자볼츠만 방법을 이용한 공동 형상 내부에서의 혼합 특성에 관한 수치적 연구
신명섭(Myung Seob Shin),전석윤(Seok Yun Jeon),윤준용(Joon Yong Yoon) 대한기계학회 2013 大韓機械學會論文集B Vol.37 No.7
본 연구에서는 혼성 격자볼츠만 방법(HLBM)을 이용하여 상판이 일정한 속도로 움직이는 공동 형상 내부에서의 혼합 특성에 대하여 수치적으로 연구하였다. 먼저, 공동 형상에서 기존의 신뢰성 있는 유동장 결과와의 비교를 통해 LB-SRT 모델과 LB-MRT 모델의 신뢰성을 검토하였다. 두 모델 모두 기존의 연구결과와 유사한 결과를 보였으나, LB-MRT 모델이 LB-SRT 모델보다 높은 Re수에서는 수치적 안정성이 높은 것을 확인하였다. 수치적 안정성이 좋은 LB-MRT 모델을 토대로 유한차분법을 적용한 HLBM을 이용하여 공동 형상 내부에서의 농도장을 수치 해석하였다. Re수와 Pe수를 변화하여 공동 형상 내부의 혼합 특성과 물질 전달 형태에 대하여 파악하였다. In this study, the mixing characteristics in lid-driven cavity flows were studied numerically by using a hybrid lattice Boltzmann method (HLBM). First, we compared the numerical results from single-relaxation-time (LB-SRT) and multi-relaxation-time (LB-MRT) models to examine their reliability. In most of the cavity flow, the results from both the LB-SRT and the LB-MRT models were in good agreement with those using a Navier?Stokes solver for Re=100?5000. However, the LB-MRT model was superior to the LB-SRT model for the simulation of higher Reynolds number flows having a geometrical singularity with much lesser spatial oscillations. For this reason, the LB-MRT model was selected to study the mass transport in lid-driven cavity flows, and it was demonstrated that mass transport in the fluid was activated by a recirculation zone in the cavity, which is connected from the top to the bottom surfaces through two boundary layers. Various mixing characteristics such as the concentration profiles, mean Sherwood (Sh) numbers, and velocity were computed. Finally, the detailed transport mechanism and solutions for the concentration profile in the cavity were presented.
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격자 볼츠만 방법을 이용한 미소채널 내에서의 층류 유동에 대한 표면 거칠기의 영향
신명섭(Myung-Seob Shin),윤준용(Joon-Yong Yoon),변성준(Sung-Joon Byun),김각중(Kak-Joong Kim) 한국유체기계학회 2006 유체기계 연구개발 발표회 논문집 Vol.- No.-
Surface roughness is present in most of the microfluidic devices due to the microfabrication techniques. This paper presents lattice Boltzmann method (LBM) results for laminar flow in a microchannel with surface roughness. The surface roughness is modeled by an array of rectangular modules placed on top and bottom side of a parallel-plate channel. In this study, LBGK D2Q9 code in lattice Boltzmann Method is used to simulate flow field for low Reynolds number in a micro-channel. The effects of relative surface roughness, roughness distribution, roughness size and the results are presented in the form of the product of friction factor and Reynolds number. Finally, a significant increase in Poiseuille number is detected as the surface roughness is considered, while the effect of roughness on the microflow field depends on the surface roughness.
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종횡비에 따른 공동형상 내부에서의 혼합특성에 관한 수치적 연구
신명섭(Myung Seob Shin),양승덕(Seung Deok Yang),윤준용(Joon Yong Yoon) 대한기계학회 2015 大韓機械學會論文集B Vol.39 No.1
본 연구에서는 유한차분법(FDM)을 적용한 혼성 격자볼츠만 방법(HLBM)을 이용하여 직사각 형태를 갖는 공동형상 내 혼합특성에 대하여 수치적으로 연구하였다. 유동장은 다중 완화시간을 적용한 격자볼츠만 방법(LB-MRT)을 사용하였으며, 농도장은 두 물질의 질량은 같고 두 물질 사이의 상호작용이 없다고 가정한 Passive Scalar 방법을 사용하였다. 먼저, 정사각형과 종횡비가 2인 직사각형의 공동형상내 유동해석 결과를 기존의 신뢰성 있는 연구결과와 비교하여 HLBM의 신뢰성을 검토하였다. 이를 토대로 다양한 종횡비를 갖는 공동형상에서 Pe수를 변화시키며 공동형상 내부에서의 혼합특성과 물질전달 형태에 대하여 파악하였다. This study numerically examined the mixing characteristics of rectangular cavity flows by using the hybrid lattice Boltzmann method (HLBM) applied to the finite difference method (FDM). Multi-relaxation time was used along with a passive scalar method which assumes that two substances have the same mass and that there is no interaction. First, we studied numerical results such as the stream function, position of vortices, and velocity profile for a square cavity and rectangular cavity with an aspect ratio of 2. The data were compared with previous numerical results that have been proven to be reliable. We also studied the mixing characteristics of a rectangular cavity flow such as the concentration profile and average Sherwood number at various Pe numbers and aspect ratios.
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하수슬러지 및 음식물류폐기물의 수열반응에 의한 건조 효율 평가
신명섭(Myung Seop Shin),이형돈(Hyung Don Lee),전용우(Yong Woo Jeon) 유기성자원학회 2017 유기물자원화 Vol.25 No.1
유기성폐기물의 수열처리 기술은 고온에서 운전하여 에너지 소비가 큰 열분해 탄화기술의 단점을 보완하기 위한 방법으로, 세포벽을 파괴하여 탈수성을 향상시켜 탈수공정에서 함수율을 약 40% 수준까지 낮출 수 있는 장점을 가지고 있어 유기성폐기물의 고형연료화 분야에서 전 세계적으로 많은 연구가 진행되고 있다. 이에 본 연구에서는 수열처리가 유기성폐기물의 건조효율에 미치는 영향에 대하여 평가하였다. 대상물질로는 대표적인 유기성폐기물인 하수슬러지와 음식물류폐기물을 이용하여 200℃에서 1시간동안 수열처리한 후 건조효율 변화를 관찰하였다. 유기성폐기물은 수열처리 후에 건조시간이 단축되어 100℃에서 건조한 음식물류폐기물의 경우 원시료보다 건조시간이 52.9% 감소하였다. 따라서 수열탄화 반응이 하수슬러지와 음식물류폐기물의 건조효율을 상승시킬 수 있음을 확인하였다. 또한, 건조특성곡선의 예열기간에서 건조속도가 원시료 대비하여 각각 148%(80℃ 하수슬러지), 151%(100℃ 하수슬러지), 209%(80℃ 음식물류폐기물), 366%(100℃ 음식물류폐기물)로 모든조건에서 증가되는 것으로 보아 수열반응에서 세포벽이 파괴되면서 표면적이 늘어났음을 간접적으로 파악할 수 있었다. 건조시간이 단축됨에 따라 한계함수율이 높아져 감율건조기간이 증가하였으므로 이에 주의하여야 하며, 탄화정도에 따라 건조효율이 더 개선될 수 있을 것으로 기대된다. The technology for hydrothermal reaction of organic waste is one of the promising process to improve energy efficiency of biomass waste recycling system since moisture contents of treated biomass could be reduced at 40% or less than by dehydration processes. For these reasons, many parts of the world are interested in hydrothermal reaction of organic waste. In this paper, drying performances were evaluated with and without hydrothermal reaction of organic wastes which are sewage sludge and food wastes. For the hydrothermal reaction, organic wastes were treated at 200℃ for 1hr. Drying time of treated organic waste by hydrothermal reaction was reduced. In case of food waste drying at 100℃, drying time of treated wasted was reduced more 52.9% than non-treated. Hence, drying performances of sewage sludge and food wastes should be improved by hydrothermal reaction. Drying rates of treated wastes were considerably increased at preheat period of drying characteristic curve as followings; at 80℃ sludge as 148%, 100℃ sewage sludge as 151%, 80℃ food waste as 209%, 100℃ food waste as 366%. It means the surface area of treated wastes could be increased with destruction of cell membrane by hydrothermal reaction. However, the designer and operator of drying process should be careful, since enhanced drying rate cause the extension the decreasing drying period.
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바이오가스 분리용 Cellulose Acetate 기반 고선택도 중공사 분리막 제막
신명섭 ( Myung-seop Shin ),박서현 ( Seo-hyun Pak ),전용우 ( Yong-woo Jeon ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2018 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2018 No.-
바이오가스의 고질화 공정에서는 필수적으로 메탄의 손실이 발생하게 된다. 특히 기체분리막을 이용한 바이오가 고질화는 타 공정에 비해 경제적이라는 장점이 있지만 메탄 손실율이 높은 편이다. 메탄 손실율이 줄이기 위해서는 고선택도의 분리막 모듈이 요구된다. 분리막을 이용한 바이오가스 고질화 공정에서 메탄손실율이 높은 이유는 CO<sub>2</sub>에 의한 가소화(Plasticization)으로 CH<sub>4</sub>의 투과도가 증가하기 때문이다. Cellulose계열의 고분자는 CO<sub>2</sub> 가소화에 대한 영향이 적기 때문에 CA(Cellulose Acetate)를 사용하여 고선택도의 분리막 개발이 가능하다. 따라서, 투과도가 높은 막을 개발하기 위해 도프용액의 농도와 에어갭(Evaporation time)을 변화시키면서, CA의 두께와 기공을 조절하여, 고선택도의 CA 분리막을 제막하였다. 비용매 유도상 분리법(NIPS, nonsolvent induced phase separation)을 이용하여 제막하였다. 실험에 사용된 Eastman사의 CA를 더 이상 정제하지 않고 그대로 사용하였으며, 도프용액은 다성계로 중합체(polymer), 용매(solvent), 비용제(nonsolvent)를 혼합하여 분리막을 방사하였다. CA의 함량이 증가할수록 active layer 층이 두꺼워지므로 분리막의 선택도가 증가하는 경향을 보였다. 하지만, CA함량이 증가할수록 support layer의 다공층이 줄어들게 되고 active layer층이 두꺼워지므로 투과도도 함께 줄어들게 된다. CA 21wt%에서의 메탄의 투과도와 선택도는 1.3 GPU 및 33.0이였으며, CA 25wt%에서의 메탄 투과도와 선택도는 0.1 GPU 및 43.6으로 고선택도 분리막을 제막하였다.
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