To reduce subway passengers’ exposure to PM 10 (particulate matter less than 10 micrometers), management of PM 10 concentration in underground stations is critical. In this study, we attempted to investigate the distribution of airflow PM 10 concentration in an underground station. The numerical simulations were performed using computational fluid dynamics. In order to apply to CFD, measurement of air volume (supplied and exhausted air) and PM 10 concentration were conducted at the concourse and platform areas of the underground station. The results of the simulation agreed with the actual PM 10 concentration, and we confirmed the distribution of PM 10 concentration depending on air volume conditions. This result will be helpful to reduce the PM 10 in an underground station when using ventilation system.

The wavy fins have been widely used in the heat exchangers in coolering system, aerospace system and automotive. Especially, an automobile has the wavy fin and flat tube heat exchanger for oil cooling system. The objective of this research is the performance comparison of wavy fins for battle vehicle diesel engine oil-cooler by numerical analysis. The real type fin is the wavy fin with corrugated structure, and the comparative fin surfaces are plain, louver, lateral perforation and parallel wavy fin. The non-dimensional values of f-factor, j-factor, area goodness factor and volume goodness factor was performed on the performance comparison. The plain and louver fin shows the highest performance in pressure drop and heat transfer respectively. In the area goodness factor and volume goodness factor results, the parallel wavy fin and louver fin show the highest values at each result.

원심 해수냉각 펌프를 분석하기 위하여 다른 운전 유량에 대한 캐비테이션 거동을 조사하였다. 3D 2상 해석은 ANSYS-CFX 상 용코드로 수행되었다. 해석에는 k-ε 난류와 Rayleigh-Plesset cavitation 모델이 사용되었다. 수치 예측에 기초하여 세 가지 토출 유량값에 대 하여 헤드 드롭 특성곡선이 작성되었다. 더 높은 유량에서 임펠러는 버블 캐비테이션에 보다 취약하다. 0.7Q, Q 및 1.3Q(Q: 설계 유량)에서 작동하는 펌프의 3 % 헤드 드롭 위치는 각각 NPSHa 1.21 m, 1.83 m 및 3.45 m에 해당한다. 증기 기포의 볼륨이 예측되고 캐비테이션의 위치는 임펠러 내에서 발생하는 캐비티를 시각화하여 예상하였다. 또한, 압력계수와 날개 부하 분포가 구체적으로 제시되어 캐비테이션이 펌프 운전에 미치는 해로운 영향을 나타냈다. 또한, 압력계수 분포와 날개부하 차트가 구체적으로 제시되어, 펌프 운전에 캐비테이션이 미치는 해로운 영향을 나타냈다.

국내에서 배스낚시는 하나의 해양레저 스포츠로서 자리매김하고 있다. 국내 배스 낚시협회는 총 4곳이 있으며 각 협회당 매년 10~15회의 토너먼트 대회를 개최하는 등 수요가 높은 편이다. 그러나 국내 대회에서 선호되는 17ft 이상 급의 배스보트의 경우 현재 100 % 수입에 의존하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 해외실적선 자료를 바탕으로 통계분석을 통해 18.5ft급 경기용 배스보트의 초기 선형 개발을 위한 주요제원을 도출하였다. 또한 활주선의 저항 및 활주성능에 큰 영향을 미치는 선저경사각 및 종방향 무게중심에 따른 CFD 수치해석을 수행하였다. 수치해석의 경우, 설계 속도인 Fn=3.284(Re=9.858×107)에 대해서 수행하였고, 선저 경사각은 12~20°, 종방향 무게중심은 부력중심으로부터 선미방향으로 0~8%LWL의 범위로 설정하였다. 수치해석 결과를 바탕으로, 1차적으로 저항성능과 침수용골 길이를 바탕으로 범위를 설정한 후, Savitsky의 Drag-Lift ratio의 상관그래프를 이용하여 최적 트림각에 근접한 선저경사각(14~16°), 종방향 무게중심위치(4~6%LWL)의 범위를 도출하였다.

청정소화약제는 지구오존층 보호를 위해 발효된 몬트리올 의정서에 따라 할론 1211 및 할론 1310을 대체할 수 있는 약제를 말한다. 국·내외적으로는 청정소화약의 시스템 표준화와 성능평가가 수행되고 있다. 본 논문은 일반적인 청정소화약제 시스템을 바탕으로 다양한 노즐의 형상에 대한 모델링 및 수치해석을 수행하여 최적의 노즐 형상을 제안하였다. Type A와 B의 2가지 형상에 대한 노즐의 3차원 모델링을 통해 노즐의 분출속도가 개선될 수 있도록 하였다. 2가지 형상의 노즐에 대하여 유동해석을 실시하였으며 노즐의 홀 직경을 다르게 하여 가스속도 및 압력분포를 측정하였다. 측정결과 노즐 홀 수 및 직경에 따라 노즐출구에서 분출속도가 달라지는 것을 확인할 수 있었으며 노즐 홀 직경에 관계없이 유량은 압력이 증가함에 따라 증가하는 경향을 나타내었다. 실험을 통해 얻어진 결과를 바탕으로 노즐 직경이 5 mm인 경우의 K-factor값이 101.8 l/min·bar-0.5임을 확인하였으며, 최종적으로 노즐 홀 5 mm인 12개의 홀이 2층 구조로 되어있는 형상의 노즐을 제안하였다.

Vortex Generators are used in heat exchanger to enhance the heat transfer of air side. 3-D numerical analysis is performed on heat transfer characteristics of a channel with trapezoidal vortex generator. We investigate the effects of vortex generators with two different inclined angles to flow direction which are forward and backward vortex generators. The thermal hydraulic performance such as Nu and pressure drop, is compared quantitatively. The results show that vortex generator enhances the heat transfer by developing boundary layers and secondary flow in the downstream. The downwash flow region corresponds to the maximum Nu, while the upwash flow region corresponds to Nu minimum. In the view of the heat transfer characteristics, FVG is better than BVG. However, when flow is turbulent as Re increases, the pressure drop for FVG is higher than that for BVG.

This study investigates the enhancement of the oxygen diffusion rate in the cathode channel of a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) by pure oscillating flow, which is the same as the mechanism of human breathe. Three-dimensional numerical simulation, which has the full model of the fuel cell including electrochemical reaction, ion and electronic conduction, mass transfer and thermal variation and so on, is performed to show the phenomena in the channel at the case of a steady state. This model could analysis the oscillating flow as a moving mesh calculation coupled with electrochemical reaction on the catalyst layer, however, it needs a lot of calculation time for each case. The two dimensional numerical simulation has carried on for the study of oscillating flow effect in the cathode channel of PEMFC in order to reduce the calculation time. This study shows the diffusion rate of the oxygen increased and the emission rate of the water vapor increased in the channel by oscillating flow without any forced flow.

In this study, a numerical approach based on mid-point integrated finite elements and a viscous boundary is proposed for time-domain wave-propagation analyses in infinite poroelastic media. The proposed approach is accurate, efficient, and easy to implement in time-domain analyses. In the approach, an infinite domain is truncated at some distance. The truncated domain is represented by mid-point integrated finite elements with real element-lengths and a viscous boundary is attached to the end of the domain. Given that the dynamic behaviors of the proposed model can be expressed in terms of mass, damping, and stiffness matrices only, it can be implemented easily in the displacement-based finite-element formulation. No convolutional operations are required for time-domain calculations because the coefficient matrices are constant. The proposed numerical approach is applied to typical wave-propagation and soil-structure interaction problems. The model is verified to produce accurate and stable results. It is demonstrated that the numerical approach can be applied successfully to nonlinear soil-structure interaction problems.

Numerical analysis has been carried out to investigate seawater flow field characteristics with various current directions near the manganese nodule mining device. Seawater flow near the collecting device is largely influenced by the sea current direction, especially along the downstream of the rear system. Predicted flow velocity distributions are analyzed with turbulent kinetic energy and drag force. There is big flow field variation when the direction angle between the mining device and seawater current flow approaches to 30°~ 120°, and flow velocity along the rear region of 60° becomes faster than 180°. Averaged turbulent kinetic energy at 180° also becomes low, about 57% higher at 60°. These results from the study can be applicable to the optimum design of manganese nodule collecting system in the deep seawater flow.