Numerical models of composite floor systems with various thickness of phase change material and sizes of circular spacers were developed based on finite element analysis. In order to perform a heat transfer analysis, thermal properties of steels were determined and those of phase change material were estimated from experiment results. In addition, the thermal insulation performance of composite floor systems with respect to different thickness of phase change material and sizes of circular spacers was predicted. To verify the validity of analysis, analysis results were compared with vertical furnace fire test results of equivalent conditions. As a result, available thicknesses of phase change material and sizes of circular spacers were proposed to satisfy the thermal insulation criteria of Korean Standards.

1차원 등엔트로피 모델과 통합된 경계층 적분법은 초음속 노즐의 설계과정에서 내열재 표면의 열전달을 예측하는데 효과 적으로 사용되고 있지만 노즐 목과 같이 2차원 효과와 경계층과 노즐 코어유동의 상호작용이 발생하는 지점에서는 경계층 외부유동 해석의 부정확성으로 해석의 정확도가 감소한다. 따라서 본 연구에서는 경계층 적분법을 이용한 열전달 예측의 정 확도를 향상시키기 위해 CFD를 이용하여 2차원 효과와 노즐 코어유동의 상호작용이 고려된 경계층 외부유동 조건을 도출 하고 이를 경계조건으로 하는 해석기법을 개발하였다. 오일러 모델과 SST k-ω 모델을 CFD로 해석하여 경계조건으로 적용 했으며 계산방법을 검증하기 위해 선행문헌의 실험노즐에 대해 해석을 수행하였다. 계산 결과 CFD를 통해 경계층 외부유동 조건을 도출한 해석에서 노즐 열전달의 정확도가 향상되는 것을 확인하였으며 특히 노즐 목 후방과 팽창부에서의 차이가 크 게 나타났다. SST k-ω모델로 도출된 계산결과는 1차원 등엔트로피 모델과 비교 시 팽창부에서 실험결과와의 오차가 16% 감소하였다. 본 연구에서 개발된 해석기법은 향후 로켓노즐의 내열설계에 유용하게 사용될 것으로 평가된다.

In this study, we designed the 3-dimensional tire mold according to the A automobile company’s tire model, and analysed the distribution of temperature of mold using the numerical method when the heat flux and heat transfer time at the surface of tire mold were changed. A analysis region of mold was the 1/16 of entire mold, and the grid number was about more than 880 thousand. In order to analyze the temperature change of mold, the thinnest part of the mold was chosen as the research object, and then the temperature of 6 points on the vertical downward direction of the thinnest part was analyzed with the time change. While the numerical condition was that heat flux was 321,200 W/m2, 440,000 W/m2 and 880,000 W/m2, and measuring time was 0.1 second, 0.2 second, 0.5 second and 1 second, respectively. As a result, the temperature difference between the surface temperature and the lowest temperature of mold was 7.3℃ when the heat transfer time was 0.1 second. Also, the minimum temperature difference was almost 0.11℃ when the heat transfer increased to 1 second. It can be explained that the main material of tire mold was aluminum and its thermal conductivity was high (k=140 W/m·K). In addition, when the heat transfer time was more than 1 second, the heat flux of mold surface will be transmitted at the inside of the thinnest part, and the heat transfer will be a marked difference according to the shape of the thinnest part.

본 연구는 NO96 화물창의 BOG(boil off gas), BOR(boil off rate)을 감소시키기 위한 노력으로 단열재료 및 단열층을 변화시켜서 개발된 NO96-GW, NO96-L03의 방열구조에 대해서 BOG, BOR 값을 계산하고 단열성능을 비교․평가하였다. 두 가지의 변형된 NO96 모델을 기존의 NO96 방열과 단열층 및 단열재료의 차이점을 비교하고, 각각의 열저항 및 BOG/BOR 값의 비교 결과를 제시하였다. 열저항 값은 유한요소해석법을 이용하여 계산되었으며, 준정적 열평형 상태를 가정하여 열유속과 온도분포를 통하여 단열성능을 비교하였다. 계산에 사용된 화물창의 모든 재료물성치는 온도 의존값으로서 반영하여 -163oC에서의 극저온 상태에서 특성을 반영되었다. 각 화물창의 BOG, BOR 계산은 국부 열전달 해석을 통해 방열판에서 발생하는 열유속을 계산하고, 등가모델을 적용하여 계산하는 과정으로 수행되었으며, 그 결과를 각 화물창의 단열성능을 비교평가하기 위해서 검토하였다.

The heat transfer characteristics of a louver fin for a radiator are numerically analyzed to investigate the performance of radiator for automotive. The commercial code FLUENT is utilized to simulate a louver fin to analyze both the flow fields of air and the solid region of lover fin. The numerical analysis is performed with the variation of air mass flow rate. The results show that as mass flow rate increases, louver fin efficiency is nearly constant. The correlation of the average Nu is derived. The results of numerical study is useful in louvered fin design.

PURPOSES : A finite difference model considering snow melting process on porous asphalt pavement was derived on the basis of heat transfer and mass transfer theories. The derived model can be applied to predict the region where black-ice develops, as well as to predict temperature profile of pavement systems where a de-icing system is installed. In addition, the model can be used to determined the minimum energy required to melt the ice formed on the pavement. METHODS : The snow on the porous asphalt pavement, whose porosity must be considered in thermal analysis, is divided into several layers such as dry snow layer, saturated snow layer, water+pavement surface, pavement surface, and sublayer. The mass balance and heat balance equations are derived to describe conductive, convective, radiative, and latent transfer of heat and mass in each layer. The finite differential method is used to implement the derived equations, boundary conditions, and the testing method to determine the thermal properties are suggested for each layer. RESULTS: The finite differential equations that describe the icing and deicing on pavements are derived, and we have presented them in our work. The framework to develop a temperature-forecasting model is successfully created. CONCLUSIONS : We conclude by successfully creating framework for the finite difference model based on the heat and mass transfer theories. To complete implementation, laboratory tests required to be performed.

PURPOSES: Evaluation of the wind speed effect on the temperature drop of an asphalt mixture during construction, by using the transient heat transfer theory and dominant convective heat transfer coefficient model. METHODS: Finite difference method (FDM) is used to solve the transient heat transfer difference equation numerically for various wind speeds and initial temperature conditions. The Blasius convective heat transfer coefficient model is adapted to account for the effect of wind speed in the temperature predictions of the asphalt mixture, and the Beaufort number is used to select a reasonable wind speed for the analysis. As a function of time and depth, the temperature of the pavement structure is predicted and analyzed for the given initial conditions. RESULTS : The effect of wind speed on the temperature drop of asphalt mixture is found to be significant. It seems that wind speed is another parameter to be accounted for in the construction specifications for obtaining a better quality of the asphalt mixture. CONCLUSIONS: It is concluded that wind speed has a significant effect on the temperature drop of the asphalt layer. Although additional field observations have to be made to reflect the effect of wind speed on the construction specifications, it appears that wind speed is a dominant variable to be considered, in addition to the atmospheric temperature.

The heat transfer characteristics of a spiral type EGR cooler for a diesel engine are numerically analyzed to investigate the performance of EGR cooler. The commercial code FLUENT is utilized to simulate a single spiral tube with constant wall temperature conditions. The numerical analysis is performed with the variation of exhaust gas flow rate. The results show that as mass flow rate increases, temperature difference between inlet and outlet and efficiency become lower, while heat flux gets higher. The empirical correlation is derived in forms of Nusslet number and Reynolds number based on the numerical results.

본 연구는 산업용 열교환기 및 상용 파이프의 최적 설계를 위하여 열교환기 내의 사각형 단면 파이프의 shear-thickening 비뉴톤 유체의 압력강하 및 대류 열전달률을 수치해석적으로 수행하였다. shear-thickening 유체의 구성 방정식은 기존의 비뉴톤 유체 멱법칙을 보완한 확장 멱법칙 모델을 채택하였다. 파이프 내의 압력강하를 의미하는 마찰계수와 확장 레이놀즈 수의 곱은 기존 연구의 비교자료와 비교할 때 뉴톤 유체 영역과 멱법칙 영역에서 각각 0.018% 및 0.06% 내에서 일치함을 보였고, 대류 열전달률을 의미하는 뉴셀트 수는 문헌치와 비교할 때 뉴톤 유체 영역과 멱법칙 영역에서 각각 0.025% 및 0.14% 내에서 일치함을 보였다. 비뉴톤 확장 멱법칙 유체 모델의 형태를 띠는 shear-thickening 유체를 열교환기 또는 상용파이프 내의 사각형 단면 파이프 내에서 사용하면 유동지수(n)에 따라서 뉴톤 유체보다 최대 160%의 압력강하를 증가시켰고 최대 14%의 대류 열전달 감소를 발생시킬 수 있었다.

In order to find better performance of heat sink, in this research, different cases were analysed by changing number of slots and shape of fins. Round shape fins which have wide surface showed 24% better heat transfer rate than vertical fins. There were not big discrepancies between 1 slot and 2 slots fins. Consequently, for better performance of heat sink, developments for widening surface and better material for high heat transfer rate are needed.

전해제련 공정은 악티늄족 원소를 동시에 회수하는 공정으로써, Pyroprocessing의 핵확산 저항성을 보장 하는 중요한 공정이다. 공학규모의 전해제련 장치를 설계하기 위한 기본 도구를 개발하기 위해서 실험실 규 모의 장치에 대한 열전달 해석을 수행하였다. 열전달 해석을 수치 해석적으로 계산하기 위해 ANSYS CXF 상 용 코드를 사용하였다. 열전달 해석 결과, 가열부의 길이가 수직으로 용융염의 높이보다 약 3배 이상이 되었 을 때, 용융염의 온도를 일정하게 유지할 수 있었으며, 냉각부의 길이는 그 영향이 미비하였다. 전해조 덮개아래의 아르곤 가스의 온도는 냉각 판의 개수에 따라 감소하였으며, 5개 이상 설치 할 경우 250 ℃ 이하로 유 지할 수 있음을 보였다. 이러한 계산 결과는 실제 실험 장치에서 측정된 장치 내부 온도 분포와 경향성이 일 치하는 것을 볼 수 있었다. 본 연구에서 해석된 전해제련 장치의 열 분포 특성은 공학규모 장치의 설계를 위 해 중요한 자료로 사용 될 수 있을 것이다.