PURPOSES : In this paper, the analytical solutions suggested to simulate the behavior of rheological fluids were rigorously re-derived and investigated for fixed conditions to evaluate the applicability for the solutions on a mini-cone slump test of cement paste. The selected solutions with proper boundary conditions can be used as reference solutions to evaluate the performance of numerical simulation approaches, such as the discrete element method. METHODS: The slump, height, and spread radius for the given boundary and yield stress conditions that are determined by five different analytical solutions are compared. RESULTS: The analytical solution based on fluid mechanics for pure shear flow shows similar results to that for intermediate flow at low yield stresses. The fluid mechanics-based analytical solution resulted in a very similar trend to the geometry-based analytical solution. However, it showed a higher slump at high yield stress and lower slump at low yield stress ranges than the geometry-based analytical model. The analytical solution based on the mini-cone geometry was not significantly affected by the yield criteria, such as von Mises and Tresca. CONCLUSIONS: Even though differences among the analytical solutions in terms of slump and spread radius existed, the difference can be considered insignificant when the solutions were used as reference to evaluate the appropriateness of numerical approaches, such as the discrete element method.

시멘트 페이스트의 동적인 거동을 수치적으로 해석하는 방법으로는 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics, CFD)를 이용하는 방법과 이산요소법(Discrete Element Method, DEM)을 이용하는 방 법이 있다. 그러나 시멘트 페이스트와 같이 입자의 크기가 작은 건설재료에 대하여 이산요소법을 활용하 기 위해서는 매우 작은 입자(particle)를 적용해야하는데, 이때 필요한 해석시간은 급격하게 증가하기 때 문에 실제 적용에 어려움이 많다. 따라서 합리적인 수치해석 도구로서 이산요소법을 효율적으로 활용하기 위해서는 재료의 동적 특성에 대하여 상사성을 최대한 유지하는 조건에서 최대 입자크기를 합리적으로 결 정하는 것이 가장 현실적인 방법이라 할 수 있다. 이러한 결정조건을 활용하면, 이산요소법 또는 이산요 소법과 전산유체역학과의 결합(Coupling)을 통하여 도로하부의 동공의 발생이나 함몰의 발생, 자가다짐 콘크리트(Self-Compacting Concrete, SCC), 사면에서 흙의 전단파괴 및 3D 프린터에서 사용되는 유동 적 건설재료의 거동을 합리적으로 예측하거나 수치해석을 기반으로 조건에 맞는 재료의 조성을 결정할 있 는 가능성이 매우 높아진다. 영국의 Swansea 대학의 Feng 교수는 상사적 특성(Similarity)를 이용하여 해석시간을 단축시키기 위한 이론적인 접근 방법을 제시하기 위하여 기하학적 변수, 운동학적 변수 및 역 학적 물성 모두에 조정계수를 적용하는 완전 조정법(Exact Scaling Approach)과 특정조건에서 얻어진 역학적 물성을 상수로 취급하고 기하학적 변수와 운동학적 변수에만 조정계수를 적용하는 부분 조정법 (Partial Scaling Approach)을 제시하였다. 본 연구에서는 정적 액체 가교 모형(Static Liquid Bridge Model)에 부분 조정법을 적용하였으며, 이 산요소법을 이용하여 시멘트 페이스트에 대한 미니콘 실험(Mini-Cone Test)을 모사하고자 하였다. 해석 시간의 단축과 결과의 합리성을 판단하기 위하여 입자의 크기를 변화시키기고 이에 대하여 재료의 물성을 역학기반 이론으로 조정하여 모사를 수행하였다.

Seawater flow characteristics around deep-sea sediment resuspension system was analyzed using CFD simulation. Seawater flow is influenced by migration velocity of DSSRS and the resuspension system with disturbance device. Especially complicated flow field is generated with discharged flow in the vertical direction, and there is large variation of seawater velocity near the system with vortex flow. Turbulent kinetic energy near the system increases 2～6 times, and its variation is also affected by the operation condition of the disturbance device. The results of this study are expected to be useful in evaluating the environmental effects of the suspended solid matters which are generated in the deep sea sediment disturbance process.

본 연구에서는 고체추진기관의 2차원 축대칭 FSI 해석에서 CSS 및 ISS 기법의 수치 안정성을 고찰하였다. 이를 위하여 CSS 및 ISS 기법을 2차원 축대칭 FSI 수치해석 알고리즘에 구현한 프로그램을 작성하고, 이를 ACM 및 BCM 고체추진기관의 복합거동 해석에 사용하였다. 해석 결과들을 비교 분석하여 ISS 기법이 고체추진기관 FSI 해석의 수치 안정성 개선에 효과적인지 검토하였다. 연구결과, ISS 기법을 적용한 FSI 해석은 시스템 시간간격이 작아질수록 수치적 수렴성을 보이며, CSS 기법과 다르게 시간이 진행되어도 수치해의 진동이 발산하지 않는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통하여 ISS 기법을 사용하면 ACM 및 BCM의 FSI 해석에 CSS 기법을 이용할 시 나타나는 수치 불안정성을 개선할 수 있음을 확인하였다.

Computational fluid dynamic (CFD) could analysis the flow characteristics in the nozzle exit with fluid condition variation. Consequently, the purpose of this paper is to show that the fluid temperature and velocity field formed in the nozzle exit dominates the understanding for flow phenomenon. High fluid velocity can cause such a high temperature in the test gas that dust the particles grow. For this reason the flow conditions with air-air, air-vapor as test gases were used in this paper. The most important result to come from the CFD was the existence of the shock wave structure which was a dominant influence on the flow characteristics in the nozzle exit. Specially, It has an advantage to confirm the normal shock wave location because the temperature field variation of the flow distinguish clearly through mach disc.Also, the temperature through normal shockwave is at around 2.0 times higher than in atmosphere fluid condition. Consequently, this can be used as a good technical background for the design of rocket engine.

In this study, we numerically analyzed flow and particle transport near the electrostatic precipitator in the tunnel according to train runs. When there was no train running, flow field was formed by a precipitator. Flow emitted from precipitator blocks the path along the tunnel, and therefore most contaminated air passes through the precipitator and can be cleaned. On the other hand, flow pattern during the train run was affected by train induced wind. A strong straight flow was generated at the front of train, and back flow was formed in the opposite line. When a train runs upward only (train start from suction section to blow section), the subway train transports contaminated particles along the tunnel. For downward train runs only case, the cleaned air reentered the contaminated section with train wind. Both train runs case showed combined flow and particle concentration pattern of both single train runs.

Froude(Fr) 수의 상사성을 통해 문풀의 크기와 유동 속도를 결정할 경우 축척비에 따라 문풀 내부 유동에 대한 Reynolds(Re)수가 크게 달라진다. 즉 같은 Fr 수를 갖는다 할지라도 축척비에 따라 문풀 내부 유동 특성이 달라질 수 있음을 의미한다. 본 연구에서는 같은 Fr 수로 상사되었을 때 축척비가 문풀 내부 유동 특성에 미치는 영향을 분석하기 위해 2차원 수치 해석을 수행하였다. 문풀의 크기가 작을 때 문풀에 작용하는 힘은 매우 주기적인 특성을 보이는 반면 문풀의 크기가 커질수록 주기가 일정하지 않은 교란 특성을 보이기 때문에 과도 응답과 통계적 정상 상태의 응답을 구분하기 어려워진다. 주파수 특성에 있어서도 축척비의 제곱근에 반비례하여 나타나는 주파수 특성(f0.5 ~ 2f1 ~ 2f2.0)은 Fr 수의 상사성에 따른 유동 특성으로 볼 수 있으나, 문풀의 크기가 클 때 매우 낮은 주파수(f2.0=0.07)로 문풀 내부에서 매우 강한 와가 발생하는데 이는 축척비에 따른 영향이다.

The flow acting on a confined jet flow can be represented as a conventional turbulence flow with its complex phase and characteristics. This is still effectively applied in a variety of industries, for example in ejectors. In this study coaxial confined model made of transparent acrylic pipe and driving water nozzle in order to figure out of recirculation flow near the wall of pipe and prove how flow in the pipe can be developed. It was revealed that length of the recirculation flow adjacent to wall of pipe was characterized to be larger when Reynolds Number is getting bigger.

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.

최근 관심이 집중되고 있는 스마트온실의 기술적용 실태와 문제점을 파악하고 이를 토대로 단동온실의 ICT 기술적용 장애요인 극복과 생산성을 제고하기 위하여 실험을 수행하였다. 자동화 시설의 도입 장애요인으로는 시설비 부담(24%)이 높았으며, 설치업체 사후관리 미흡 (19%), 잦은 고장(16%), 관리기술 미흡(15%), 기능 미흡 (13%), 소득향상기여 미흡(12%) 순이었다. ICT 도입필 요성은 노동력절감(15%)이 가장 높았다. 자동화 온실에서 문제가 발생되는 부분은 온실구조, 구동기제어, 복합 환경제어기, 센서기술이 각 14%로 비슷하였고, 원격제어 기술 13%, 작물관리기술 12%, 에너지절감기술 10%, 소프트웨어활용 8%이었다. 온실구조 측면에서의 문제점은 천창개선이 18%로 가장 많았다. 효율적인 온도 및 환기 제어를 위해 농촌진흥청 고시 10-단동-7형 온실에 랙피 니언 천창을 추가하였으며, 지붕형태를 복숭아형으로 변경하였다. 온실내 환경의 균일성을 위해 공기 유동팬은 6대를 설치하도록 하되 필요에 따라 증설 가능하도록 하였으며, 에너지 절약을 위해 1, 2중은 두께 0.1mm필름을 사용하고 3중은 5겹보온커튼을 설치하였다. CFD 유 동해석 결과, 측창이 열린조건에서는 풍상 방향의 평균 유속이 빠르고 온도가 낮았으며, 풍하 방향으로 멀어 질수록 평균 유속이 점차 느려지고 온도는 높게 나타났다. 반면, 측창이 닫힌조건에서는 평균 유속이 낮으며, 구역 별로 큰 편차는 없었다. 다만 풍상 풍하의 천창이 모두 열린 조건에 비하여 풍하 방향의 천창만 열린조건이 영역별 평균 유속에서 더 높은 값을 보였다. 측창을 닫은 조건에서는 외기의 유동이 아닌 온실 내 설치된 환기용 유동팬에 의해 유속이 발생하며 외부 환기가 없는 조건 에서 유동팬에 의한 순환은 실내 전체 공간의 유동 편차를 줄여 줄 수는 있지만 전체적인 온도에는 영향을 미치지 못하였다. 저측고의 영역별 평균 온도는 고측고 보다 균일하게 나타났다. 겨울철 3중 다겹보온커튼 여닫 음에 관계없이 유동팬 근처에서 유속이 높고 유동팬에서 멀어지면 유속이 거의 없는 것으로 나타났다. 또한, 시간경과에 따른 평균 온도는 3중다겹보온커튼 열림상태에서 약 2시간 후에 외부온도와 같아졌으나 닫힘상태에서는 5시간 이후에 외부온도와 같아져, 3중 다겹보온커튼의 보온효과가 뚜렷하였다. 같은 조건에서 열용량의 차이로 인해 저측고 온실이 고측고 온실에 비하여 온도 하강 속도가 빨랐다.

This study presents the possibility of control of nano-fluidics in the bio-inspired nano-sized ion channel using a field effect transistor (FET) structure. We analyzed effects from main dominant factors to control the ion flow in nano-sized channel such as electro-osmosis, Diffusion effect, Coulomb force between ions and pressure force. Additionally, we suggest a strategy to control the ion flow accurately at the specific position in the nano channel by handling the viscosity, ion molecular density, pressure, gate and trans-cis voltages of FET structure.

This research is to investigate the performance analysis of methanol fuel cell for flow channel with four different types of the channel (Serpentine I, II, Inter-digitated, Parallel) in the fuel cell stack. Velocity, pressure, temperature and density distributions of fluid over the flow domain of the flow channel are numerically calculated for the optimum design of flow channel with uniform inlet velocity. According to better water discharge and mutual gas reaction with low pressure drop and high density difference between inlet and outlet in the flow channel, Serpentine I type is of highest performance of the flow channel shapes in the present methanol fuel cell models.

In this study, the heat flow characteristics of natural convection was theoretically analyzed with time by changing various locations of heat trace with tube surface about enclosed circular tube by applying nominal tube diameter 90 mm of KS D 3507. Before carrying out CFD (Computational Fluid Dynamics) analysis, it is presumed that the boundary condition is the tube’s inside and outside fluid temperature of 273 °K, the tube surface heat flux according to the heat trace location of 16 W/m. The result confirmed that water of inside tube is occurred natural convection caused by density difference depending on temperature profile. Additionally, in case of heat trace location, the heat transfer and flow characteristics showed clearly that two-heat trace location =135° and 180° was more favorable distribution than one-heat trace appropriate location =135°.

Effects of dynamic high-pressure (DHP) treatments with and without integration with heating on microbial stability, vitamin C concentration, color, sugar content, and pH of orange juice were studied and compared with those of the conventional thermal treatment. Freshly squeezed orange juice was heated at 90oC for 1 min or DHP-treated at 205 MPa and 20, 50, 60, or 70oC. The DHP treatment at 20oC without heating and the treatment at 50oC inactivated indigenous mesophilic aerobic microorganisms in orange juice by 4.2 and >7 log CFU/mL, respectively. The DHPtreated juice exhibited brighter color and higher vitamin C concentration and sugar content than the thermally treated juice, regardless of integration with heating. The DHP-treated juice demonstrated brighter color and higher sugar contents than untreated juice and thermally treated juice during storage at 4oC for 63 days. The results have demonstrated the potential of applying DHP treatments to pasteurize orange juice with increasing brightness and sugar content of the juice.

본 연구에서는 Feed water의 분할 공급을 통해 후단 Element의 Flux를 향상시키고자 한다. 이에 다양한 Case 별 분할공급 형태로 유동해석을 하였으며, 높은 효율 및 최저 에너지로 분할공급이 가능한 형태를 검토하였다.