When operating at high speed on a vessel, a high-speed planing hull occurs nonlinear movements such as stern trim and large sprays. This phenomenon results in the hindrance of stability, embarkation and mission performance. Excessive stern trim during the slides decreases propulsion efficiency and visibility of helmsman due to porpoising and changing the attack angle of the fluid flowing into the propeller. To improve these problems, an outboard floating plate is installed on the cavitation plate to greatly suppress or eliminate the porpoising phenomenon. In this study, to analyze the performance of the floating plate mounted on the outboard engine, numerical analysis was carried out to investigate the resistance applied to the floating plate and the lift generated according to the change of the angle of attack and the flow velocity. The reliability of the floating plate mounted on the outboard engine was verified by applying the floating plate according to the speed and the angle of attack.

In this study, gas flow pattern and temperature distribution in a laboratory scale low temperature furnace for carbonization were numerically analyzed. The furnace was designed for testing carbonization process of carbon fibers made from polyimide(PI) precursor. Nitrogen gas was used as a working gas and it was treated as an ideal gas. Three-dimensional computational fluid dynamics analysis for steady state turbulent flow was used to analyze flow pattern and temperature field in the furnace. The results showed that more uniform velocity profile and axisymmetric temperature distribution could be obtained by varying mass flow rate at the inlets.

블레이드 개발에서 매우 중요한 요소는 에어포일 설계이다. 본 연구에서는 DesignFoil 프로그램을 통한 에어포일의 최적화에 관한 연구를 다룬다. 이를 위해, NACA 4-digit series 및 5-digit series 공식을 이용하여 좌표 값을 도출시키고, 이를 통해 구해진 초기 단면형상을 DesignFoil 프로그램에 입력시킨 뒤, 각 매개 변수(피칭 모멘트, 레이놀즈 수, 마하 수, 두께 비율 및 받음각)에 대하여 양력 대 항력 비율을 최적화시켰다. 그 결과, 에어포일 단면 좌표를 최적화시키고, VisualFoil 프로그램을 통해 에어포일의 성능을 확인하고 블레이드 형상을 결정했다.

국내 자연재난 피해의 50%는 태풍에 의해 발생하며, 최근 태풍에 동반된 강풍에 의한 인명 피해가 빈번하게 발생하고 있다. 재난 피해 저감을 위한 재난 안전 교육의 일환으로 국내의 강풍체험시설은 대부분 제한된 공간에 설치되어 체험을 위한 내부 유동장의 효과적 설계가 필요하다. 이를 위해 본 연구에서는 전산유체역학 기법을 이용하여 강풍 체험장의 내부 유동장을 해석하였으며, 내부 구조 형상으로 인해 발생하는 압력 저항을 공간 저항으로 정의하였다. 기존 강풍 체험장에 대한 분석 결과 기존의 수평 방향 풍로 구조로 인해 매우 불균질한 내부 유동장이 형성되고 큰 공간 저항이 발생함을 확인하였다. 이를 개선하기 위하여 풍로를 수직 방향으 로 변경함으로써 공간 저항을 80% 가까이 감소시킬 수 있음을 확인하였으며, 체험장 내부 유동장의 균질도도 크게 향상되어 실질적 강풍 체험장 구현이 가능함을 확인하였다.

유연한 지반에 놓인 액체저장탱크의 지진 거동은 유체-구조물-지반 상호작용에 의해 복잡하게 나타나므로, 이 시스템의 지진응답 과 피해를 정확하게 예측하기 위해서는 이를 엄밀히 고려하여야 한다. 이 연구에서는 유체-구조물-지반 상호작용을 엄밀히 고려하여 유연한 지반에 놓인 직사각형 액체저장탱크의 지진응답 해석을 수행하고 그 응답 특성을 분석하고자 한다. 이를 위해 지진하중 작용 시 발생하는 유체의 동수압력 및 지반과 구조물 간의 상호작용력을 유한요소 기법을 사용하여 산정한다. 이때, 반무한 지반에서의 에너지 방사를 고려하기 위해 mid-point integrated finite element와 점성 감쇠기를 사용하여 지반 원역의 거동을 모사한다. 이와 같이 산정된 동수압력과 지반-구조물 상호작용력을 구조물의 유한요소에 작용시킨다. 자유장 해석을 통하여 입사 지진파에 의한 유효 지진력을 산정한다. 유연한 지반에 놓인 직사각형 액체저장탱크의 지진응답 해석을 통하여 지반-구조물 상호작용의 효과로 인해 시스템 응답의 변화가 다양하게 나타남을 확인할 수 있다. 그러므로, 유연한 지반에 놓인 직사각형 액체저장탱크의 내진설계를 수행하거나 내진성능을 검토할 때는 유체-구조물-지반 상호작용을 엄밀히 고려하여야 할 것이다.

The objectives of this study were to develop the optimal structures of recirculating aquaculture tank for improving the removal efficiency of solid materials and maintaining water quality conditions. Flow analysis was performed using the CFD (computational fluid dynamics) method to understand the hydrodynamic characteristics of the circular tank according to the angle of inclination in the tank bottom (0°, 1.5° and 3°), circulating water inflow method (underwater, horizontal nozzle, vertical nozzle and combination nozzle) and the number of inlets. As the angle in tank bottom increased, the vortex inside the tank decreased, resulting in a constant flow. In the case of the vertical nozzle type, the eddy flow in the tank was greatly improved. The vertical nozzle type showed excellent flow such as constant flow velocity distribution and uniform streamline. The combination nozzle type also showed an internal spiral flow, but the vortex reduction effect was less than the vertical nozzle type. As the number of inlets in the tank increased, problems such as speed reduction were compensated, resulting in uniform fluid flow.

본 논문은 하수관 보강 방법 중 보강튜브경화공법(CIPP)의 종점부 미경화 문제를 해결하기 위해 설계된 증기이송튜브 시스템에 대한 유동해석 결과를 보고한다. 설계된 증기이송튜브의 유동해석을 위해 SolidWorks Flow Simulation을 이용하여 해석을 수행하였다. 100mm, 150mm, 200mm의 직경을 갖는 증기이송튜브에 대한 유동 흐름 및 온도 분포가 유동을 해석을 통해 검토되었다. 해석 결과를 통해 증기이송튜브의 직경이 증가함에 따라 경화온도를 만족하는 CIPP 내부 길이가 증가하는 것이 확인되었다. 또한, 직경 200mm를 제외한 모든 직경의 증기이송튜브의 입구에서 증기 역류 현상이 나타남을 확인하였다. 이에 증기이송튜브의 최적 직경은 200mm로 결정되었으며, 이에 대한 유동해석을 통해 증기주입을 시작하고 350초 경과 이후에 CIPP 내 모든 길이에서 경화온도를 만족하는 것을 확인하였다.

Anionic radionuclides pose one of the highest risks to the long-term safety assessments of disposal repositories. Therefore, techniques to immobilize and separate such anionic radionuclides are of crucial importance from the viewpoints of safety and waste volume reduction. The main objective of this study is to design a separator with minimum pressure disturbance, based on the concept of a conventional cyclone separator. We hypothesize that the anionic radionuclides can be immobilized onto a nanomaterial-based substrate and that the particles generated in the process can flow via water. These particles are denser than water; hence, they can be trapped within the cyclone-type separator because of its design. We conducted particle tracking analysis using computational fluid dynamics (CFD) for the conventional cyclone separator and studied the effects due to the morphology of the separator. The proposed sandglass-like design of the separator shows promising results (i.e., only one out of 10,000 particles escaped to the outlet from the separation zone). To validate the design, we manufactured a laboratory-scale prototype separator and tested it for iron particles; the efficiency was ca. 99%. Furthermore, using an additional magnetic effect with the separator, we could effectively separate particles with ~100% efficiency. The proposed sandglass-like separator can thus be used for effective separation and recovery of immobilized anionic radionuclides.

본 논문에서는 상용코드인 ANSYS CFX를 통한 해양레저 스포츠 및 야외 활동 시 사용 가능한 휴대용 수평축 수차의 유입유속(U) 및 주속비(TSR, Tip Speed Ratio) 변화에 따른 성능해석을 수행하였으며, 해석결과 및 유동장 분석을 통해 설계에 대한 검토 및 장치의 성능을 확인하였다. 또한, 추가적으로 블레이드의 피치각도(αpitch) 변화에 따른 성능해석을 통해 수차의 성능개선에 필요한 데이터를 획득하고자 하였다. 본 논문의 연구 결과 수치해석 케이스 중 주속비 4인 경우, 모든 유입속도 및 블레이드 피치 각도에서 가장 높은 성능을 보였으며, 설계 유속 이하의 일부 조건에서도 설계 출력인 30 W 이상의 출력을 보였다. 그리고 수치해석 케이스 중 가장 높은 출력과 출력계수는 유입유속 1.5 m/s, 블레이드 피치 각도 3°, 주속비 4에서 보였으며, 출력 약 85 W, 출력계수 약 0.30이었다.

본 연구에서는 정삼투 중공사막 모듈에서 중공사막의 가닥을 비틀어 배치하였을 때의 효과를 알아보기 위해 CFD 전산 유체 역학 프로그램을 통해 5개의 다른 각도로 비틀린 중공사막 모듈을 설계하고 시뮬레이션하여 비틀리지 않은 모듈과 비교하였다. 실험 결과, 중공사막이 비틀렸을 때, 모듈 내부의 유도 용액의 농도가 비틀리지 않을 때에 비해 고르게 분포하였 다. 모듈 입구의 압력은 중공사막의 비틀림과 관계없이 일정한 값을 보였지만 출구의 압력은 중공사막이 비틀린 정도가 커질 수록 증가하는 추세를 보였다. 출구의 압력이 높아짐에 따라 막 내부의 유체 속도가 감소하고 모듈 체류 시간이 증가하여 막 사이의 물질 교환이 원활하게 이루어질 것으로 예측된다. 이는 결과적으로 막이 비틀려 있을 때의 모듈 플럭스가 투과 수량 이 차지하는 비율이 그렇지 않을 때에 비해 2배 증가하였다.

This paper is concerned to develop a fluid pressure system for the control of artificial bladder urine discharge. The primary goal is to force the fluid into the space between the inner wall and the outer wall by using a pump in the artificial bladder having a double structure of inner and outer walls and to form the urine discharge pressure by the contraction of the bladder inner wall due to the movement of the fluid. The ANSYS_CFD analysis is used to confirm the delivery of fluid pressure in the artificial bladder model, and the ANSYS_FSI analysis is used to identify the deformation and internal pressure of the artificial bladder through the delivery of fluid pressure, and to identify the discharge of urine. As the design parameters of the modeling of the artificial bladder and the fluid flow field, the capacity of the flow field, and the pump pressure input value were selected.

In this study, SMG(Smart Material with Grease) was developed, which was improved the precipitation minute particle in grease during long term standstill. Also, small-sized cylinder damper equipped with an electromagnet in a piston was developed for using a performance evaluation of the damper with SMG and the dynamic load test, and damping force using Power model and Bingham model was derived in order to compare to the result of that of the damper. The data obtained from the dynamic load test were analyzed and plotted, and then a dynamic range was calculated to evaluate the usability of the damper with SMG. The performance of the damper with SMG was compared to the damping forse derived from the Power and Bingham model. The result of this evaluation shown that the usability of SMG damper was demonstrated by this test as a semi-active controlling equipment of small-sized damper.

This paper presents the theoretical analysis for the flow driven by surface tension and gravity force in an inclined circular tube. The previously developing equation for Power-Law model is a simple ordinary differential type. A governing equation is developed for describing the displacement of a non-Newtonian fluid(Casson model) that continuously flows into a circular tube by surface tension, which represents a second-order, nonlinear, non-homogeneous, and ordinary differential form. It was found that the theoretical predictions of the governing equation were in good agreement with the results for considering the Newtonian model.

고추 비가림하우스에서 에어포그 시스템을 이용한 무인방제 효과를 평가하기 위해 본 시험을 수행하였다. 에어포그 시스템과 동력분무기를 이용한 관행방제의 약제살포 시간은 동일한 약량으로 살포하였을 때 처리 간에 차이가 없었으나, 에어포그 시스템으로 1/2약량을 살포하였을 때는 관행방제 보다 살포시간이 약 50% 줄었다. 약제부착 능력을 감수지로 조사하였을 때, 고추 생육초기와 중기에는 모든 처리에서 약제 부착이 우수 하였지만, 생육후기에는 관행방제의 약제 부착이 에어포그 시스템보다 균일하지 않았다. 처리별 총채벌레 살충률은 관행살포 90.0%, 에어포그 시스템 90.8%, 에어포그 시스템 1/2약량이 83.5% 로 유사한 방제효과를 나타내었다. 이러한 결과로 에어포그 시스템은 고추 비가림하우스 내에서 노동시간과 약제 살포량을 줄이면서 총채벌레를 효과적으로 방제할 수 있을 것으로 판단된다.

This research focuses on developing the Smart material with Grease adopted as a base oil to overcome a particle deposition caused by the MR fluid consisting of a silicon, which maximizing the characteristics and advantage of the MR fluid. By adopting the SMG fluid to a shear damper, this paper aimed to evaluate the control performance of it according to the variation of intensity of electric current(0 A, 0.5 A, 1.0 A, 1.5 A, 2.0 A, 2.5 A) and frequency(0.5 Hz, 1 Hz, 2 Hz). Subsequently, the usability of the SMG damper was analyzed by comparing the dynamic model of it to that of the other types of dampers(Power(Involution) Model, Bingham Model). As a result, DR, the performance indicator of semi-active damper, shows approximately 5 in a condition of 2 Hz. Also while confirming the excellent performance like the Power and the Bingham model, it raises the possibility to exploit it as the semi-active damper.

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.