본 논문에서는 과도한 계산용량이 필요한 초음속 비행체의 비정상 열응답 해석을 수행하기 위한 준-비정상해석 기법을 소개한다. 준-비정상해석 기법은 연성 연계 기법과 복합 열전달 해석기법을 통합한 방법으로 계산시간 단축시키면서 동시에 정확도를 향상시키기 위해 고안되었다. 또한 준-비정상해석 시, 해석 구간을 분할하기 위한 기준시간을 결정하는 알고리즘을 고안하여 준-비정상해석 기법의 정확도를 향상시키고자 하였다. 본 논문에서는 준-비정상해석 기법을 평가하기 위하여 가상의 비행 시나리오에서 열응답 해석을 수행하였으며, 비정상 해석 결과와 비교 검증을 수행하였다. 무딘 물체의 표면 온도 및 정체점의 온도를 통해 각각의 기법의 차이를 도출하였다. 비정상 해석을 통해 도출한 정체점의 온도와 준-비정상 해석을 통해 도출한 정체점의 온도 차이는 11.4% 이내로 높은 정확도를 확보함과 동시에 28배에 가까운 계산시간을 단축시켜 해석 기법의 효율성과 정확성을 확보하였다.

The refrigerant temperature of a compressor increases due to heat generated in the discharge chamber and the motor. The increase of the suction temperature raises the superheat resulting in EER reduction. Thus, accurate superheat prediction is needed for the design of an efficient compressor. In this paper, the unsteady flow analysis is performed using CFD to predict the superheat. The results show that the suction temperature increases by about 26 °C which agrees well with the experiments.

교량단면 등에 이용되는 날카로운 모서리를 갖는 형상 주위의 유동은 기존의 전산 유체 해석에 있어서 격자 생성이나 수치적 안정성 측면에서 매우 어려운 문제를 제기한다. 최근 많이 적용되고 있는 직교격자 기반의 가상경계법도 물체면에서 점착조건을 위해 운동량 보정을 물체 내부에 적용하는 외삽법을 이용하는데, 삼각형 단면과 같은 날카로운 모서리를 갖는 형상 주위 유동 해석에 있어 수치적 불안정성을 나타낸다. 이에 본 논문에서는 보정량이 유체 내에 작용하는 내삽법을 날카로운 모서리 형상 주위의 유동해석에 적용하였다. 개발된 방법을 이용하여 정삼각형 단면 주위의 비정상, 비압축성의 2차원 층류 유동을 해석하였으며, Re=100~250의 유동에 대해 기존의 연구 결과와 비교를 통해 검증하였다. Re가 250의 유동장에 대해 다양한 변장비의 이등변삼각형 형상 주위의 해석 결과 변장비 증가에 따른 항력감소와 양력 변동량의 증가를 나타내었으며, 특히 풍상측이 수직인 경우 변장비 증가는 박리 유동의 재부착과 장주기의 와흘림으로 인한 저주파 대진폭의 양력 변동이 나타남을 알 수 있다.

이 연구에서는 전 유동장의 순간속도를 계측 할 수 있는 PIV계측기법을 슬라이딩 밸브의 폐쇄 직후에 적용하고 짧은 시간에 발생하는 디스크 주위의 비정상 속도를 계측하여 유동특성을 실험적으로 고찰하였다. 순간유동장을 분석한 결과를 기존의 압력변동을 측정한 연구 결과에 비교 검토한 결과 슬라이드 밸브 급폐쇄에 따른 속도변동이 크게 나타나는 시간구간은 0.1초 이내이고 주기는 0.12초로 추정되었다. 또한 원관 내부의 디스크 주위유동은 상부부터 폐쇄되면서 유로가 좁아져 순간적으로 빠르게 하류로 진행하였으며 폐쇄직후에 역류하는 속도의 크기는 4/120초까지 감소하다가 다시 증가하는 경향을 보였다. 그리고 완전 폐쇄 후 상류 측으로 역류하는 흐름의 영향으로 y/D=0.2 하부 영역에 역류하는 속도성분이 나타났으며, y/D=0.7, x/D=-0.3의 근방에서 0.2D 크기의 회전와류가 관찰되었다.

This experimental study was performed to investigate internal flow and unsteady flow characteristics using a model for actual shape of a Plate heat exchanger and visualization of flow through the particle image velocimetry. Seven Reynolds numbers were selected by calculation with the height of grooved channel and sectional mean velocity of inlet flow in the experiment, and instantaneous velocity distributions and flow characteristics were experimently investigated. The triangular grooved channel had a compound flow consisting of the flow in lower channel and the groove flow receiving shear stress by the channel flow in the experiment. The sheared mixing layer, in the boundary between the triangular groove and the channel. affected main flow to raise turbulent in the channel.

The numerical model was developed to estimate the transient behavior of pressure waves in pipe systems. The computational algorithm was proposed to model the water hammer phenomenon in a pipe system with pump shutdown at midstream and sudden valve closure at downstream. To predict the pressure head and the flow velocity as a function of time as a result of rapidly closing a valve and pump shutdown, two boundary conditions at the ends considering pump operation and valve control can be implemented as specified equations of the pressure head and flow velocity based on the characteristics method. It was shown that the effects of transient flow make it determine the needs for protection devices, such as surge tanks, surge relief valves, or air valves, at various points in the system against overpressure and low pressure. It produced reasonably good performance with the results of the proposed transient model for pipeline systems. The proposed numerical model can be used as an efficient tool for the safety assessment of hydropower plants due to water hammer.