A cyclone separator is a device that separates solid particles from a fluid using centrifugal force and gravity in its inner chamber. Among cyclone separators, the separator that uses water as a working fluid is called as hydrocyclone separator, which has been developed for the purpose of dehydrating solid mixtures with a proportion of solids floating in liquids greater than 1, such as soil, coal, and cement slurry. In this paper, a hydrocyclone was designed based on the previously proposed design method, and how different the performance is from the targeted value was investigated using the computational fluid dynamics.

The importance of urban green space creation is increasingly recognized as the most realistic and efficient approach for fine dust mitigation in urban areas. Particularly considering the characteristics of domestic cities, the application of buffer green spaces along roads can maximize the efficiency of fine dust reduction without the need for separate green space creation. Accordingly, this study analyzed the fine dust mitigation effects based on the types of plantings in the central dividers and roadside trees in Jeonju City, Jeollabuk-do. To do this, we controlled various external variables of urban space and considered the planting arrangement types in the central dividers, carrying out the analysis using a CFD simulation. The simulation results confirmed that the central dividers with plantings demonstrated more effective ultrafine dust reduction than those without. Moreover, the arrangement of roadside trees showed a greater ultrafine dust reduction effect when adopting a multilayered structure compared to a single layer. Based on these findings, we concluded that installing both trees and shrubs simultaneously in the central dividers and along roads was effective for ultrafine dust mitigation. On this basis, we quantified the dust reduction effects of plants in urban street environments and proposed planting guidelines for roadside green spaces to improve air quality.

This study analyzed the flow inside floating seedling equipment for Scapharca subcrenata. Due to the aging society of fishing villages, it is impossible to continuously input the labor force. Therefore, it is necessary to improve efficiency. Scapharca subcrenata has high per capita consumption. It serves as an important aquatic food resource. Scapharca subcrenata culture tends to be highly dependent on the natural environment. Production of Scapharca subcrenata is difficult to predict with low stability. In the past, manpower directly installed bamboo nets in mudflats. The seedling equipment devised in this study is a floating type and can be freely moved on the sea according to the prediction of Scapharca subcrenata generation. The flow around the floating seedling equipment was analyzed by numerical analysis. The physical phenomena of the flow around the net inside the floating seedling equipment were visualized. As a result, the space between the floating seedling equipment and the bottom net and the space between the net groups showed a lower flow rate than the inlet flow rate. It is expected that the low flow rate of the floating seedling equipment will have a positive effect on the attachment of Scapharca subcrenata.

In this paper, numerical simulations were conducted to secure both flow distribution and uniform flow discharge through a wall mount type air sterilizer. In order to increase the reliability of the simulation results where there is no well-known validation case for air sterilizer, mesh sensitivity study was performed under the constraint that y+ set to one for k-w SST turbulent modeling for both the air sterilizer and the fan. The installation of various guides and structures was reviewed in the point of flow distribution and pressure drop inside the sterilizer, and the exhaust pressure conditions were predicted to secure uniform flow discharge at outlets. This study has been done based on the computational analysis during the development stage of the air sterilizer, and the results will be verified through physical testing after production of prototype.

Failure to comply with the performance test requirements for the centrifugal pumps at power plants often results in performance dissatisfaction as a result of field tests. This study proposed a method of reducing the uncertainty of the field test results by evaluating the systematic error in the measurement system caused by failure to follow the test requirements using the computational fluid dynamics(CFD) technique. As a result of the evaluation of the systematic error and reflecting it in the performance test data, it was confirmed that the error occurred at a constant rate with respect to the flowrate and that the pump, which showed a difference in performance actually had the same performance.

In order to analyze the pressure drop of the fluid passing through the hydraulic coupler, a flow model using the Computational Fluid Dynamics (CFD) analysis technique was developed and the fluid flow rate and pressure distribution inside the coupler were analyzed. The analysis model was corrected by comparing the pressure drop measurement using a 6.35mm hydraulic coupler with the ISO reference value and the simulation prediction value. Using the calibrated model, the flow rate and pressure drop of 13 types of hydraulic couplers distributed on the market were analyzed, and their performance was determined by comparing them with ISO reference values. In the case of type A coupler, the pressure drop was generally higher than the ISO reference value, and in the case of type B coupler, the pressure drop was similar to or lower than the ISO reference value. It was confirmed that the complex flow analysis inside the hydraulic coupler could be easily performed through computational fluid dynamics (CFD) modeling, and based on this, problems could be identified and performance could be improved performance.

본 연구에서는 단면설계 및 열 교환 장치 위치 변경을 통해 온실의 구조 변경을 진행하였으며, 선행연구를 통해 개발된 모델을 근간으로 하여 개선 여부에 따른 온실 내부 환경을 예측하였다. 단면형상과 열 교환 장치의 개선 후 유속 변화에 따른 시뮬레이션 분석을 진행하였으며, 이 때 온도와 균일도는 각각 평균 0.65°C, 0.75%p 상승함을 확인하였다. 해석대상 온실과 같은 소규모 온실의 경우 방열관의 난방성능 개선보다 FCU에 의해 형성되는 공기 유동이 균일한 환경 조성에 더 큰 영향을 미치는 것으로 판단된다. 개선 전 ‧ 후 온실에 환기시스템 적용 시 공기 유동 특성 분석을 위해 시뮬레이션 분석을 진행하였다. 공기 유동과 공기령은 유사한 분포를 보였으며, 개선 후 온실의 공기령이 개선 전 온실 대비 18초 낮게 나타났다. 개선 전 ‧ 후 온실 시뮬레이션 분석 결과 전체적으로 개선된 온실에서의 평균온도 및 온도 균일도 상승, 최대편차 감소 등 내부 환경의 균일성이 향상됨을 확인하였다. 선행연구로 개발 된 모델은 형상 변경, 열 교환 장치 위치 변경 등에 따라 변화하는 온실 내부 환경을 예측할 수 있음을 확인하였으며, 온실 설계, 온실 내 난방시스템 설계 등의 분야에 적용 가능할 것으로 판단된다.

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.

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.

겨울철 벤로형 유리온실(W59×L68×H5.9m) 보온스크린 높이의 차이에 따른 실내온도 변화를 파악하기 위하여 00시부터 04시까지 30분 간격으로 열유동해석을 하였다. 초기에는 상대적으로 난방 외부접촉면적이 큰 보온스크린 설치높이 5.9m에서 보온스크린 설치높이 4.1m에 비해 온도감소가 빨라 낮은 온도를 나타냈으나 해석 2시간 이후부터는 상대적으로 온도감소가 느렸고 04시에는 0.6°C 높았다. 그러나 해석시작 1시간 후 실내온도가 약 13°C까지 내려가고, 그 이전에 난방기가 작동해야 된다고 볼 때, 해석 2시간 동안 온도감소가 상대적으로 느렸던 보온스크린 설치높이 4.1m에서 5.1m에 비해 난방에너지 절감에 유리할 것으로 판단되었다. 토마토가 자라는 지면 2m 높이에서의 유동은 보온스크린 설치높이 5.9m에서 4.1m에 비해 상대적으로 넓고 빨랐으며 유동해석 1시간 후인 01시의 평균차이는 0.034m·s-1였다. 여름철 차광스크린 설치높이를 5.7m와 3.9m로 달리하되 70%닫힘 조건에서 12시부터 13시까지는 온실하부덕트 외부 공기유입량 0.67m3·s-1 상태 그 후부터는 외부 유입공기를 3배로 증가하여 냉방효과를 비교하였다. 초기 12시부터 13시까지는 차광스크린 70%닫힘 상태에서 무차광에 비해 오히려 평균 약 0.9°C 높았지만 외부공기유입량이 증가하는 13시 이후 부터는 차광스크린 70%닫힘 조건에서 온도가 감소하였고 14시 30분에는 무차광에 비해 0.5°C 낮았다. 차광스크린 70% 닫힘 조건에서 바닥면의 온도분포는 스크린 설치높이와 개방 정도에 비례하여 낮았으며 무차광에 비해 8°C이상 낮았다. 온실 내 상대습도는 차광스크린을 30% 개방하는 조건에서는 차광스크린의 높이나 개방정도에 따른 차이가 미미하였다.

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.

산업현장과 열병합발전 등 다양한 장소에 사용되는 도시가스는 산업안전보건법 정의에 따라 인화성 가스에 해당되며 한국산업표준 KS C IEC에 의해 가스 폭발위험장소가 설정되어 안전하게 관리가 되어야 한다. 본 연구에서는 일반 화학공장에 적용되는 KS C IEC 표준을 저압 도시가스 사용설비 폭발위험성 예측에 합리적으로 적용하기 위해누출공 크기, 환기 등급, 환기 유효성 등의 주요 변수를 도입하였다.CFD 시뮬레이션 적용의 타당성을 평가하기 위해 전산유체역학 (CFD) 시뮬레이션, 가스누출실험, KS C IEC 표준 계산 통해 얻어진 폭발하한계가상 체적을 이용하여 네 가지 다른 조건에서 폭발 위험성을 평가하였다.