수치적 방법을 통한 교반기 유동 가시화

문준호(Jun Ho Mun),김시조(See Jo Kim),문상호(Sang Ho Mun) 한국가시화정보학회 2010 한국가시화정보학회 학술발표대회 논문집 Vol.2010 No.11

산업 현장이나 학교 기간에서 실험을 하면 비용과 시간이 많이 들기 때문에 CFD를 통해서 교반기의 성능을 분석한다. 성능 분석하기 위해서 가장 중요하는 것 중 하나가 가시화라고 할 수 있다. 교반기의 가시화를 보기 위해서 사용 Software인 Gambit과 Fluent를 이용하였다. 본 논문에서는 유동을 가시화하기 위해 필요한 GUI창에 대한 설명과 lmpeller 회전에 의한 Path line과 단면에 대한 압력분포와 속도분포 그리고 특정 Surface의 유동 분포를 상용 Surface의 유동 분포를 상용 Software Fluent의 Postprocess를 통해 가시화 하는 방법을 설명하였다.

대용량 유동 데이터를 위한 분산 가시화 시스템의 설계 및 구현

이중연,김민아,이세훈,허영주,구기범 한국항공우주학회 2012 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2012 No.11

본 논문에서는 대용량 유동 데이터를 실시간으로 해석하기 위한 새로운 분산 가시화 시스템을 제안한다. 제안하는 분산 가시화 시스템은 유동 가시화의 특성에 맞춘 동적 데이터 할당 기술을 이용해서 기존의 방법에 비해 빠른 유동 가시화를 가능하게 한다. 이러한 동적 데이터 할당 기술은 분산 공유 메모리 기법을 이용해서 구현되었으며 실시간 가시화를 위한 분산 가시화 시스템에 적용되었다. 또한, 실제 테라 스케일 유동 데이터에 적용, 등치면과 스트림라인 생성 실험을 통해 기존 가시화 기술과 비교하였고, 우월한 성능을 보임을 입증했다. In this paper, we represent a new distributed visualization system to interactively analyze massive flow data. This distributed visualization system enables faster visualization using dynamic data allocation which is optimized on characteristics of flow visualization method. The dynamic data allocation technique is implemented based on distributed shared memory technology and applied into the distributed visualization system. Proposed system is applied into the tera scale flow dataset. We did experiments of iso-surface and streamline generation to compare with ParaView and showed superior performance.

수직 진동을 이용한 가열된 고체표면 위 증발하는 액적의 내부유동 제어연구

박창석(Chang-Seok Park),임희창(Hee-Chang Lim) 대한기계학회 2017 大韓機械學會論文集B Vol.41 No.1

가열된 표면에서의 액적은 일반적으로 내부에 마랑고니 유동이 발생하고, 이는 불균일한 침전물 패턴 형상을 구성하게 된다. 본 연구는 마랑고니 유동을 가시화하고, 수직진동을 사용해서 이를 제어하는 것을 주 목적으로 한다. 액적이 증발하는 동안, 액적의 접촉각 변화와 부피변화를 실험적으로 알 수 있었고, PIV(Particle Image Velocimetry) 실험 장치를 이용하여, 평판 온도별 마랑고니 유동의 내부 유동의 흐름을 가시화하였다. 그리고 평판에 각 주파수별 수직진동을 가해주는 실험을 진행하여, 그 결과 마랑고니 유동의 유동 방향과 수직진동의 유동 방향이 서로 반대인 것을 확인할 수 있었다. 마지막으로 증발하는 액적에 수직진동을 가해줌으로써, 액적의 하단부분에서 내부유동의 흐름변화를 관찰하였다. 마랑고니유동에 의해 발생하는 내부유동 방향과 수직진동으로 발생하는 내부유동의 방향이 서로 반대 방향이므로 가열된 평판에 진동을 가해주었을 때 액적 내부유동의 흐름이 변화가 발생하였고, 이는 곧 불균일한 침전물 패턴이 억제된 것을 증발 후 침전물의 패턴형상을 통해 확인할 수 있었다. Thermal Marangoni flow has been observed inside droplets on heated surfaces, finally resulting in a coffee stain effect. This study aims to visualize and control the thermal Marangoni flow by employing periodic vertical vibration. The variations in the contact angle and internal volume of the droplet as it evaporates is observed by using a combination of continuous light and a still camera. With regard to the internal velocity, the particle image velocimetry system is applied to visualize the internal thermal Marangoni flow. In order to estimate the internal temperature gradient and surface tension on the surface of a droplet, the theoretical model based on the conduction and convection theory of heat transfer is applied. Thus, the internal velocity increases with an increase in plate temperature. The flow directions of the Marangoni and gravitational flows are opposite, and hence, it may be possible to control the coffee stain effect.

유동 가시화를 이용한 PCHE의 유동분배에 관한 실험적 연구

설한이,손상호,이공훈,김정철 대한설비공학회 2023 설비공학 논문집 Vol.35 No.1

PCHE, Printed Circuit Heat Exchanger, is widely used for industrial applications with increasing demand in extreme environments. As interest in hydrogen for future fuel is increased, the interest in PCHE is also increased. In this study, we focused on the flow distribution in channels of PCHE. Although flow distribution has been employed a lot of times for decades, there are few reliable studies based on experimental results that can be directly applied in actual industrial fields. Here, we introduce experimental results about flow distribution by flow visualization. Effects of flow rates and the verticality are addressed to clarify the difference in distribution. When the flow rate is low, the flow speed difference between channels is not significantly large. If it becomes larger, the difference becomes large. Moreover, when inlet and outlet pipes are installed at a slight angle, back flow is observed. The speed profile of the tilted case in high flow rate is not easily predicted. Although the tilting angle looks very small, the measured speed profile can be completely different. 본 연구에서는 PCHE에 유입되는 유동의 방향 및 유량에 따른 불균등도에의 영향을 알아보기 위해 유동가시화 실험을 진행하였다. 일반적으로 고유량에서는 불균등도가 더욱 증가하였고, 저유량에서는 감소하였다. 또한, 액체가 중앙에서 수직방향으로 유입될 때, 저유량에서 더욱 대칭적인 속도장이 관찰되었다. 유입 방향의 경우, 작은 정도로만 기울어져도, 유동 불균등도가 증가할 뿐만 아니라, 역방향 유동이 발생할 정도로 수직인 경우와 큰 차이를 보였다. 본 연구의 실험 결과는 실제 산업의 PCHE와 비교해 볼 때, 비교적 큰 헤더를 사용한 경우에 해당된다. 따라서 헤더 내부의 chaotic 유동이 더욱더 극대화된 것으로 생각된다. 다만, 실제는 헤더의 종횡비가 더욱 큰 경우가 많고, 채널 내 평균 유속도 본 실험의 약 50 cm/s보다 더 큰 경우도 있기 때문에, 실제 산업에서의 불균등도는 더욱 안 좋을 수도 있다. 따라서 여러 가지 다양한 경우에 대해, 실질적인 유동 분배 문제가 실험적으로 밝혀져야 한다. 또한, 향후에는 최외곽 채널에 대한 분석 이외에도 내부 유동에 대한 분석도 이루어져야 하고, 기체를 포함한 다른 유체에 대해서도 분석이 이루어져야 한다. 그리고, 채널 방향과 수직인 경우 및 입출구 배관 크기의 영향 등에 대해서도 심도있는 연구가 이루어져야 할 것이다.

내삽노즐 고체로켓의 공기 유동모사시험을 통한 내부유동 가시화

김도헌(Dohun Kim),조용호(Yongho Cho),이열(Yeol Lee),구자예(Jaye Koo),김윤곤(Yoongon Kim),강문중(Moonjung Kang) 한국추진공학회 2010 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.11

고체로켓모터 추진제 그레인의 핀-슬롯 표면에서의 연소로 인해 생성된 고온, 고압의 연소가스는 그레인 핀-슬롯 및 내삽노즐을 통해 외부로 방출되면서 형성되는 유동은 매우 복잡하고 다양한 형태를 가진다. 핀-슬롯형 그레인 및 내삽노즐을 가지는 고체로켓모터의 2D, 3D 스케일모델에 대한 공기유동 모사시험을 수행하였으며, 회전력 발생 등과 같은 내부유동발생 메커니즘을 규명할 수 있는 효과적인 연기-유동장 가시화 기법의 적용방법에 대한 검토가 이루어 졌다. 실험모델의 투영부를 통해 다양한 광원 및 촬영장치 방향을 이용하여, 축류 실험모델 노즐 선단부에서의 비대칭 와류튜브에 의한 선회류를 가시화하였다. The behavior of combustion-induced internal flow of SRM equipped with fin-slot grain and submerged nozzle is very complex and diverse. Cold air-flow test for 2D and 3D scale models of SRM has been done in order to specify the visualization method to analyze particular internal flow patterns such as roll-torque inducing flow. Swirl flow induced by asymmetric vortical tube also has been visualized through employing various light source and recording directions.

대용량 유동해석 데이터에서의 중요도 기반 스트림라인 생성 방법

이중연(Joong-Youn Lee),김민아(Min Ah Kim),이세훈(Sehoon Lee) 한국콘텐츠학회 2018 한국콘텐츠학회논문지 Vol.18 No.6

스트림라인 생성은 유동해석 데이터에서 유동의 흐름을 해석하기 위한 대표적인 가시화 기법이다. 그러나 효과적인 스트림라인 배치를 위한 씨드 포인트의 위치를 결정하는 것은 매우 어려운 문제이다. 한편, 대용량의 유동해석 데이터에서 씨드 포인트 결정과 스트림라인 생성 계산은 매우 오랜 시간을 필요로 한다. 본 논문에서는 효과적인 스트림라인 배치를 위해 유동해석 데이터의 중요도를 기반으로 한 씨드 포인트 결정 방법과 분산병렬 가시화 시스템 환경에서의 병렬 처리 기법을 제안한다. 또한, GLOVE 가시화 시스템에서 실제 유동해석 데이터를 이용한 구현 결과를 소개하고 이를 통해 본 논문의 제안 방법을 검증하고자 한다. Streamline generation is one of the most representative visualization methods to analyze the flow stream of fluid dynamics dataset. It is a challenging problem, however, to determine the seed locations for effective streamline visualization. Meanwhile, it needs much time to compute effective seed locations and streamlines on the massive flow dataset. In this paper, we propose not only an importance based method to determine seed locations for the effective streamline placements but also a parallel streamline visualization method on the distributed visualization system. Moreover, we introduce case studies on the real fluid dynamics dataset using GLOVE visualization system to evaluate the proposed method.

초음속 2유체 분무노즐의 유동 특성

박병규,이준식,Park, Byeong-Gyu,Lee, Jun-Sik 대한기계학회 1996 大韓機械學會論文集B Vol.20 No.7

Twin-fluid atomization has been widely used in combustors and process industries because of its high performance and simple structure. Flow visualization and pressure measurements were conducted to investigate the effects of gas flow in twin-fluid atomization. Schlieren photographs showed that changes in atomizing gas pressure, altered the wave patterns, and the lengths of both recitrculating toroid (impinging stangnation point) nad supersonic flow region in the jet. A longer supersonic wave pattern like net-shape wqas observed as atomizing gas pressure increased. The disintegration phenomenon of liquid delivery tube. The variation of spray angles with gas pressures were obtained by visualization using laser sheet beam. Suction pressuresat the nozzle orifice exit and recirculating region are shown to be used to estimate the stable atomization condition of a twin-fluid atomizer. 공정산업분야 및 분무연소분야에서 많이 사용되고 있는 2유체 분무기에서 출구 초음속유동의 가시화와 하류의 가스압력 측정 결과로부터 다음과 같은 결론을 얻었다. 1) 과소팽창 또는 과대팽창 초음속노즐 유동에서 출구 Mach수가 일정한 경우, 유동이 박리하지 않는다면 가스의 정체압력(유량)이 증가함에 따라 노즐출구에서 충돌정체점까지의 길이와 초음속 유동영역의 길이는 증가한다. 2) 스피팅 현상은 액체공급관 출구의 흡인압력은 분사가스압력이 증가함에 따라 단조증가하지만 분사가스압력이 0.5MPa이상이 되면 증감현상이 커지며 돌출형 노즐에서 유동박리시 급격히 증가한 다음 거의 일정하게 유지된다. 4) 액체공급관 하류축상의 압력변화는 출구의 음압에서 충돌정체점까지 상승한 다음 급강하하고 충격파 세포상의 구조에 따라 진동하면서 대기압에 도달한다.

자기공명유속계를 이용한 전기집진기 내부 유동의 실험적 분석

성정모,한규호,박한준,한종호,황원태 대한기계학회 2022 大韓機械學會論文集B Vol.46 No.12

An electrostatic precipitator is an environmental pollution reduction facility, and its efficiency varies depending on the uniformity of flow. Owing to spatial limitations, curved pipes, rapid expansion, and contraction tubes are inevitable. Consequently, the flow becomes non-uniform, and the particle collection efficiency decreases. To prevent this problem, previous studies have been conducted to make the flow uniform by inserting guide vanes and perforated plates. However, the studies were conducted in simplified models by analyzing the flow with instruments that have limitations, such as a pitot tube, or using CFD only. In this study, the three-dimensional flow within the electrostatic precipitator was analyzed using magnetic resonance velocimetry. A recirculation zone near the guide vane and flow separation within the diffuser with perforated plates were observed. This demonstrates that if the guide vanes and perforated plates are not properly optimized, proper flow uniformity cannot be achieved. 전기집진기는 환경오염 저감 설비로 유동의 균일도에 따라 그 효율이 달라지는데, 공간적 한계로 곡관, 급격한 확대, 축소 관 등을 사용할 수밖에 없고 그로 인해 불균일한 유동이 흘러 집진효율이 감소한다. 이러한 문제를 막기 위해서 guide vane, 타공판 등을 삽입해 유동을 균일하게 만들려는 선행 연구들이 수행됐다. 그러나 대부분 단순화된 모델에서 pitot tube 같은 한계가 있는 기구로 유동을 분석하거나 전산유체역학만을 이용해 연구를 수행했다. 본 연구에서는 자기공명유속계를 이용해 전기집진기의 전체적인 형상을 고려한 3차원 유동을 분석했고, guide vane 영역에서 재순환 영역과 타공판이 삽입된 diffuser에서 유동 박리를 확인했다. 이는 guide vane과 타공판의 최적화된 설계가 진행되지 않으면 유동 균일화 역할을 제대로 수행하지 못함을 보여준다.

스텐트 삽입에 의한 방추형 동맥류 내부 유동의 변화

이계한,서남현 대한의용생체공학회 2001 의공학회지 Vol.22 No.6

스텐트를 이용한 동맥류 색전술은 방추형 동맥류 등 목이 넓은 광경동맥류의 치료에 최근 사용되고 있다. 동맥류 내부의 혈류유동은 혈전의 형성 및 동맥류 폐색에 중요한 역할을 하므로 스텐트의 삽입으로 인한 동맥류 내부 혈류 유동의 변화를 고찰하기 위하여 광색성 염료를 이용한 유동가시화 방법을 사용하였다. 제작된 방추형 동맥류 모델에 대해 맥동 유동시 동맥류 벽 다섯 위치에서 유동장의 정성적 관탈 및 벽 전단변형률의 측정이 수행되었다. 스텐트의 삽입은 동맥류 내부의 유동을 감소시켰으며 동맥류 내부의 느린 와류유동이 감속후기가지 지속되었다. 또한 스텐트가 삽입된 모델은 스텐트가 없는 모델에 비하여 벽 전단변형률이 감소하였으며. OSI는 증가하였다 이러한 혈류유동의 변화는 혈전의 형성 및 내막거식증대가 일어나기 쉬운 혈류역학적 환경을 제공한다. 따라서 스텐트의 삽입으로 인한 동맥류 내부의 혈류 유동은 혈전의 형성 및 동맥류 폐색을 촉진하도록 변화함을 알 수 있었다.. Endovascular embolization technique using a steno is currently used to treat the wide neck aneurysm. Since intraaneurysmal flow characteristics affect thrombus formation and embolisation process. flow visualization technique incorporating photochromic dye was used to elucidate hemodynamic changes by stenting Inside the fusiform aneurysm models. Qualitative observation of flow field and measurement of wall shear rates were Performed at five aneurysm wall locations under pulsatile flow. Intraaneurysmal flow motion was reduced and sluggish vortical motion was maintained during late deceleration phase by stenting. Also wall shear rates were reduced and OSI's were increased in the stented model. These flow characteristics Provide hemodynamic environment favorable for thrombus formation and intimal hyperplasia. The results of this study show hemodynamic changes by stenting Promote thrombus formation and aneurysm embolisation.

학습용 풍동의 연기 유동가시화 장치 개발

임창수,최준섭 대한공업교육학회 2007 대한공업교육학회지 Vol.32 No.2

The purpose of this study was to develop of the smoke flow visualization device of learning wind tunnel, teaching-learning materials in order to demonstrate air-flow around the fluid-flow field qualitatively and understand the resistance concepts of fluid-flow in secondary school. The contents of this study were consisted of the development and experiment of smoke flow visualization for learning wind tunnel. The main results of this study were as follows: First, this developed teaching-learning material here will help students understand the fundamental physical phenomena related with the resistance of fluid and the various patterns of air-flow in the field of transportation technology. Second, flow visualization has shown the same tendency in both of theoretical and experimental patterns Third, the airfoil model has the smallest wake region meaning resistance against air-flow of circular cylinder and square rod model. Forth, flow separation point at leading edge and wide wake region began to show under the angle of attack of airfoil model is 20 ° Fifth, the wake width of the flow field behind a golf ball with dimple became slightly narrower than that without dimple. Sixth, the developed device was made to apply the teaching and learning materials for the experiment and practice in order to increase students' interest and attitude. 본 연구는 증등학교 학생들에게 유동장 주위의 유체의 흐름을 정성적으로 설명할 수 있고 유체의 저항 개념을 쉽게 이해시키기 위해 학교 현장에 적용 가능한 교수-학습용 자료인 학습용 풍동의 연기 유동 가시화 장치를 개발하였다. 연구의 내용은 학습용 풍동의 연기 유동가시화 장치 개발과 이를 활용한 실험으로 이루어져 있다.이 연구에서 얻은 주요 결과를 정리하면 다음과 같다. 첫째, 수송 영역에서 다양한 유체의 흐름 형태와 저항 개념을 이해시킬 수 있는 교수-학습 자료를 개발하였다.둘째, 유동가시화 실험을 통하여 실험 모델에 따른 유체의 흐름은 이론적인 유동 패턴과 전체적으로 비슷한 경향성을 보였다.셋째, 공기의 저항을 의미하는 후류 영역은 유선형 모델이 원형이나 사각형 모델에 비해 훨씬 작게 나타났다. 넷째, 유선형 모델의 받음각을 20 °로 하였을 때 앞전(leading edge)에 생기는 박리점과 넓은 영역의 후류를 관찰할 수 있었다.다섯째, 골프공과 매끈한 공의 비교실험에서 딤플이 있는 골프공 모델 하류에 형성되는 후류영역의 폭(wake width)은 다소 좁아짐을 관찰할 수 있었다.여섯째, 수송 영역에서, 자동차나 항공기에 대한 관심과 흥미를 증진 시킬 수 있는 실험실습 교수-학습 자료로 활용할 수 있도록 개발하였다.