비 대칭 슬릿 핀이 장착된 핀-관 열교환기의 열전달 성능 및 압력 손실에 대한 실험적 연구

김내현(Nae-Hyun Kim) 대한기계학회 2019 大韓機械學會論文集B Vol.43 No.9

핀-관 열교환기에서 핀 패턴은 전열 성능에 큰 영향을 미친다. 본 연구에서는 1열과 2열의 핀 패턴이 상이한 비 대칭 슬릿 핀-관 열교환기에 대해 일련의 실험을 수행하고 모든 열에 핀 패턴이 동일한 비 대칭 시료에 대한 기존 연구 결과와 비교하였다. 실험 결과 기존 슬릿 핀 시료의 전열 촉진비(j /jp)가 1열에서 22%, 2열에서 30%로 신규 시료(6%와 7%)보다 크게 나타났다. 특히 2열에서는 신규 시료의 슬릿 면적 비율이 기존 시료보다 큰데도 불구하고 j/jp 가 작게 나타났다. 또한 j/f<SUP> 1/3</SUP>의 경우 1열에서는 두 종류의 슬릿 핀 시료와 평판 핀 시료는 유사한 값을 보인다. 하지만 2열에서는 기존 시료의 j/f <SUP>1/3</SUP>은 평판 핀 시료보다 10% 높은 반면 신규 시료의 값은 평판 핀 시료보다 6% 낮게 나타났다. 이로부터 2열핀-관 열교환기에서 2열에 슬릿을 집중적으로 배치하는 것은 전열 성능 향상에 그다지 효과적인 방법이 아닐 수 있음을 알 수 있다. 그 이유로는 슬릿을 집중적으로 배치하다 보면 슬릿 간격이 좁아져 후류가 미처 소산되지 않은 상태로 후방 슬릿에 도착하여 전열 성능을 감소시킬 수 있기 때문이다. 한편 루버 핀 시료의 j/jp, j/f <SUP>1/3</SUP>은 슬릿 핀 시료의 값보다 크게 나타났다. Fin patterns significantly affect the thermal performance of fin-and-tube heat exchangers. In this study, we test non-symmetric slit fin-and-tube heat exchangers with different fin patterns of one row and two rows, and compare the results with those obtained from non-symmetric slit fin-and-tube heat exchangers with the same fin pattern for every row. The results show that the heat-transfer enhancement ratios (j/jp) of the previous slit fin sample are 22 % and 30 % for one-row and two-row configuration, whereas those of the new slit fin sample are 6 % and 7 %, respectively. For the one-row configuration, the j/f<SUP>1/3 </SUP>values of both the previous and new slit fin samples are approximately equal to those of the plain fin sample. However, for the two-row configuration, the j/f<SUP>1/3</SUP> values of the previous slit fin sample are 10 % higher than those of the plain fin sample, whereas the j/f<SUP>1/3</SUP> values of the new sample are 6 % lower. This suggests that allocating too many slits at the second row of the two-row configuration may not be an effective means of enhancing the heat transfer of slit fins in fin-and-tube heat exchangers. Excessively narrow distance between slits may reduce the downstream slit performance owing to non-dissipating wakes coming from an upstream slit. The j/jp, j/f<SUP>1/3 </SUP>values of the louver fin samples are larger than those of the slit fin samples.

다중 나노 슬릿의 편광 의존성

권경혜,주영구 한국물리학회 2009 새물리 Vol.58 No.2

When the opening of a multiple slit is narrower than a half wavelength, the transmission heavily depends on the polarization, which is hard to predict using scalar diffraction theory. The authors solve Maxwell's equation by using a finite-difference time-domain method in order to analyze the polarization characteristics of a multiple nano-slit. As the opening of a multiple slit gets narrower than a half wavelength, the polarization parallel to the slit hardly transmits energy through the slit. On the contrary, for the polarization perpendicular to the slit, energy is transmitted through the multiple slit in proportion to the ratio of the opening to the period of the multiple slit. In the case of a slit with an opening narrower than a half wavelength, the transmission decreases exponentially as the thickness of the slit increases. The polarization characteristics seen in a multiple nano-slit can be exploited to design an efficient nano-slit polarizer in the visible-wavelength region. 슬릿의 폭이 파장 보다 작아질 때는 편광에 따른 빛의 투과 특성이 달라지며 스칼라 회절 이론으로 예측하기 힘들어진다. 본 논문에서는 Finite-difference-time-domain 방법을 이용하여 막스웰 방정식을 직접 계산함으로써 다중 슬릿의 편광 의존성을 분석하였다. 개구부의 폭이 반 파장 보다 작아질 때, 슬릿과 평행한 방향의 편광은 통과하지 못하고, 수직 방향 편광의 투과율은 다중 슬릿의 개구율과 비례하였다. 반 파장 보다 좁은 슬릿은 두께가 증가함에 따라 투과 효율이 지수 함수적으로 감소하였다. 이러한 특성을 이용하면 가시광선 영역에서 효율적인 다중 나노 슬릿 편광기를 제작할 수 있다.

물리 교육용 가변형 회절 슬릿의 제작

오광택 ( Kwang-tek Oh ),윤석주 ( Suk Joo Youn ) 경상대학교 중등교육연구소 2019 현대교육연구 Vol.31 No.1

단일 실틈 및 다각형 구멍을 통과한 빛의 회절 특성을 쉽게 관찰할 수 있도록 슬릿 구멍의 형태와 크기를 조절할 수 있는 가변형 슬릿을 제작하였다. 이 장치는 면도날과 마이크로미터로 제작되었으며, 관찰하고자 하는 구멍의 형태에 따라 필요한 수의 면도날을 원형판에 장착하여 슬릿의 모양과 크기를 바꿀 수 있다. 마이크로미터는 면도날을 0.01 mm 단위로 움직일 수 있어 슬릿의 크기를 정교하게 변화시킬 수 있어서 연속적인 회절 무늬의 변화 과정을 관찰할 수 있다. 가변형 회절 슬릿 장치를 써서 단일 실틈, 삼각형, 사각형 슬릿에서 얻은 회절 무늬는 기존의 결과와 일치하고 있어 교육용 실험에 이용할 수 있는 가능성을 보여주었다. 따라서 본 가변형 슬릿은 학생들이 광학 회절과 간섭현상을 직관적으로 관찰하고 개념을 이해하는데 도움을 줄 것으로 기대된다. We have developed a variable slit of which the size and shape can be easily modified to get diffraction patterns for narrow single slits or polygonal slits. The instrument is made of a razor blade and a micrometer. The shape of the slits can be constructed by required number of variable slits on a circular plate according to the requirement of the experiments. The size of the slit can be adjusted in unit of 0.01 mm which is the resolution of the micrometers. So, it is possible to observe continuously changing diffraction patterns. Diffraction patterns from narrow single slits, triangle slits, and rectangular slits obtained in our experiments agree well with the well-known results from the literature, which shows that our variable diffraction slits works well. Therefore, the students can observe the variation of diffraction pattern as a continuous function of the slit size, which help student understand intuitively concepts in optical diffraction and interference.

회절현상의 이해를 위한 교육용 가변형 슬릿의 개발

오광택,박종호 한국물리학회 2015 새물리 Vol.65 No.1

Diffraction and interference experiments with narrow slits play an important role in helping students understand many properties of light. The science curriculum requires students to observe the phenomenon of interference and diffraction by using a slit and to explain the characteristics of the patterns in terms of path and phase differences in order to understand interference and diffraction as the mains concepts of optics. We make a variable-type slit where shape and width could be changed for understanding diffraction and for developing instructional materials. These slits were made with a number of razor blades and could be made easily and inexpensively with existing method. In addition, constructing an apparatus for diffraction and interference experiment is easy and the apparatus with the variable-type slit will help students understand the concepts of diffraction and interference. 빛의 회절과 간섭현상의 관찰은 학생들이 빛의 특성을 이해하는데 중요한 역할을 한다. 그러나 실험기구의 부족과 실험방법의 어려움 등이 빛의 회절과 간섭현상을 학생들이 이해하는데 어렵게 하고 있다. 실험을 통해 빛의 간섭과 회절을 학생들이 이해하기 위해서는 슬릿의 모양이나 폭의 크기를 변화 시켜 빛의 간섭과 회절 무늬의 변화를 관찰하는 것이 직관적으로 이해하는데 기존의 실험보다는 보다 쉬울 수 있다. 이에 본 연구에서는 단일 실틈 및 삼각형, 사각형의 다각형 구멍 형태 및 이중 실틈을 가지는 슬릿과 슬릿의 모양과 폭의 크기를 변화 시킬 수 있는 가변형 슬릿을 제작하였다. 가변형 슬릿은 정교하게 가공된 면도날을 이용하였으며, 면도날 단면의 정교한 가공상태를 통해 회절무늬를 정확히 나타내고 있었다. 또한 실험기구가 설치된 상태에서 슬릿의 조건만 변화시킴으로써 실험과정을 단순화 할 수 있고, 슬릿의 조건에 따른 회절 무늬의 연속적인 변화과정을 직관적으로 관찰 할 수 있었다. 이러한 가변형 슬릿의 특성은 학생들이 회절과 간섭현상을 직관적으로 관찰하고 개념을 이해하는데 도움을 줄 것으로 기대된다.

슬릿너비 변화에 따른 빛의 간섭현상 관측

김민수,강만일,김석원 한국물리학회 2013 새물리 Vol.63 No.8

In the Young’s double-slit experiment, as the width of a single slit increases, the interference fringe becomes blurred. However, the interference fringe reappears at a width larger than a particular value. This phenomenon is closely related to spatial coherence. In this study, we measure the intensity, phase, and visibility of the interference fringes for various single slit widths. The intensity was measured using a single-photon detector to counting the number of photons per second. The intensity of the incident light at the double slit was controlled by using the width of the single slit. As the width of the single slit was increased, the visibility decreased. However, above a slit width of 300 μm, the visibility improved and the phase was inversed. We measured the interference fringes at the single-photon level by using very weak light, and we can confirmed the spatial coherence of the light by using the position of the phase inversion. Young의 이중슬릿 실험에서 단일슬릿의 너비를 넓혀주면 간섭무늬가 점차흐려지게 된다. 그러나 특정한 지점에서 흐려진 간섭무늬가 다시나타나며, 이는 공간 결맞음성과 밀접한 관계가 있다. 본 연구는단일슬릿의 너비를 변화시키며 이중슬릿에 입사되는 광을 바꿔줄 때,그에 따른 공간 결맞음성과 간섭무늬의 패턴, 위상, 무늬가시도 변화를단일광자 검출기를 사용해 관측하였다. 슬릿이 넓어질 수록 간섭무늬가점차 흐려지며 무늬가시도가 감소하였고, 슬릿 너비가 300 μm일 때위상이 반전되며 무늬가시도가 상승하는 것을 확인하였다. 우리는 약한빛을 이용해 단일 광자 수준에서 간섭 무늬를 측정하였고, 위상 반전위치를 통해 빛의 공간 결맞음성을 확인하였다.

Slit形 강판으로 補强한 철근콘크리트 보의 전단거동에 관한 실험연구

이춘호,심종석,권기혁 한국방재학회 2008 한국방재학회논문집 Vol.08 No.04

RC beam of existing structures often encounter shear problems for various reasons. The shear failure of RC beam is sudden and brittle. Strengthening technique jacketing with external bonding of steel plates(or CFRP and CFS) with epoxy is many use to in practice. This study presents test results on strengthening shear deficient RC beams by external bonding of slit type steel plates. Test parameters are width, interval, length, thickness and angle of slit in steel plates. The purpose was to evaluate the reinforcing effects, failure modes and shear capacities for RC beams of strengthened with various slit type steel plates. The test result confirmed that all slit steel plates improved the stiffness and strength of the specimens significantly. Failure modes of SV series and SD series showed shear fractures and flexure fractures at ultimate state respectively. SD series were ductile rather than SV series. 기존 구조물의 RC 보는 전단내력이 부족한 경우가 빈번히 발생하며, RC 보의 전단파괴거동은 갑작스럽고 취성적이다. 자중의 증가를 줄이면서 전단성능을 향상시키는 보강방법으로 강판, 탄소 판 및 탄소섬유시트 등과 같은 보강재료를 사용하여 전단내력이 부족한 기존 RC 보의 표면에 고 성능 접착제로 부착하는 방법이 실무에서 가장 많이 적용되고 있다. 본 연구는 보강재료로 강판 을 사용하고, 보강재료의 형태를 Slit의 크기와 모양을 다양하게 변화시키고 유닛화하였다. 총16개 실험체에 대하여 전단보강근의 유무, Slit의 형상, 강판두께 등을 변수로 한 실험을 통하여 Slit형 강판으로 전단보강한 RC보에 대한 보강효과, 파괴성상 및 전단내력을 비교․분석한다. 실험결과 파괴모드는 수직형 Slit(SV시리즈)실험체는 전단파괴를 하였고, 경사형 Slit(SD시리즈)실험체는 휨파괴 양상을 나타내었다. SV시리즈 실험체는 사인장 균열발생과 동시에 Slit 강판이 콘크리트 표면을 물고 떨어지는 부착박리 파괴거동으로 콘크리트 조기파괴를 하였다. SD시리즈 실험체들은 solid 강판을 부착한 실험체보다 다소 큰 강성과 전단내력을 나타냈다. RC 보의 휨거동을 연성적 으로 유도하기위한 전단보강방법은 경사형 Slit 강판의 적용이 효율적이었다.

슬릿형 응력제한장치(FLD)의 좌굴 후 거동에 관한 연구

오영석,김철환,김채영,채원탁 한국강구조학회 2013 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.26 No.5

This research is about design of slit type FLD which secure the buckling stability of compressive brace. 4 slit typeand 8 slit type specimens were experimented by pure compressive loading. Comparing the experiment results with FEAresults, the good correspondence is appeared each other. Also for deriving strength-displacement formular, an unit section ofslit type FLD is transferred to idealized sandwich section. This formular explains satisfactorily experiment results, in givencondition. The result of this research will be used as basic data in FLD design. 본 연구는 압축가새의 변형을 FLD부분에 집중시켜 압축가새의 좌굴안정성을 확보하는 슬릿형 FLD에 관한 것이다. 4개 및 8개의 슬릿형 실험체를 슬릿길이 별로 단순압축실험하였다. 그 결과를 유한요소해석과 비교 검토하여 해석의 유효성을 입증하였다. 또한 전단면을 구성하는 단위요소를 이상화된 샌드위치 단면으로 치환하여, 슬릿개수와 슬릿길이를 변수로 하는 압축력과 축방향 변형의 관계식을 유도하였다. 이 식은 주어진 범위 내에서 실험결과와 좋은 대응을 보인다. 본 연구는 FLD설계의 기본데이터로써 이용 될 수 있다.

열교환기의 슬릿-웨이브 핀 성능에 대한 수치해석적 연구

최훈기,조성원,박용갑 대한기계학회 2022 大韓機械學會論文集B Vol.46 No.7

In this study, a numerical simulation was performed on the heat transfer and flow characteristics of a slit-wavy fin-and-tube heat exchanger. ANSYS FLUENT 2020 R1 was used to analyze. This study was conducted on different Reynolds numbers (66, 133, 332, 532, 665) and slit-wavy fin angles (0°, 5°, 10°, 15°, 20°). The results were visually represented using the dimensionless temperature contour and streamline. Finally, the heat transfer and flow characteristics according to the variation Reynolds number and slit-wavy fin angles was investigated using the j and f factors. When the Reynolds number was 66, the j and f factors of slit-wavy fins with an angle of 20° increased by 41% and 85%, respectively, compared to the plain fin. When the Reynolds number was 665, the j and f factors of slit-wavy fins with an angle of 20° increased by 83% and 145%, respectively, compared to the plain fin. 본 연구에서는 슬릿-웨이브 핀 튜브 열교환기의 열전달 및 유동 특성에 대한 수치해석을 수행하였다. 해석에는 ANSYS FLUENT 2020 R1을 이용하였다. Reynolds 수(66, 133, 332, 532, 665)와 슬릿-웨이브 핀의 각도(0°, 5°, 10°, 15°, 20°)의 변화에 대하여 해석을 수행하였다. 무차원 온도장과 유선을 사용하여 결과를 시각적으로 나타내었다. 최종적으로 Reynolds 수와 슬릿-웨이브 핀의 각도 변화에 따른 열전달 및 유동 특성을 무차원수 j factor와 f factor로 나타내었다. 평판 핀과 비교하여 슬릿-웨이브 핀의 각도가 20°인 경우, Reynolds 수가 66에서 j factor와 f factor는 각각 41%와 85% 증가하였고 Reynolds 수가 665에서는 각각 83%와 145% 증가하였다.

위상차가 수반된 이중 슬릿 회절에 대한 해석적 해

노흥렬 한국물리학회 2023 새물리 Vol.73 No.1

I present analytic solutions for the principal maxima in double-slit diffraction under the Fraunhofer regime in the presence of a constant phase difference between the two slits. By expanding the equation governing the existence of the principal maxima with respect to η=a/d (a: slit width; and d: slit separation), I obtain the phase and irradiance for the principal maxima up to the 12th order in η. The analytic solutions are given as a function of η and ϕ0=2πm+α where m is an integer and α is the initial phase difference in the two slits. 두 슬릿 사이에 일정한 위상차가 존재하는 프라운호퍼 영역의 이중 슬릿 회절에서 주요 최대값의 해석적 해에 관한 연구를 수행하였다. 주요 최대값을 결정하는 방정식을 η=a/d(a: 슬릿 폭; d: 슬릿 간격)에 대하여 전개하여 주요 최대값에 대한 위상과 빛의 세기를 η의 12차 항까지 구하였다. m이 정수이고 α가 두 슬릿에서의 초기 위상차일 때, 해석적 해는 η와 ϕ0=2πm+α의 함수로 표현된다.

수직 Slit형(形) 강판으로 전단보강된 철근콘트리트 보의 전단보강효과

이춘호 ( Lee Choon-ho ),권기혁 ( Kwon Ki-hyuk ) 한국구조물진단유지관리공학회 2009 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.13 No.1

강판부착공법은 철근콘크리트(RC) 보의 전단내력이 부족한 경우에 일반적으로 사용되는 보강공법 중의 하나이다. 그러나, 기존의 solid형 강판보강공법은 강성이 우수한 반면 취성적 부착파괴, 비효율적인 재료량 및 시공성 등의 문제가 알려져 있으며, 띠형 강판보강공법은 제한된 접착면적과 강판의 비일체적 거동 때문에 보강효과가 낮게 되는 단점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 이러한 문제점을 개선할 수 있는 Slit형 강판을 사용하여 전단내력을 보강하는 방법을 제시하고 이 공법의 보강효과를 분석하고자 하였다. 전단경간 내에서 수직 Slit형 강판의 폭, 간격 및 두께를 주요 변수로 하는 13개의 시험체를 제작하였으며, 본 연구의 실험결과 및 기존 띠형 강판으로 전단보강된 RC 보의 실험결과를 비교ㆍ분석하고 Slit형 강판공법의 보강효과를 정량적으로 규명하였다. 실험결과, 기존의 개별적 띠형 전단보강방법에 비하여 일체화된 수직 Slit형 강판으로 보강한 경우에 더 높은 전단내력을 보였으며, 이는 강판과 RC 보의 일체성이 높아지고 강판의 부착면적이 증대되기 때문인 것으로 판단된다. Application of steel plates is one of widely used methods for shear strengthening of reinforced concrete beams that are insufficient of shear capacity. While the existing method applying solid steel plates provides good shear rigidity, however, it is concerned by brittle bond failure patterns, inefficient material usage, and low constructability. The use of strap type steel plates has also shortcomings of low strenthening effect due to small interface bonding area and ununified behavior between plates and main body. Therefore, this study aims to introduce the shear strengthening method using slit type steel plate, which can solve out the problems aforementioned, and to verify its strengthening effects on shear capacity. A total of 13 specimens strengthened by slit type steel plates were fabricated with primary test parameters of plate width, slit spacing, and plate thickness. The test results from this study were also compared to those from the existing research on RC beams strengthened by strap type steel plates, and the strengthening effects on shear capacity of specimens having bonded slit type steel plates were quantitatively analyzed. The test results showed that the RC beams strengthened by slit type steel plates had greater shear capacities than those with strap type steel plates, which is considered to be the effects of improved composite behavior and larger interface bonding area in the RC beams strengthened by the slit type steel plates.