Heat transfer analysis and shape optimization for phase change material (PCM) latent heat thermal energy storage
연구 내용
상변화 물질(PCM)의 용융·응고 과정에서 열전달을 해석하고, 핀 구조와 표면 형상 변수를 최적화하여 잠열 열에너지 저장 성능을 향상시키는 연구
상변화 물질(PCM)의 용융·응고 과정에서 나타나는 열전달 거동을 수치모델로 규명하고, 열교환 구조 내부의 형상 변수를 통해 성능을 제어하는 연구를 수행합니다. 쉘-튜브 형태의 잠열 열에너지 저장(LHTES)에서 2차원 모델을 기반으로 핀 개수와 높이 조합을 평가하고, 동일 핀 체적 조건을 유지하면서 열전달 향상 메커니즘을 정리합니다. 이후 토폴로지 최적화를 적용해 핀 배치 구성을 도출하고, 제조 가능성을 고려한 단순화 모델로 검증 절차를 마련합니다. 또한 거친 표면을 갖는 조건에서 물의 과냉각 및 응고 특성을 함께 분석하여 표면 위상과 열전달의 연동성을 확인하는 차별성을 보유하고 있습니다.
관련 연구 성과
관련 논문
2편
관련 특허
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관련 프로젝트
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연구 흐름
초기에는 거친 표면 형상 조건에서 수평 실린더 내부 물의 과냉각 및 응고 거동을 분석하는 방향으로 연구를 수행했습니다. 이후 잠열 열에너지 저장(LHTES) 적용을 목표로 쉘-튜브 기반 2차원 수치모델을 구축하고, 핀 추가가 용융 성능에 미치는 영향을 체계적으로 비교했습니다. 다음 단계에서는 동일 체적 조건에서 핀 형상 조합을 탐색한 뒤 토폴로지 최적화를 통해 효과적인 핀 구성을 도출했습니다. 최근에는 제조성을 고려한 단순화 모델을 병행하여 설계-검증의 연속성을 강화하고, 상변화 열전달 향상 설계 절차를 정립하는 연구 궤적을 보이고 있습니다.
활용 가능성
활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.
관련 논문
구분
제목
Optimizing fin design for enhanced melting performance in latent heat thermal energy storage systems
Super-cooling effects and solidification of water inside a horizontal cylinder with a rough, sinusoidal surface shape