• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2007년도 제29회 추계학술대회논문집
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• pp.285-288
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• 2007

레이저가공에서 나타나는 가공부위의 용융된 물질을 밀어내는 가스의 역할을 모사하기 위하여, 구멍이 있는 평판 상부에 충돌하는 마이크로 초음속 제트유동의 경계층 효과가 수치해석적으로 연구되었다. 충돌유동과 충격파의 구조 및 구멍통과 질량유량이 관찰되어 경계층 영향이 고려되지 않은 과거 연구와 비교되었다. 노즐내부 유동의 경계층 효과로 인하여 가공부위 상부에서 보다 강한 마하디스크가 생성되고, 아울러 구멍통과 질량유량도 줄어드는 것이 관찰되었다.

• 한국정밀공학회지
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• 제27권10호
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• pp.84-92
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• 2010

In this study a numerical analysis has been conducted for the flow characteristics and pumping performance of a piezoelectric-based micropump with electromagnetic resistance exerted on electrically conducting fluid. Here, electromagnetic resistance is alternately applied at the inlet and outlet with alternately applied magnetic fields in association with the reciprocal membrane motion of the piezoelectric-based micropump. A model of Prescribed Deformation is used for the description of the membrane motion. The internal flow characteristics and pumping performance are investigated with the variation of magnetic flux density, tube size, displacement of membrane and the frequency of the membrane. It turns out that the current micropump has a wide range of pumping flow rate compared with diffuser-nozzle based micropumps.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권3호
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• pp.263-270
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• 2014

유체이송 기술은 최근 마이크로 유체시스템 개발에서 핵심문제로 인식되고 있다. 본 논문에서는 외부동력을 사용하지 않고 액적을 이송시킬 수 있는 새로운 개념을 제안하고, 수치해석을 통해 증명하였다. 제안된 장치는 표면을 단순하게 친수성과 소수성 표면의 복합표면으로 구성하는 것이다. 새로운 개념을 입증하기 위한 수치해석은 보존적인 압력기반 유한체적방법에 기초한 비정렬 셀 중심 방법 및 VOF 방법에 체적포착법인 CICSAM을 채용하고 있는 자체개발 코드(PowerCFD)를 사용하였다. 연구결과 본 연구에서 제안된 개념이 마이크로 유체시스템에서 액적이송에 대해 우수한 성능을 나타내는 것으로 확인되었다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제11권3호
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• pp.14-21
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• 2008

A numerical simulation on the flow field of a valveless bidirectional piezoelectric micropump has been performed. In this type of micropump, the oscillation of the piezoelectric diaphragm generates the blowing and suction flow through the oblique channel from the pumping chamber. The angle between the oblique and main channel causes the variation of flow distribution through upstream and downstream channels in suction and blowing modes. In the suction flow mode, the working fluid flows from both the upstream and downstream of the main channel to the pumping chamber through the oblique channel. However, in the blowing flow mode, the fluid pushed out of the pumping chamber flows more toward the downstream of the main channel due to the inertia of the fluid. In the present study, the effects of geometries such as the angle of oblique channel and the shape of main channel on the flow rate of the up/downstream were investigated. The flow rate obtained from the pump and the energy required to the pump were also analyzed for various displacements and frequencies of the oscillation of the diaphragm.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년도 제31회 추계학술대회논문집
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• pp.31-35
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• 2008

본 시험장치는 가스터빈 관련 교육기관, 연구소 등에 가스터빈 엔진의 작동 원리와 구조에 대한 기초지식을 제공하고 가스터빈 엔진의 이론적 열역학 계산을 실제 성능시험을 통하여 비교해 볼 수 있도록 개발되었다. 추력 30lbf급 마이크로 터보제트 엔진을 대상으로 하여 NI DAQ(데이터 수집)장치와 LabVIEW 프로그램으로 각 구성품의 온도, 압력과 추력, 연료유량, 공기유량 등의 실시간 데이터를 모니터링 및 획득할 수 있도록 시험장치를 구성하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.749-760
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• 2022

An efficient computational fluid dynamics model was proposed for simulating microchannel-type steam/methane reformers with thin washcoat catalyst layers. In this model, by using the effectiveness factor correlations, the overall reaction rate that occurs in the washcoat catalyst layer could be accurately estimated without performing the detailed calculation of heat transfer, mass transfer, and reforming reactions therein. The accuracy of the proposed model was validated by solving a microchannel-type reformer, once by fully considering the complex steam/methane reforming (SMR) process inside the washcoat layer and again by simplifying the SMR calculation using the effectiveness factor correlations. Finally, parametric studies were conducted to investigate the effects of operating conditions on the SMR performance.

• 한국가시화정보학회지
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• 제22권2호
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• pp.35-43
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• 2024

Microparticle separation has demonstrated significant potential for biological, chemical, and medical applications. We introduce a surface acoustic wave (SAW)-based microfluidic device for separation of elastic and rigid microspheres based on their property and size. By tuning the SAWs to match the resonant frequencies of certain microspheres, those particles could be selectively separated from the other microspheres. When microspheres are exposed to an acoustic field, they experience the SAW-induced acoustic radiation force (ARF), whose magnitude is dependent on the microparticle size and properties. We modeled the SAW-induced ARF based on elastic sphere theory and conducted a series of experiments to separate elastic and rigid microspheres. We further utilized the acoustofluidic method for the separation of Thalassiosira Eccentrica microalgae based on the differences in their sizes with purity exceeding 90%. We anticipate that our technique will open up new possibilities for sample preparation, detection, and diagnosis in various emerging biological and medical analyses.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권6호
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• pp.818-823
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• 2015

본 연구에서는 전산유체역학(CFD)을 이용하여 마이크로채널 내부의 Fischer-Tropsch(FT) 반응을 모사하였고, 나아가 반응채널의 너비와 높이, 냉각채널과의 거리 그리고 채널 사이 간격을 변수로 두고 채널 내부 온도에 대해 민감도 분석을 수행하였다. 마이크로채널 반응기는 채널 간의 열교환을 고려하기 위한 5개의 반응채널과 냉각채널을 대신한 냉각면으로 이루어져 있으며 채널의 높이와 너비를 포함한 변수들의 길이는 0.5 mm ~ 5.0 mm 범위에서 설정하였다. 반응물로는 $H_2$와 CO의 혼합기체($H_2/CO$ molar ratio=2)를 사용하였으며 반응기의 운전 조건은 $GHSV=10000h^{-1}$, 압력 20 bar와 온도 483 K($210^{\circ}C$)이다. 민감도 분석의 결과로 반응채널 내부의 최대 온도는 채널의 높이에 비례하며 너비에 대해서는 특정 길이 이상에서 영향을 받지 않는 것을 확인하였으며 이 중에 냉각채널과의 거리와 채널 사이 간격은 채널 내부 온도에 거의 영향을 미치지 않았다. 따라서 채널 레이아웃에서 반응채널의 높이는 짧을수록(약 2 mm 이하), 너비는 길수록(약 4 mm 이상) 열제거뿐만 아니라 생산량 측면에서 이득을 얻을 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권9호
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• pp.885-894
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• 2012

마이크로채널 메탄 수증기 개질 반응기의 열 및 물질 전달 특성을 이해하기 위한 수치해석 연구를 수행하였다. Rh-촉매의 메탄 수증기 개질 반응과 Pt-촉매의 메탄 연소 반응을 함께 모델링하였다. 화학 반응의 반응 속도를 해석 모델에 적용하였다. 접촉시간, 평행류 대향류 등 유동 패턴, 채널 크기 등이 개질 성능과 온도 분포에 미치는 영향을 관찰하였다. 평행류와 대향류는 서로 반대되는 온도 분포를 갖게 되고, 그로 인해 서로 다른 반응 속도와 화학종 몰분율을 나타낸다. 접촉시간이 짧아지고 채널 크기가 증가할수록 촉매층과 혼합물 유동 사이의 물질 전달이 제한되어 개질 성능은 감소하게 된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제29권10호
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• pp.1289-1297
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• 2005

The flow in a microchannel is usually characterized as a low Reynolds number (Re) so that good mixing is quite difficult to be achieved. In this regard, we developed a novel chaotic micromixer, named Serpentine Laminating Micromixer (SLM) in the present study, Part 1. In the SLM, the higher level of chaotic mixing can be achieved by combining two general chaotic mixing mechanisms: splitting/recombination and chaotic advection. The splitting and recombination (in other term, lamination) mechanism is obtained by the successive arrangement of 'F'-shape mixing units in two layers. The chaotic advection is induced by the overall three-dimensional serpentine path of the microchannel. Chaotic mixing performance of the SLM was fully characterized numerically. To compare the mixing performance, a T-type micromixer which has the same width, height and length of the SLM was also designed. The three-dimensional numerical mixing simulations show the superiority of the SLM over the T-type micromixer. From the cross-sectional simulation results of mixing patterns, the chaotic advection effect from the serpentine channel path design acts favorably to realize the ideal lamination of fluid flow as Re increases. Chaotic mixing mechanism, proposed in this study, could be easily integrated in Micro-Total-Analysis-System, Lab-on-a-Chip and so on.