• Title/Summary/Keyword: 유체확산

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정상상태 회전원판전극(RDE) 방법과 유체역학적 요동에 의한 전기화학적(EHD) 임피던스방법을 이용한 금전극표면에 형성된 PVC 피막내 산소확산계수의 온도의존성에 대한 연구 (Temperature Dependence of Oxygen Diffusivity in the PVC Film on Gold Electrode Using Steady-State Rotating Disk Electrode Technique and Modulated Electrohydrodynamic Impedance Technique)

  • 연제원;변수일;이우진;최인규
    • 전기화학회지
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    • 제3권1호
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    • pp.49-56
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    • 2000
  • 정상상태 회전원판전극(RDE)방법과 유체역학적 요동에 의한 전기화학적(EHD) 임피던스방법을 이용하여 금(Au)회전 원판전극(rotating disk electrode)표면에 형성된 PVC(polyvinyl chloride)피막내 산소확산계수의 온도의존성에 대한 연구를 수행하였다. PVC 피막내에서의 산소확산속도(산소확산계수와 피막두께의 비) $D_f/\delta_f$는 한계전류 대 전극회전각속도의 변화로부터 측정하였고, 확산시간상수(diffusion time constant) $\delta_f^2/D_f$측정된 임피던스 값을 $\ulcorner$비전도성, 다공성 피막을 통한 물질이동$\lrcorner$에 대한 확산방정식으로부터 계산된 값에 피팅(fitting)하여 얻었다. 이 측정된 확산속도와 확산시간상수로부터 상온에서 PVC피막의 두께 $\delta_f$와 피막내에서의 산소확산계수(diffusivity) $D_f$를 각각 결정하였다. 온도가 증가함에 따라 측정된 PVC내에서의 산소확산계수가 용액에서의 산소확산계수 $D_s$보다 더 빠르게 증가하였다. 이는 온도가 증가함에 따라 PVC피막내 공공이 성장하고, 이 공공들이 피막내에서 유효한 확산경로로 작용한다는 것을 의미한다. 본 정상상태 및 유체역학적 요동상태 실험방법을 이용하여 금속표면에 존재하는 비전도성 다공질피막의 두께와 피막내 산소확산계수를 동시에 측정할 수 있었으며, 피막의 다공도를 정량적으로 계산할 수 있었다.

마이크로믹서에의 응용을 위해 PMN-PT를 이용한 경계면과 수직방향 방사형 믹서 (Cross-sectional Radiation Type Mixer into the Boundary Surface using PMN-PT for Micromixing)

  • 허필우;윤의수;고광식
    • 전자공학회논문지SC
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    • 제42권1호
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    • pp.33-37
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    • 2005
  • 마이크로믹서는 Bio-MEMS 혹은 μ-TAS 분야에서 중요한 역할을 수행한다. 혼합은 두 유체의 난류 상태와 상호확산에 의해 발생된다. 마이크로채널 내에서는 레이놀즈수가 작기 때문에 (Re << 2000) 난류가 발생되기 어려우므로 주로 상호확산에 의해서만 혼합된다. 따라서 두 유체가 적정하게 혼합되기 위해서는 긴 채널이 요구된다. 본 논문에서는 혼합에 소요되는 길이를 줄이기 위해서 PMN-PT에 의해 발생된 초음파에 의해 혼합되는 새로운 믹서를 제안하였다. 챔버 내에 발생된 초음파는 두 유체에 의해 생성된 경계면과 수직한 방향으로 방사된다. 사용된 두 유체는 상하방향으로 경계층을 이룬다. 혼합 상태는 NaOH와 페놀프탈렌의 반응에 따른 색상 변화론 관찰하여 측정하였다.

청정실 화재의 시뮬레이션 I. 방연커튼의 효과 (Simulation of a Clean Room Fire I. Effects of Smoke Curtain)

  • 박외철
    • 한국화재소방학회논문지
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    • 제19권2호
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    • pp.8-12
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    • 2005
  • 청정실의 화재는 연기입자의 확산으로 인해 큰 피해를 초래할 수 있다. 청정실내 화재가 발생한 구역에서 다른 구역으로 연기가 확산되는 것을 방지하기 위해 구역경계에 방연커튼을 설치할 때, 그 폭이 연기의 확산에 미치는 영향을 전산유체역학 프로그램을 사용하여 조사하였다. 청정실 내 크기 $30m\times10m\times4m$의 구역에 1MW의 메탄을 화재가 발생한 것으로 화재시나리오를 설정하였다. 구역 경계에 방역커튼을 설치하지 않은 경우와 각각 폭이 1, 2, 3m인 방연커튼을 설치한 경우에 대한 결과를 비교하였다. 커튼이 설치되지 않은 경우에는 연기가 구역경계를 통해 확산됨을 확인하였다. 또, 방연커튼의 폭이 클수록 연기확산을 지연시키지만, 연기확산을 차단하기 위해서는 경계 칸막이를 설치해야 함을 알 수 있었다.

Eulerian-Lagrangian 방법을 이용한 1차원 종확산방정식의 수치모형 (Numerical Modeling of One-Dimensional Longitudinal Dispersion Equation using Eulerian-Lagrangian Method)

  • 서일원;김대근
    • 물과 미래
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    • 제27권2호
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    • pp.155-166
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    • 1994
  • Eulerian-Lagrangian 방법을 이용하여 1차원 종확산방정식의 수치모형을 비교·분석하였다. 본 연구에서서 비교·분석한 모형은 지배방정식을 연산자 분리방법에 의해서 이송만을 지배하는 이송방정식과 확산만을 지배하는 확산방정식으로 분리한다. 이송방정식은 특성곡선을 따라서 유체입자를 추적하는 특성곡선법을 사용하여 해를 구하고, 그 결과를 고정된 Eulerian 격자상에 보간하였고, 확산방정식은 상기 고정격자상에서 Crank-Nicholson 유한차분법을 사용하여 해를 구하였다. 이송방정식의 풀이에서 다양한 보간방법이 적용되었는데, 일반적으로 Hermite 보간다항식을 사용한 경우가 Lagrange 보간다항식을 사용한 경우보다 수치확산 및 수치진동 등의 오차를 최소화할 수 있어서 더욱 우수한 것으로 밝혀졌다.

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손상된 라이저로부터 유출된 기름 확산에 대한 수치해석 (Numerical Investigation on Oil Spill from Damaged Riser)

  • 김효주;이상철;박선호
    • 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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    • 제19권2호
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    • pp.99-110
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    • 2016
  • 해양에서 시추작업 중 라이저가 손상되어 기름유출이 발생하면 경제적인 피해 뿐 아니라 해양환경에 막대한 피해를 가져오게 되므로 사고 발생 시 신속하게 사고에 대처해야 될 뿐만 아니라 초기의 기름 유출량 및 확산 정도를 파악하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 소스코드가 공개된 전산유체역학 라이브러리인 OpenFOAM을 이용하여 손상된 라이저로 부터 기름이 유출되는 현상을 해석하였다. 수치방법을 검증하기 위해 제트 유동과 밀도 차에 의한 확산 문제인 Rayleigh-Taylor instability를 해석하였다. 라이저의 손상된 크기, 기름 유출량, 손상된 위치, 해류의 속도를 변화시키며 해석하였다. 해석 결과 기름이 유출 될 경우 수면에 도달 할 때까지 이동한 거리 및 시간을 예측하여 기름 확산에 대비할 수 있는 가이드라인을 제시하였다.

스토캐스틱 분자동역학 시뮬레이션을 통한 직사각형 마이크로 채널 내의 입자 확산 연구 (STOCHASTIC MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION OF PARTICLE DIFFUSION IN RECTANGULAR MICROCHANNELS)

  • 김영록;박철우;김대중
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산유체공학회 2008년도 학술대회
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    • pp.204-207
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    • 2008
  • Stochastic molecular dynamics simulation is a variation of standard molecular dynamics simulation that basically omits water molecules. The omission of water molecules, occupying a majority of space, enables flow simulation at microscale. This study reports our stochastic molecular dynamics simulation of particles diffusing in rectangular microchannels. We interestingly found that diffusion patterns in channels with a very small aspect ratio differ by dimensions. We will also discuss the future direction of our research toward a more realistic simulation of micromixing.

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스토캐스틱 분자동역학 시뮬레이션을 통한 직사각형 마이크로 채널 내의 입자 확산 연구 (STOCHASTIC MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION OF PARTICLE DIFFUSION IN RECTANGULAR MICROCHANNELS)

  • 김영록;박철우;김대중
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산유체공학회 2008년 추계학술대회논문집
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    • pp.204-207
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    • 2008
  • Stochastic molecular dynamics simulation is a variation of standard molecular dynamics simulation that basically omits water molecules. The omission of water molecules, occupying a majority of space, enables flow simulation at microscale. This study reports our stochastic molecular dynamics simulation of particles diffusing in rectangular microchannels. We interestingly found that diffusion patterns in channels with a very small aspect ratio differ by dimensions. We will also discuss the future direction of our research toward a more realistic simulation of micromixing.

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대심도 역사의 화재강도에 따른 연기확산 영향 분석 (ANALYSIS OF SMOKE SPREAD EFFECT DUE TO THE FIRE STRENGTH IN UNDERGROUND SUBWAY-STATION)

  • 장용준;구인혁;김학범;김진호
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산유체공학회 2011년 춘계학술대회논문집
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    • pp.373-378
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    • 2011
  • As the number of deeply-underground subway station(DUSS) increases, the safety measures for DUSS have been requested. In this research, Shingumho station (The line # 5, Depth: 46m) has been selected as case-study for the analysis of smoke-spread speed with the different fire strength. Field test data measured for actual fan in DUSS was applied as a condition of a simulation. The whole station was covered in this analysis and total of 4 million grids were generated for this simulation. The fire driven flow was analyzed case by case to compare the smoke-spread effect according to the fire strength. in order to enhance the efficiency of calculation, parallel processing by MPI was employed and large eddy simulation method in FDS code was adopted.

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화염의 구조에 대한 이론해석

  • 정석호
    • 기계저널
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    • 제25권4호
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    • pp.320-326
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    • 1985
  • 지난 10여년간의 연소분야에 대한 연구는 크게 세가지 방향에서 괄목할 만한 발전을 이루어 왔다. 그 첫째는 대용량 컴퓨터의 개발에 따른 수치해석능력의 신장을 들 수 있고, 둘째는 실 험에서 레이저를 이용한 비접촉 계측방법의 발달을 들 수 있다. 또한 이론적 관점에서는 1974 년이래 유체역학에서 프란틀의 경계층 이론에 비견될 수 있는 접합점근방법(matched asymptotic technique)를 이용하여 예혼합 화염의 전파속도, 확산화염의 구조 및 점화/소화현상, 열폭발문제, 화염의 안정성 등에 관한 엄격한 해석이 가능하게 되었다. 이로서, 종래의 현상적, 물리적 설 명으로 이해될 수 없었던 분야를 해석할 수 있었다. 이에 따라 본 강좌에서는 연소분야의 이 론적 연구에 초점을 맞추어 접합점근방법의 기초개념 및 해석방법을 소개하고자 한다. 이를 위해 2장에서 확산 화염과 예혼합 화염의 특성을 설명하고, 3장에서 화염면 극한의 해석, 4장에서 확산 화염의 구조해석을 통한 점화/소화현상 및 5장에서 예혼합 화염에의 응용 등을 소개한다.

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액체 시뮬레이션의 얇은 특징을 빠르게 표현하기 위한 CPU와 GPU 이기종 컴퓨팅 기술 (A CPU and GPU Heterogeneous Computing Techniques for Fast Representation of Thin Features in Liquid Simulations)

  • 김종현
    • 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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    • 제24권2호
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    • pp.11-20
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    • 2018
  • 우리는 유체의 얇은 막을 명시적으로 표현하고 보존할 수 있는 CPU-GPU 이기종 컴퓨팅 기반의 유체 시뮬레이션 기법을 소개한다. 본 논문에서 가장 큰 기여는 얇은 유체표면에서 쪼개지거나 밀도가 높은 지점에서 붕괴되어 유체표면에 나타나는 Hole을 방지하는 입자 기반 프레임워크를 GPU를 활용한다는 것이다. 유체표면을 추적하는 기존의 방법과는 달리, 제안된 프레임워크는 CPU-GPU 프레임워크상에서 수치적 확산이나 꼬임문제 없이 안정적으로 토폴로지 변화를 처리할 수 있다. 얇은 표면의 특징은 이방성 커널(Anisotropic kernel)과 주성분 분석(Principal component analysis; PCA)을 GPU상에서 수행하여 유체의 방향성을 빠르게 찾고, 새로운 유체입자의 위치를 결정하기 위해 계산하는, 후보위치 추출 과정의 효율성을 CPU-GPU 이기종 컴퓨팅 기술 기반으로 빠르게 계산한다. 제안된 알고리즘은 직관적으로 구현되며, 병렬화가 쉽고 시각적으로 디테일한 액체의 얇은 표면을 빠르게 애니메이션 할 수 있다.