• 제목/요약/키워드: 입자추적법

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Development of Surface Image Velocimetry with Space-Time Image Analysis (시공간 영상 분석을 이용한 영상 유속계의 개발)

  • Yu, Kwon-Kyu;Kim, Nam-Kil;Yoon, Byung-Man
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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    • pp.483-487
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    • 2010
  • 하천에서 물이 비교적 빠른 속도로 흘러가면 압력 변동, 하상의 조도, 하천내 구조물 등의 영향에 의해 수면이 끊임없이 변형을 일으키며 수면에 작은 물결(수면 파문)이 생긴다. 이러한 수면 파문은 유수에 의해 유수의 평균 유속으로 이류되며, 이 때문에 인간이 유수의 흐름을 시각적으로 인식할 수 있다. 이러한 표면 파문은 적절한 영상 분석을 하면 표면 유속 측정의 추적자로 이용할 수 있다. 본 연구는 유수 표면을 연속된 영상을 촬영하고, 일련의 영상을 시공간 영상(space-time image)으로 만든 뒤, 휘도 경사법(graylevel gradient method)으로 유속 벡터를 추출하는 새로운 방법을 제시하였다. 이 분석 과정은 기존의 입자 영상 유속계(PIV, Particle Image Velocimetry) 기법을 이용하는 방법보다 훨씬 간단하고 분석 시간도 크게 절약할 수 있다. 또한, 수면 파문의 전파에 따른 중력파의 영향을 시공간 영상의 처리 과정에서 잡음으로 간주하여 처리할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 개발된 루틴을 표면 영상 유속계(SIV, Surface Image Velocimtery)에 구현하여 새로운 영상 유속계를 개발하였다. 시공간 영상 분속을 이용하는 새로운 영상 유속계를 실험실 수로의 영상 자료에 적용하여 그 정확도, 적용성, 장단점 등을 분석하였다. 제안된 방법에 의한 평균류 산정 결과는 물리적으로 타당하며, 저속 또는 저휘도에서의 분석 성능이 뛰어난 것으로 밝혀졌다. 다만, 이방향 흐름의 분석에서는 문제가 있는 것이 밝혀졌다.

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Turbulent mixing of suspended sediments in the Kelvin-Helmholtz instability using Large-eddy Simulation (켈빈-헬름홀츠 불안정성 내에서의 부유사 혼합 거동 모사)

  • Ku, Hyeyun;Hwan, Jin Hwan
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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    • pp.386-386
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    • 2015
  • 담수가 해수에서 흘러드는 하구에서는 성층이 관측되며 이것은 난류의 미세구조를 변화시키는 주요 원인으로 작용한다. 이러한 성층화 현상은 하구 내 부유사의 군집인 하구 최대혼탁수(Estuarine Turbidity Maximum, ETM)의 형성에 영향을 주게 된다. 본 연구는 성층의 하구 최대 혼탁수 생성 메커니즘에 관심을 두고 수치모델링을 활용한 미세 난류의 부유사 거동 분석에 초점을 두었다. 성층과 전단응력 사이의 난류 혼합을 대표하는 유동인 켈빈-헬름홀츠 불안정성(Kelvin-Helmholtz Instability)을 도입하고 성층 경계면 근처에서 부유사의 이송을 높은 레이놀즈수(Reynolds number) 유동에서 RANS(Reynolds-averaged Navier-Stokes Simulation)보다 다양한 규모의 에너지 획득이 가능하여 미세 난류 구조 재현에 장점을 갖는 Large-eddy Simulation(LES)를 활용하여 모사하였다. 여기에서, 부유사는 주위 유동의 물리적 특성 변화에 영향을 미치지 않는 Passive scalar로 가정하였으며 $6^{th}$-order Lagrangian 다항식 보간법을 적용하여 입자의 이동 속도를 계산하고 이를 시간에 대해 적분함으로써 이동 궤적을 추적하였다. 수치 모델 결과 Lock-exchange 유동 내에서 켈빈-헬름홀츠 불안정성이 발생함에 따라 경계면 주위에 위치한 부유사가 billow 내에서 트랩핑(trapping)되는 것을 보여주어 KH-billow 혹은 braids 내의 미세 난류에 의한 영향이 확인되었다. 본 연구에서는 LES를 활용하여 성층류 및 성층류 내의 부유사 혼합을 모사하여 난류의 정도에 따른 이동 궤적의 차이에 대해서 분석함으로써 성층의 난류 강도 저하에 따른 부유사의 군집으로의 영향에 대해 서술한다.

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Deposition of thick free-standing diamond wafer by multi(7)-cathode DC PACVD method

  • 이재갑;이욱성;백영준;은광용;채희백;박종완
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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    • pp.214-214
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    • 1999
  • 다이아몬드를 반도체용 열방산용기판 등으로 사용하기 위해서는 수백 $\mu\textrm{m}$ 두께의 대면적 웨이퍼가 요구된다. 이를 위해서 DC are jet CVD, MW PACVD, DC PACVD 등이 개발되어, 현재 4"에서 8"까지의 많은 문제를 일으키고 있다. 본 연구에서는 multi-cathode DC PACVD법에 의한 4" 다이아몬드 웨이퍼의 합성과 합성된 막의 특성변화에 대한 연구를 수행하였다. 또한, 웨이퍼의 휨과 crack 발생거동과 대한 고찰을 통래 휨과 crack이 없는 웨이퍼의 제작방법을 고안하였다. 사용된 음극의 수는 일곱 개이며, 투입된 power는 각 음극 당 약 2.5kW(4.1 A-600V)이었다. 사용된 기판의 크기는 직경 4"이었다. 합성압력은 100Torr, 가스유량은 150sccm, 증착온도는 125$0^{\circ}C$~131$0^{\circ}C$, 수소가스네 메탄조성은 5%~8%이었다. 합성 중 막에 인가되는 응력은 합성 중 증착온도의 변화에 의해 제어하였다. 막의 결정도는 Raman spectroscopy 및 열전도도를 측정을 통해 분석하였다. 성장속도 및 다이아몬드 peak의 반가폭은 메탄조성 증가(5%~8%)에 따라 증가하여 각각 6.6~10.5$\mu\textrm{m}$/h 및 3.8~5.2 cm-1의 분포를 보였다. 6%CH4 및 7%CH4에서 합성된 웨이퍼에서 측정된 막의 열전도도는 11W/cmK~13W/cmK 정도로 높게 나타났다. 막두께의 uniformity는 최대 3.5%로 매우 균일하였다. 막에 인가되는 응력의 제어로 직경 4"k 합성면적에서 두께 1mm 이상의 균열 및 휨이 없는 다이아몬드 자유막 웨이퍼를 합성할 수 있었다.다이아몬드 자유막 웨이퍼를 합성할 수 있었다.active ion에 의해 sputtering 이 된다. 이때 plasma 처리기의 polymer 기판 후면에 magnet를 설치하여 높은 ionization을 발생시켜 처리 효과를 한층 높여 주었다. 이 plasma 처리는 표면 청정화, 표면 etching 이 동시에 행하는 것과 함께 장시간 처리에 의해 표면에서는 미세한 과, C=C기, -C-O-의 극성기의 도입에 의한 표면 개량이 된다는 것을 관찰할 수 있다. OPP polymer 표면을 Ar 100%로 plasma 처리한 경우 C-O, C=O 등의 carbonyl가 발생됨을 알 수 있었다. C-O, C=O 등의 carbynyl polor group이 도입됨에 따라 sputter된 Al의 접착력이 향상됨을 알 수 있으며, TEM 관찰 결과 grain size도 상당히 작아짐을 알 수 있었다.onte-Carlo 방법으로 처리하였다. 정지기장해석의 경우 상용 S/W인 Vector Fields를 사용하였다. 이를 통해 sputter 내 플라즈마 특성, target으로 입사하는 이온에너지 및 각 분포, 이들이 target erosion 형상에 미치는 영향을 살펴보았다. 또한 이들 결과로부터 간단한 sputtering 모델을 사용하여 target으로부터 sputter된 입자들이 substrate에 부착되는 현상을 Monte-Carlo 방법으로 추적하여 성막특성도 살펴보았다.다.다양한 기능을 가진 신소재 제조에 있다. 또한 경제적인 측면에서도 고부가 가치의 제품 개발에 따른 새로운 수요 창출과 수익률 향상, 기존의 기능성 안료를 나노(nano)화하여 나노 입자를 제조, 기존의 기능성 안료에 대한 비용 절감 효과등을 유도 할 수 있다. 역시 기술적인 측면에서도 특수소재 개발에 있어 최적의 나노 입자 제어기술 개발 및 나노입자를 기능성 소재로 사용하여 새로운 제품의 제조와 고압 기상

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Analysis of Capillary Flow in Open-Top Rectangular Microchannel (상판이 없는 직사각형 단면의 미세채널에서 모세관 유동 분석)

  • Park, Eun-Jung;Cho, Ji-Yong;Kim, Jeong-Chul;Hur, Dae-Sung;Chung, Chan-Il;Kim, Jung-Kyung
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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    • 제34권1호
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    • pp.77-82
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    • 2010
  • Our study aims to understand the flow of liquid in an open-top rectangular microchannel that can be used in micro total analysis systems ($\mu$-TAS) because it has advantages in terms of light transmission and energy efficiency. We measured the liquid velocity using particle tracking technique and conducted a simulation with computational fluid dynamics by altering the area of channel cross section and channel length for the capillary-driven flow in the open-top rectangular microchannel. When liquid water drops to an entrance of the fabricated microchannel with a height of 20 μm and a width of 20 ${\mu}m$, it flows along the microchannel by only capillary force. In the wetting behavior of the liquid, important parameters of this flow are channel size, contact angle and liquid properties such as surface tension and viscosity, which are used to control the flow of liquid in the microchannel.

Bioaccumulation of Ag and Zn in earthworms (Eisenia fetida) from soil contaminated with Ag and Zn nanoparticles using a radiotracer method (방사성동위원소 추적자 기법을 이용한 제조나노입자로 오염된 토양으로부터 지렁이(Eisenia fetida)의 은과 아연 축적 연구)

  • Seung Ha Lee;Byeong-Gweon Lee
    • Korean Journal of Environmental Biology
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    • 제39권4호
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    • pp.550-558
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    • 2021
  • In a radiotracer study, the bioaccumulation and efflux of metals in earthworms (Eisenia fetida) exposed to soil spiked with ZnO and Ag nanoparticles (AgNP) were compared to those exposed to soil spiked with ionic Zn and Ag. Additionally, the bioavailability and chemical mobility of nano- and ionic metals in the soil were estimated using the sequential extraction method and compared to the bioaccumulation factor(BAF). The BAF for ZnO (0.06) was 31 times lower than that for Zn ions (1.86), suggesting that ZnO was less bioavailable than the ionic form in contaminated soil. In contrast, the BAFs for two types of AgNPs coated with polyvinylpyrrolidone (0.12) or citrate (0.11) were comparable to those of ionic Ag (0.17). The sequential extraction of metals from the soil suggests that the chemically mobile fractions in the Zn ion treatment were higher(35%) than those (<20%) in the Ag ion treatment, which was consistent with the greater BAFs in the former than the latter. However, the chemical mobility in the ZnO treatments did not predict bioavailability. The efflux rates of Ag (3.2-3.8% d-1) in the worms were 2-3×those(1.2-1.7% d-1) for Zn.

Numerical Simulajtions of Non-ergodic Solute Transport in Strongly Heterogeneous Aquiferss (불균질도가 높은 대수층내에서의 비에르고딕 용질이동에 관한 수치 시뮬레이션)

  • Seo Byong-Min
    • The Journal of Engineering Geology
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    • 제15권3호
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    • pp.245-255
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    • 2005
  • Three dimensional Monte-Carlo simulations of non-ergodic transport of a non-reactive solute plume by steady-state groundwater flow under a uniform mean velocity in isotropic heterogeneous aquifers were conducted. The log-normally distributed hydraulic conductivity, K(x), is modeled as a random field. Significant efforts are made to reduce the simulation uncertainties. Ensemble averages of the second spatial moments of the plume, $$lt;S_{ij}'(t',l')$gt;$ and plume centroid variances, $$lt;R_{ij}'(t',l')$gt;$ were simulated with 3200 Monte Carlo runs for three variances of log K, $\omega^2_y1.0,,2.5,$ and 5.0, and three dimensionless lengths of line plume sources ( l=,5 and 10) normal to the mean velocity. The simulated second spatial moment and the plume centroid variance in longitudinal direction fit well to the first order theoretical results while the simulated transverse moments are not fit well with the first order results. The first order theoretical results definitely underestimated the simulated transverse second spatial moments for the aquifers of large u: and small initial plume sources. The ergodic condition for the second spatial moments is far from reaching, and the first order theoretical results of the transverse second spatial moment of the ergodic plume slightly underestimated the simulated moments.

A Study of Antibody Conversion Rate During a Mycoplasma pneumoniae Epidemic Period(the Second Half of 2003) (Mycoplasma pneumoniae 유행 시기(2003년 하반기)의 항체 양전율에 대한 조사)

  • Kim, Do Kyun;Yu, Jinho;Yoo, Young;Koh, Young Yull
    • Clinical and Experimental Pediatrics
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    • 제48권5호
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    • pp.500-505
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    • 2005
  • Purpose : This study was designed to estimate the prevalence of Mycoplasma pneumoniae infection during an epidemic period by means of examining the antibody conversion rate and to investigate the association of the antibody conversion with age, initial antibody titer, and atopy. Methods : We chose 191 children whose antibody titer to M. pneumoniae was negative, 1 : 40, or 1 : 80 during the first half of 2003. After the second half of 2003 when the M. pneumoniae epidemic occurred, follow-up collection of sera was performed during the first half of 2004. M. pneumoniae antibody titer was measured by Serodia-Myco II particle agglutination test. Results : Of 191 children, antibody conversion was detected in 83 children(43.5 percent). No significant difference was found between the conversion and non-conversion group with respect to age, sex and atopy. Dividing the subjects into four groups by age, results on the antibody conversion rate revealed no significant differences between the groups. Assessed by initial antibody titer, a diminished trend of conversion rate was observed in children with 1 : 80 titer but the difference was not significant. There was no significant difference in the antibody conversion rate between atopic and non-atopic children. Conclusion : Based on the antibody conversion rate in this study, the prevalence of M. pneumoniae infection during an epidemic period was estimated to be 43.5 percent. This high infection rate suggests that during an epidemic, we should bear in mind M. pneumoniae as an important etiologic agent for respiratory infection in children.

Comparison of pigment in automotive solid color paints by FT-IR and XRF spectroscopy for forensic aspect (법과학적 관점에서 FT-IR과 XRF를 이용한 단색 페인트의 안료 비교)

  • Park, Ha-Sun;Kim, Ki-Wook;Heo, Sangcheol;Ryu, Seung-Jin;Lee, Hyunik;Min, Ji-Sook
    • Analytical Science and Technology
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    • 제26권4호
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    • pp.245-255
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    • 2013
  • Identification of paint on victim's clothing and a vehicle are valuable for forensic examination when investigating hit-and-run accidents. Automotive paints on clothes are used to prove a victim caused by traffic accident and to identify a suspected vehicle. The comparison of transferred paints between victim's vehicle and suspected vehicle can be an important evidence in reconstructing the accident situation and in discovering the truth. The paints such as white, yellow, red, blue, or black are hard to examine particle shape under a stereomicroscope because of it is not included aluminum, pearl, and mica flakes in the pigments. The aim of this study under forensic aspect is to compare pigment among basecoat layers of solid paints by identifying inorganic elemental compositions and binder resins of pigments using by micro-FT-IR and micro-XRF spectrometer. The pigment samples were analyzed by using two methods of FT-IR: Reflectance and ATR method. Two methods of FT-IR were useful in discriminating binder resins of pigments by comparing characteristic peaks and patterns of spectra. Also, XRF spectrometer could identify the elemental compositions in inorganic pigments of trace paints which are difficult to compare the identification by FT-IR.

The study of Mobile Robot using Searching Algorithm and Driving Direction Control with MAV (초소형비행체를 이용한 자율이동로봇의 경로탐색 및 방향제어에 관한 연구)

  • 김상헌;이동명;정재영;김관형
    • Proceedings of the Korean Institute of Intelligent Systems Conference
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    • 한국퍼지및지능시스템학회 2003년도 추계 학술대회 학술발표 논문집
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    • pp.105-119
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    • 2003
  • 일반적인 로봇시스템은 자신이 이동해야 할 목표 지점을 자율적으로 생성할 수 없으므로 어떤 다른 시스템의 정보를 이용하여 주변을 탐색하거나 장애물을 인식하고 식별하여 자신의 제어전략을 수립한다. 그러므로 본 논문에서 제시한 시스템은 초소형 비행체를 이용하여 주위 환경과 자율 이동로봇의 위치 정보를 탐색할 수 있도록 시스템을 구성하였다 이러한 시스템의 성능은 로봇이 위치하고 있는 주위의 불완전한 정보로부터 적절한 결론을 유도해 낼 수 있어야 한다. 그러한 비선형적인 문제는 현재까지도 문제 해결을 위해 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 자율이동로봇의 행동 환경을 공간상의 제약을 받지 않는 비선형 시스템인 초소형 비행체에 극초단파(UHF16채널) 영상장치를 이용하여 호스트 PC로 전송하고 호스트 PC는 로봇의 현재 위치, 이동해야 할 목표위치, 장애물의 위치와 형태 등을 분석한다. 분석된 결과 파라메타는 RF-Module을 이용해서 로봇에 전송하고, 로봇은 그 데이터를 분석하여 동작하게 된다. 로봇이 오동작 또는 장애물로 인해 정확한 목적지까지 도달하지 못할 때 호스트 PC는 새로운 최단경로를 생성하거나 장애물을 회피 할 새로운 전략을 로봇에게 보내준다. 본 연구에 적용한 알고리즘은 초소형 비행체에서 탐지한 불완전한 영상정보에서도 비교적 신뢰도 놀은 결과를 보이는 A* 알고리즘을 사용하였다 적용한 알고리즘은 실험을 통하여 실시간으로 정보를 처리할 수 있었으며, 자율 이동로봇의 충돌회피나 최단 경로 생성과 같은 문제를 실험을 통하여 그 성능과 타당성을 검토하였다.delta}textitH]$를 도출하였다.rc}C$에서 30 ㎫의 압력으로 1시간동안 행하였다 소결한 시편들은 직사각형 형태로 가공하였으며 표면은 0.5$\mu\textrm{m}$의 다이아몬드 입자로 연마하였다. XRD, SEM 및 TEM을 이용하여 상분석 및 미세조직관찰을 행하였다. 파괴강도는 3중점 굽힘 법으로 (3-point bending test) 측정하였다. 이때 시편 하부의 지지 점간의 거리는 30mm, cross-head 속도는 0.5 mm/min으로 하였고 5개의 시편을 측정하여 평균값을 구하였다.ell/\textrm{cm}^3$, 혼합재료 3은 0.123$\ell/\textrm{cm}^3$, 0.017$\ell/\textrm{cm}^3$, 혼합재료 4는 0.055$\ell/\textrm{cm}^3$, 0.016$\ell/\textrm{cm}^3$, 혼합재료 5는 0.031$\ell/\textrm{cm}^3$, 0.015$\ell/\textrm{cm}^3$, 혼합재료 6은 0.111$\ell/\textrm{cm}^3$, 0.020$\ell/\textrm{cm}^3$로 나타났다. 3. 단일재료의 악취흡착성능 실험결과 암모니아는 코코넛, 소나무수피, 왕겨에서 흡착능력이 우수하게 나타났으며, 황화수소는 펄라이트, 왕겨, 소나무수피에서 다른 재료에 비하여 상대적으로

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Monte-Carlo Simulations of Non-ergodic Solute Transport from Line Sources in Isotropic Mildly Heterogeneous Aquifers (불균질 등방 대수층 내 선형오염원으로부터 기원된 비에르고딕 용질 이동에 관한 몬테카를로 시뮬레이션)

  • Seo Byong-min
    • Journal of Soil and Groundwater Environment
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    • 제10권6호
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    • pp.20-31
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    • 2005
  • Three dimensional Monte-Carlo simulations of non-ergodic transport of a lion-reactive solute plume by steady-state groundwater flow under a uniform mean velocity in isotropic heterogeneous aquifers were conducted. The log-normally distributed hydraulic conductivity, K(x), is modeled as a random field. Significant efforts are made to reduce tile simulation uncertainties. Ensemble averages of the second spatial moments of the plume and plume centroid variances were simulated with 1600 Monte Carlo runs for three variances of log K, ${\sigma}_Y^2=0.09,\;0.23$, and 0.46, and three dimensionless lengths of line plume sources normal to the mean velocity. The simulated second spatial moment and the plume centroid variance in longitudinal direction fit well to the first order theoretical results while the simulated transverse moments are generally larger than the first order results. The first order theoretical results significantly underestimated the simulated dimensionless transverse moments for the aquifers of large ${\sigma}_Y^2$ and large dimensionless time. The ergodic condition for the second spatial moments is far from reaching in all cases simulated, and transport In transverse directions may reach ergodic condition much slower than that in longitudinal direction. The evolution of the contaminant transported in a heterogeneous aquifer is not affected by the shape of the initial plume but affected mainly by the degree of the heterogeneity and the size of the initial plume.