The direct simulation Monte Carlo (DSMC) method is applied to investigate the flow field of a disk-type drag pump. The pumping channels are cut on both sides of a rotating disk. The rotor has 10 Archimedes' spiral blades. In the present DSMC method, the variable hard sphere model is used as a molecular model, and the no time counter method is employed as a collision sampling technique. For simulation of diatomic gas flows, the Larsen-Borgnakke phenomenological model is adopted to redistribute the translational and internal energies.
In this study we calculated the flowfields around the axisymmetric bodies in the rarefied gas regime by using the DSMC. A flat-ended cylinder was selected as a representative axisymmetric body and the gas used for all calculations was nitrogen. With zero angle of attack, an increasingly rapid rise in density and the effect of shock waves near the flat-ended face were examined. And on the cylinder surface velocity slips and boundary layers could be observed in the results. Larsen-Borgnakke model was used for the energy redistribution in inelastic collisions. And by considering all internal energy modes, the distributions of translational, rotational and vibrational temperatures were plotted. The calculations were peformed for various Knudsen numbers, Especially the rotational temperatures calculated for a case were compared with the experimental results. And the simulation results show good agreements with the experimental ones.
Experimental investigations are performed for the rarefied gas flows in a disk-type drag pump (DTDP). The pump considered in this paper consists of grooved spiral channel on rotors and planar stators. The flow-metre method is adopted to calculate the pumping speed. Compression ratio and pumping speeds for the nitrogen gas are measured under the inlet pressure range of $0.001{\sim}4$ Torr. The maximum of compression ratio was about 3300 for three-stage DTDP, 1000 for two-stage and 100 for single-stage DTDP at zero throughput. The number of stage influences the pumping speed of DPDT
본 연구에서는 특별히 PC cluster와 같은 병렬 환경에서 효율적인 계산을 수행할 수 있는 격자중심에 기초한 직접모사 기법을 개발하였다. 병렬환경 하에서의 효과적인 계산 수행을 위해서는 전체 계산 영역을 격자수와 각 격자에 할당되는 모사 입자 수를 고려한 부 영역들로 나누어주었다. 또한, 격자 사용의 효율성 증대를 위해서는 매우 성긴 격자에서부터 출발하여 점차적인 격자 적응을 수행하였다. 본 방법은 2차원의 초음속 평판 문제와 축대칭의 Rothe, 노즐 문제에 적용하였다. 그 결과로부터 본 방법을 사용하면 기존의 입자 중심 기법에 비해 매우 효율적으로 희박기체 유동을 해석할 수 있음을 알 수 있었다.
본 논문에서는 직접모사법을 이용하여 고 고도 희박 영역에서 로켓의 자세 제어에 필수적인 측면 제트 분사와 그에 따른 자유 흐름 유동과 측면 제트의 상호 작용에 대한 연구를 수행하였다. 밀도 차가 큰 자유 흐름 유동과 제트 유동을 동시에 모사하기 위해 입자 가중치 기법을 사용하였다. 두 수직한 평판 사이의 유동 및 측면 제트 분사에 의한 상호 작용 해석을 수행하였고 그 결과를 실험치와 비교하여 프로그램을 검증하였다. 좀 더 실제적인 로켓 모델로 blunted cone cylinder 형상에 대하여 받음각을 변화시켜가며 자유 흐름 유동과 측면 제트의 상호 작용에 대한 연구를 수행하였다. 표면 압력 차이의 분포를 기준으로 람다(lambda) 충격파와 후류의 영향을 토의하였다. 받음각이 있는 유동의 경우 leeward 방향으로는 제트와 자유 흐름 유동의 상호 작용이 약해지며, windward 방향으로는 상호 작용이 매우 강해지는 것을 확인할 수 있었다.
본 연구에서는 중/고고도 영역에서 운행되는 우주발사체 주위 유동에 대한 해석을 효율적으로 하기 위해 삼차원 Navier-Stokes 방정식을 해석하는 비 정렬 격자 기반의 맥스웰의 미끄럼 경계조건이 적용된 유동 해석자를 개발하였다. 유동해석자의 검증은 축대칭 형태의 blunted cone-tip 형상에 대한 해석을 통해 수행하였다. 해석 결과는 타 연구자의 실험 및 직접모사법 해석 결과와 비교를 통해 일치하는 결과를 확인하였고, 속도 슬립 및 온도 점프에 대한 예측을 통해 본 유동해석자의 신뢰성을 확보하였다. 검증된 해석자를 이용하여 고도 86km의 중/고고도 영역에서 마하수 6으로 비행하는 우주발사체에 대한 유동 해석을 수행하였으며, 중/고고도 영역에서 나타나는 유동 현상들에 대해 고찰하였다.
지구는 현재 태양계에서 액체 상태의 물이 표면에 존재하는 유일한 천체이다. 하지만, 고체 또는 기체 상태의 물은 태양계의 다른 행성이나, 위성, 소행성, 혜성 등에도 풍부하게 존재하고 있다. 풍부한 액체 상태의 물은 지구 표면에서 일어나고 있는 기후의 변화, 해류의 이동, 퇴적 및 침식 작용, 화산활동과 같은 여러 지구과학적 현상에 밀접하게 관여하고 있을 뿐 아니라 생명의 탄생과 진화에도 매우 중요한 역할을 하였다. 현재 지구 표면에 액체 상태의 물이 존재할 수 있는 이유는 태양으로부터의 거리, 지구의 조성 및 크기 등과 관련된 지구 표면의 물리-화학적 조건이 액체 상태의 물이 존재할 수 있는 조건과 일치하고 있기 때문이다. 이와는 달리 지구보다 태양에 더 가깝게 위치하고 있고, 두터운 이산화탄소 대기를 갖고 있어 표면의 온도가 매우 높은 금성의 경우 H2O는 기체 상태로 존재하며, 지구보다 더 멀리 떨어져 있고 희박한 대기를 갖고 있는 화성의 경우에는 현재 H2O가 고체 즉 얼음의 형태로 존재한다. 태양계를 탄생시킨 태양계 성운에서는 압력이 너무 낮아 액체 상태의 물이 존재할 수 없으며, 고온에서는 기체 상태로 매우 낮은 저온에서는 얼음의 형태, 또는 함수 광물 내에 포함되어 존재할 수 있다. 지구와 같은 규모의 행성은 비교적 중력이 작아 태양계 성운의 기체를 거의 끌어들이지 못했다. 따라서 현재 지구에 존재하는 물은 대부분은 고체 상태로 지구에 집적되었을 것이다. 하지만 지구가 탄생한 위치에서 초기 태양계의 온도는 얼음이 형성되기에는 너무 높았기 때문에 좀 더 먼 곳에서(현재의 목성 위치보다 바깥쪽)에서 생성된 얼음 즉, 혜성이 태양계 안쪽으로 들어와 지구에 물을 공급했거나 함수광물을 포함하고 있는 소행성(예를 들어 CI chondrites와 같은 조성의)이 물을 가져왔을 것으로 생각되고 있다.서의 활성화는 어미 변환과 관련된 영역이라기보다는 산출시 관련되는 articulation, motor coordinate관련 영역으로 추정되고, 측두엽의 활성화는 형태소, 의미 관련 지식의 data base로 추정된다. 또한 우반구 전두엽 부분에서 관찰된 활성화는 억제관련 영역으로 짐작된다.러한 동물실험이 그 기초를 제공해 줄 수 있을 것이다. 또한 행동성향 및 기억의 종류에 따른 약물효과의 차이는 기억과 관련된 질병인 알츠하이머 환자에 있어 개개인에게 맞는 적절한 특징적인 치료약물이 존재할 것이라는 가능성을 제공해줄 뿐만 아니라 학습과 기억력 증진 효과를 기대해 볼 수 있을 것이라고 생각된다. 및 지역산업발전의 기획${\sim}$조정기구로서, 선진국의 지역발전기구(Regional Development Agency : RDA)인 지역전략산업기획단이 2002년도부터 산업자원부와 9개 시도에 의해 설립되어 지역네트워크의 활성화와 클러스터의 형성 촉진을 하게 되었고 2004년도에는 13개시도로 확대${\sim}$운영되고 있고, 지역특화사업(H/W)과 지역산업기술개발과제(S/W)와 함께 패케지 형태로 지원되며, 주요역할은 크게 지역산업의 정책기획 분야와 평가관리, 지역혁신역량 조사 및 DB구축 등으로 구분된다. 그중에서도 권역별, 지역별, 지역산업진흥사업 육성과 중장기 산업발전계획을 수립하기 위하여 지역혁신역량을 바탕으로 한 지역 Technology Road Map(TRM)작성사업은 전국공통의 1단계 사업으로 실시 ?榮쨉?, 2005년 3월 기준으로 9개 지역(강원, 대전, 충남, 충북, 경북, 울산, 전남, 전북, 제주) 26개 산업분야를 대상으로 23개가 완료된 상황이다. 이를 근거로 한 지역정책과 R&D 과제 및 필요 인프라의 도출이 체계적으로 구축되어 지역산업 발전을 위한
복합분자펌프는 기존의 터보분자펌프 turbine blade에 spiral grooved를 추가하여 초고진공(10-8Pa)에서 저진공(330Pa)까지 넓은 압력범위에서 사용할 수 있고 이 펌프를 사용함으로서 완전 oil free한 진공시스템을 만들 수 있는 특징을 가지고 있다. 특히, 회전체를 비접촉으로 지지하는 자기베어링 방식을 적용함으로써, 진동은 극히 작고 베어링수명은 길면서 중저진공에 대한 배기속도가 크고 임의의 방향으로 접속이 가능하여 반도체 및 디스플레이 제조 공정과 같은 첨단산업의 다양한 분야에 쉽게 적용되고 있으며, 그 적용 분야와 시장은 계속 성장하고 있다. 고 진공과 배기 속도의 달성을 위해서, 고속으로 이동하는 격면과 기체분자를 충돌시켜, 기체 분자를 원하는 방향으로 유도하는 작동원리를 가지고 있다. 특히 공기분자의 밀도가 매우 낮은 희박가스 상태에서 고속 회전하는 blade로 공기분자를 쳐내면서 작동됨으로써 날개의 상하 압력차에 의한 공기력보다도 날개의 고속회전이 매우 중요시되고 압력으로는 10-1 Pa 이하의 분자영역에서 그 성능을 최고로 발휘할 수 있다. 이러한 복합 펌프의 주요 장점은 다음과 같다. 1. 10-8 Pa (10-10 torr) ~ 10 Pa (1 torr) 까지 넓은 영역에서 배기가 가능하다. 2. 탄화수계의 대하여 높은 압축특성을 가지고 있고, 윤활유를 사용하지 않으므로 얻을 수 있는 진공상태가 고청정하다(oil free). 3. 정밀 5축제어 자기베어링으로 완전히 부상하여 회전함으로서 마모가 없고 진동이 최소화하였을 뿐 만 아니라, 또한 운전음도 거의 없다. 4. 설치조건에 제한이 없고 고장이 거의 없다. 특히 복합분자펌프는 탄화수소화합물이 없는 진공을 생성시키면서 구성요소가 간단한 반면 폭넓은 진공대역을 충족하기 때문에 산업계와 연구계의 주요 첨단 분야에서 광범위하게 사용되고 있으며, 최근 반도체 및 디스플레이, 바이오엔지니어링 등의 발전으로 적용분야가 넓어지고 있다.
감압상태(1torr)의 순환유동층 플라즈마 반응기(내경 10 mm, 높이 800 mm)에서 기상 유속과 고체순환속도가 축방향 고체체류량 분포에 미치는 영향을 연구하였다. 폴리스타이렌 고분자 입자와 질소가스를 고체 및 기상 물질로 각각 사용하였다. 감압상태 순환유동층의 고체 순환량 변화는 상승관의 많은 기체 유량(40~80 sccm)에 의한 변화만큼 고체재순환부의 작은 유량 변화(6.6~9.9 sccm)에 의해서도 가능하였다. 감압상태 순환유동층의 고체 순환속도는 재순환부 기체 유속에 따라 증가하였다. 상승관내의 축방향 고체 체류량 분포는 하부의 농후상 영역에서 상부의 희박상 영역까지 높이에 따라 감소하는 형태를 나타내었다. 상승관 내 각 높이에서 고체순환속도의 증가에 따라 직선적으로 고체 체류량이 증가하였다. 이로써 플라즈마 형성과 유지 그리고 플라즈마 반응을 위해 적절한 플라즈마 로드 위치를 결정할 수 있다.
복합분자펌프는 기존의 터보분자펌프 turbine blade에 spiral grooved를 추가하여 초고진공(10-8 Pa)에서 저진공(330Pa)까지 넓은 압력범위에서 사용할 수 있고 이 펌프를 사용함으로서 완전 oil free한 진공시스템을 만들 수 있는 특징을 가지고 있다. 특히, 회전체를 비접촉으로 지지하는 자기베어링 방식을 적용함으로써, 진동은 극히 작고 베어링수명은 길면서 중저진공에 대한 배기속도가 크고 임의의 방향으로 접속이 가능하여 반도체 및 디스플레이 제조 공정과 같은 첨단산업의 다양한 분야에 쉽게 적용되고 있으며, 그 적용 분야와 시장은 계속 성장하고 있다. 고 진공과 배기 속도의 달성을 위해서, 고속으로 이동하는 격면과 기체분자를 충돌시켜, 기체 분자를 원하는 방향으로 유도하는 작동원리를 가지고 있다. 특히 공기분자의 밀도가 매우 낮은 희박가스 상태에서 고속 회전하는 blade로 공기분자를 쳐 내면서 작동됨으로써 날개의 상하 압력차에 의한 공기력보다도 날개의 고속회전이 매우 중요시 되고 압력으로는 10-1 Pa 이하의 분자영역에서 그 성능을 최고로 발휘 할 수 있다. 이러한 복합 펌프의 주요 장점은 다음과 같다. 1. 10-8 Pa (10-10torr)~10 Pa (1 torr) 까지 넓은 영역에서 배기가 가능하다. 2. 탄화수계의 대하여 높은 압축특성을 가지고 있고, 윤활유를 사용하지 않으므로 얻을 수 있는 진공상태가 고청정하다(oil free). 3. 정밀 5축제어 자기베어링으로 완전히 부상하여 회전함으로서 마모가 없고 진동이 최소화하였을 뿐만 아니라, 또한 운전음도 거의 없다. 4. 설치조건에 제한이 없고 고장이 거의 없다. 본 논문에서는 이러한 복합분자펌프의 개발을 위하여, 상기 연구기관에서 수행된 내용을 소개하고 있으며, 펌프 시스템의 기본 설계 및 자기베어링 시스템의 설계 결과 및 수치해석 결과를 나타내었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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