• 한국유체기계학회 논문집
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• 제10권5호
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• pp.27-33
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• 2007

Rarefied gas flows through two-dimensional micro channels are studied numerically for the performance optimization of a nanomembrane-based Knudsen compressor. The effects of the wall temperature distributions on the thermal transpiration flow patterns are examined. The flow has a pumping effect, and the mass flow rates through the channel are calculated. The results show that a steady one-way flow is induced for a wide range of the Knudsen number. The DSMC(direct simulation Monte Carlo) method with VHS(variable hard sphere) model and NTC(no time counter) techniques has been applied in this work to obtain numerical solutions. A critical element that drives Knudsen compressor Is the thermal transpiration membrane. The membranes are based on aerosol or machined aerogel. The aerogel is modeled as a single micro flow channel.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 1998년도 춘계 학술대회논문집
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• pp.138-144
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• 1998

The BGK equation, which is the kinetic model equation of Boltzmann equation, is solved using FDDO(finite difference with the discrete-ordinate method) to compute the rarefied flow of monatomic gas. Using reduced velocity distribution and discrete ordinate method, the scalar equation is transformed into a system of hyperbolic equations. High resolution ENO(Essentially Non-Oscillatory) scheme based on Harten-Yee's MFA(Modified Flux Approach) method with Strang-type explicit time integration is applied to solve the system equations. The calculated results are well compared with the experimental density field of NACA0012 airfoil, validating the developed computer code. Next. the computed results of circular cylinder flow for various Knudsen numbers are compared with the DSMC(Direct Simulation Monte Carlo) results by Vogenitz et al. The present scheme is found to be useful and efficient far the analysis of two-dimensional rarefied gas flows, especially in the transitional flow regime, when compared with the DSMC method.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권5호
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• pp.32-40
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• 2002

희박상태나 극소장치에 관련된 기체운동을 해석하는 문제가 최근 중요한 연구주제로 부각되고 있다. 잘 알려진 DSMC와 더불어 모우멘트 기법, Chapman-Enskog 기법으로 분류되는 고차 비평형 유동 해석모델들이 이 문제에 적용되어 왔다. 본 연구에서는 Eu의 일반유체역학을 근간으로 이원자 기체에 관한 고차 해석모델을 개발하고자 한다. 회전 비평형 효과는 기체의 용적 점성계수에 관한 초과 수직응력을 고려하여 감안하였다. 개발된 계산모델을 일차원 충격파 내부구조와 단순 형상 외부의 희박 극초음속 유동장 해석에 적용하였다. 충격파 내부구조 및 전단유동 해석을 통해 회전 비평형에 의한 용적 점성계수 효과가 중요함을 확인하였다. 충격파 내부구조에 관한 이론적 예측이 실험과 잘 일치함도 확인하였다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2004년도 춘계 학술대회논문집
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• pp.106-112
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• 2004

A kinetic theory analysis is made of low-speed gas flows around a micro-plate. The Boltzmann equation simplified by a collision model is solved by means of a finite difference approximation with the discrete ordinate method. The method does not suffer from statistical noise which is common in particle based methods and requires much less amount of computational effort. Calculations are made for flows around a micro-scale flat plate with a finite length of 20 microns. The method is assessed by comparing the results with those from several different methods and available experimental data.

• 대한기계학회논문집B
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• 제26권10호
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• pp.1406-1418
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• 2002

The direct simulation Monte Carlo(DSMC) method is employed to calculate the etch rate on Al wafer. The etchant is assumed to be Cl$_2$. The etching process of an Al wafer in a helicon plasma etcher is examined by simulating molecular collisions of reactant and product. The flow field inside a plasma etch reactor is also simulated by the DSMC method fur a chlorine feed gas flow. The surface reaction on the Al wafer is simply modelled by one-step reaction: 3C1$_2$+2Allongrightarrow1 2AIC1$_3$. The gas flow inside the reactor is compared for six different nozzle locations. It is found that the flow field inside the reactor is affected by the nozzle locations. The Cl$_2$ number density on the wafer decreases as the nozzle location moves toward the side of the reactor. Also, the present numerical results show that the nozzle location 1, which is at the top of the reactor chamber, produces a higher etch rate.

• 한국전산유체공학회지
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• 제1권1호
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• pp.142-149
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• 1996

이차원 노즐을 통하여 저밀도 환경으로 팽창하는 희박류의 분석에 있어서 불연속좌표법과 결합된 유한차분법(finite-difference method coupled with the discrete-ordinate method, FDDO)과 직접모사법(direct-simulation Monte-Carlo method, DSMC)이 비교되었다. FDDO를 이용한 분석에서는 충돌적분모델을 도입하여 간단해진 볼츠만식(Boltzmann equation)이 불연속좌표법을 이용하여 물리적 공간에서는 연속이나 분자속도 공간에서는 불연속좌표로 표시되는 편미분방정식군으로 변환되어 유한차분법에의하여 수치해석 되었다. 직접모사법에서는 분자모델로 가변강구모델(variable hard sphere model, VHS)이, 충돌샘플링모델로는 비시계수법(no time counter method, NTC)이 채택되었다. 전혀 다른 두 가지 방법에 의한 노즐 내부에서의 유체흐름 해석결과는 매우 잘 일치하였으며, 노즐 외부의 plume 영역에서는 FDDO에 의한 해석결과가 직접모사법에 의한 해석결과에 비하여 약간 느린 팽창을 보였다.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 유체기계공업학회 2000년도 유체기계 연구개발 발표회 논문집
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• pp.82-87
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• 2000

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.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권8호
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• pp.12-19
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• 2004

미소평판 주위의 저속 기체유동장이 기체분자운동론에 근거한 방법으로 조사되었다. 모델충돌적분항으로 단순화된 볼츠만방정식을 Discrete Ordinate 방법과 결합된 유한차분법으로 수치해석 하여 길이가 $20{\mu}m$인 5% 평판 주위의 유동장을 계산하였다. 계산결과가 Information Preservation 방법 및 미끄럼 경계조건을 이용한 연속체 방법에 의한 결과와 비교되었다. 세 가지 서로 다른 방법에 의한 계산결과가 기본적으로 유사한 유동형태를 예측하였으나, 세부적인 변에서는 본 방법의 결과가 다른 두 방법의 결과보다 더 정확함을 보였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권3호
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• pp.169-176
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• 2019

본 연구에서는 희박기체 환경의 유동 정보를 효과적으로 계산하기 위해 CFD 해석기법과 DSMC 해석기법 간 연계 해석을 수행하는 CFD/DSMC 혼합해석기법을 개발하였으며, 개발된 해석기법을 이용하여 천이영역에서의 고속 비행체 주위 유동에 대한 해석을 수행하였다. 해석 형상으로는 콘과 실린더 형태로 이루어진 FRESH-FX 형상으로 고려하였고, 혼합해석기법의 결과는 순수 CFD 및 DSMC 해석 결과와 비교하였다. 천이영역의 대기가 상대적으로 희박하여 초음속 유동에서 발생하는 충격파의 구배 및 세기가 약화된 것을 확인하였다. 순수 CFD 해석 결과와는 차이를 보였고, 순수 DSMC 해석 결과와 거의 일치하는 결과를 도출하는 것을 확인하였다. 또한, 순수 DSMC 계산시간보다 해석 시간이 감소하였다. 이를 통해 혼합해석기법의 결과에 대한 신뢰성 및 해석 시간에서의 효율을 확인하였다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제1권2호
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• pp.1-8
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• 2000

The flow in low-density plumes expanding into a region of finite pressure shows a quite different behavior from that observed in low-density plumes expanding into a vacuum. The flow structure in the plume varies depending on applied ambient and stagnation chamber conditions. In the present study, the direct simulation Monte-Carlo (DSMC) method based on molecular gas dynamics is employed in the analysis of low-density gas flows expanding through a small converging/diverging nozzle. Special attention has been paid to the effect of non-zero ambient and stagnation pressures on the flow structure which has rarely been studied using the DSMC method.