• Wind and Structures
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• 제17권4호
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• pp.361-377
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• 2013

Wall functions have been widely used in computational fluid dynamics (CFD) simulations and can save significant computational costs compared to other near-wall flow treatment strategies. However, most of the existing wall functions were based on the asymptotic characteristics of near-wall flow quantities, which are inapplicable in complex and non-equilibrium flows. A modified wall function is thus derived in this study based on flow over a plate at zero-pressure gradient, instead of on the basis of asymptotic formulations. Turbulent kinetic energy generation ($G_P$), dissipation rate (${\varepsilon}$) and shear stress (${\tau}_{\omega}$) are composed together as the near-wall expressions. Performances of the modified wall function combined with the nonlinear realizable k-${\varepsilon}$ turbulence model are investigated in homogeneous equilibrium atmosphere boundary layer (ABL) and flow around a 6 m cube. The computational results and associated comparisons to available full-scale measurements show a clear improvement over the standard wall function, especially in reproducing the boundary layer flow. It is demonstrated through the two case studies that the modified wall function is indeed adaptive and can yield accurate prediction results, in spite of its simplicity.

• 공업화학
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• 제25권4호
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• pp.401-408
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• 2014

분리막 생물반응기에서 산기량 제어는 반응기 내 유체흐름과 특히 막표면 근방에서의 전단응력을 변화시켜 막오염 감소 및 에너지 절약을 구현하는 중요 독립변수 중 하나이다. 본 연구에서는 원통형 생물 반응기 중심에 침지형 평막을 장착하고 하부에서 공기가 공급되는 3차원적 시스템에 대하여 "COMSOL"프로그램을 사용하여 수치해석하였다. 용액의 점도, 온도는 일정하다고 가정했으며 투과액 부피와 산기량의 비인 $SAD_p$를 변수로 사용하였다. 유속센서, 동영상 이미지분석으로 측정한 유속과 수치해석 결과는 11% 이내에서 일치함을 확인하였다. 반응기 내 유체의 흐름은 산기관과 막모듈 구간에서 급격하게 증가하였으나 막모듈을 지나면서 감소하였으며 반응조 벽에서 중심축 방향으로 갈수록 유속이 증가하는 경향을 보였다. 막 표면에서 계산된 전단응력은 하단 중앙부가 가장 크게 나타났으며 산기량이 증가할수록 전단응력이 증가하였다. 특히 산기량을 0.15에서 0.25 L/min로 증가할 경우 크게 증가함을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제32권11호
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• pp.891-896
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• 2008

In the present computational study, simple stenotic artery models using pulsatile flow condition were investigated. A 1 Hz non-reversing sinusoidal velocity for pulsatile flow was imposed at the flow inlet and the corresponding Womersley number based on the vessel radius is 2.75. The simple stenotic geometries have been used that consist of 25%, 50% and 75% semicircular constriction in a cylindrical tube. In this paper, numerical solutions are presented for a first harmonic oscillatory flow using commercial software ADINA 8.4. As stenosis and Reynolds number increase, the maximum wall shear stress(WSS) increases while the minimum WSS decreases. As the stenotic rate increases, the pressure drop at the throat severely decreases to collapse the artery and plaque. It is found that the fluid mechanical disturbances due to the constriction were highly sensitive with rate of stenosis and Reynolds number. When Reynolds number and stenosis increase, the larger recirculation region exists. In this recirculation region the possibility of plaque attachment is increasingly higher. The present results enhance our understanding of the hemodynamics of a stenotic artery.

• Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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• 제20권4호
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• pp.333-354
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• 2016

The present investigation deals, heat and mass transfer characteristics with the effect of slip on the hydromagnetic pulsatile flow through a parallel plate channel filled with saturated porous medium. Based on the pulsatile flow nature, exact solution of the governing equations for the fluid velocity, temperature and concentration are obtained by using two term perturbation technique subject to physically appropriate boundary conditions. The expressions of skin friction, Nusselt number and Sherwood number are also derived. The numerical values of the fluid velocity, temperature and concentration are displayed graphically whereas those of shear stress, rate of heat transfer and rate of mass transfer at the plate are presented in tabular form for various values of pertinent flow parameters. By increasing the slip parameter at the cold wall the velocity increases whereas the effect is totally reversed in the case of shear stress at the cold wall.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제21권2호
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• pp.181-187
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• 2000

동맥의 일부분이 팽창하는 동맥류는 파열로 인한 높은 사망률을 야기한다. 동맥류의 발생 및 파열에는 혈관벽의 구조적 약화와 혈류에 의한 응력이 중요한 역할을 하며, 혈류에 의해 혈관벽에 가해지는 전단응력은 간접적으로 혈관벽 구조를 변화시키고, 직접적으로 혈관벽에 응력을 가하므로 동맥류 파열에 영향을 미치는 중요한 혈류역학적 인자이다. 동맥류가 자주 발생하는 복부대동맥류 모델을 제작하여 정상류와 맥동류 유동에서 광색성 염료를 이용한 유동가시화 방법으로 벽 전단변형률을 측정하였다. 벽전단변형률은 동맥류 내부에서 감소하여 음의 값을 가지며, 동맥류 최대확장부 후부에서 다시 증가하여 확장부가 끝나는 위치에서 동맥 벽에 비해 약 1.5배 정도의 큰 전단변형률 값을 가졌다. 동맥류 최대확장부 후부에서는 벽전단변형률의 방향의 바뀌며, 위치에 따른 전단변형률의 변화가 크게 나타났다. 맥동류 유동에서는 동맥류의 위치에 따라 시간에 따른 벽전단형률 파형이 측정되었다. 동맥류 내부에서는 전단변형률의 크기가 작고 그 방향이 시간에 따라 변화가 심하였으므로 혈관벽의 구조변화가 발생하기 쉬운 지역으로 지목된다. 동맥류 최대 확장부 후부는 위치 및 시간에 따른 전단변형률의 변화가 심하며, 혈관벽 응력이 최대값을 갖는 지역이므로 동맥류의 파열이 발생하기 쉬운 지역으로 예측된다.

• Korea-Australia Rheology Journal
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• 제19권2호
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• pp.89-95
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• 2007

The flow characteristics of chicken blood in a micro-tube with a $100{\mu}m$ diameter are investigated using a micro-Particle Image Velocimetry (PIV) technique. Chicken blood with 40% hematocrit is supplied into the micro-tube using a syringe pump. For comparison, the same experiments are repeated for human blood with 40% hematocrit. Chicken blood flow has a cell-free layer near the tube wall, and this layer's thickness increases with the increased flow speed due to radial migration. As a hemorheological feature, the aggregation index of chicken blood is about 50% less than that of human blood. Therefore, the non-Newtonian fluid features of chicken blood are not very remarkable compared with those of human blood. As the flow rate increases, the blunt velocity profile in the central region of the micro-tube sharpens, and the parabolicshaped shear stress distribution becomes to have a linear profile. The viscosity of both blood samples in a low shear rate condition is overestimated, while the viscosity in a high shear rate range is underestimated due to radial migration and the presence of a cell-depleted layer.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권3호
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• pp.103-110
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• 2022

본 연구의 목표는 수직분할된 철근콘크리트 전단벽의 철근상세에 따른 강성 및 강도 저감에 대해 실험적으로 평가하는 것이다. 본 연구에서는 수직분할에 따른 강도 및 강성 저감효과를 확인하기 위해 실 스케일 실험체 4개를 제작하여 반복 횡가력 실험을 수행하였다. 실험결과, 수직분할에 따라 강도 및 강성이 감소되는 것을 확인하였다. 특히 강도 저하율보다 강성 저하율이 큼에 따라 수직분할에 따른 하중 재분배 시 극한강도에 대한 안전성을 확보할 수 있을 것으로 기대된다. 균열양상을 확인한 결과, 분할된 벽체 중 압축지배를 받는 벽체에서 사인장 균열이 발생하였기 때문에 강도 평가 시 휨 강도 뿐만 아니라 전단저항 메커니즘을 같이 고려해야 한다. 벽체 단면 수직철근의 변형률 분포 분석 결과, 분할 후 두 개의 중립축이 발생하며 상부에서는 반전된 변형률 분포가 나타나 이중 곡률을 갖는 벽체의 양상을 보였다. 추후 연구에서는 벽체의 유효높이를 고려한 강성 저감률 평가가 필요하며 추가로 벽체 형상비 등 추가 변수에 대한 평가 및 유한요소해석을 이용한 다양한 벽체에 대한 해석적 연구가 필요하다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권9호
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• pp.3808-3814
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• 2011

본 연구는 열교환기의 효율적인 설계를 위하여 열교환기 내의 삼각형 단면 덕트의 비뉴톤 유체의 압력강하 및 대류 열전달률 수치해석적으로 수행하였다. 비뉴톤 유체의 구성방정식은 기존의 비뉴톤 유체 멱법칙을 보완한 수정 멱법칙 모델을 채택하였다. 덕트 내의 압력강하를 의미하는 마찰계수와 수정 레이놀즈 수의 곱은 기존 연구의 문헌치와 비교할 때 뉴톤 유체 영역과 비뉴톤 멱법칙 영역에서 각각 0.13% 및 2.85% 내에서 일치함을 보였고 비뉴톤 수정멱법칙 유체 모델의 형태를 띠는 Shear-Thinning 유체를 열교환기 내의 삼각형 단면 덕트 내에서 사용하면 뉴톤 유체보다 62%의 압력강하를 감소시켰고 12%의 대류 열전달 향상을 발생시킬 수 있었다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회B
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• pp.2558-2562
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• 2007

In the present work, flow characteristics analysis has been performed for steam turbine bypass control valve (single-path type). The numerical analysis is performed by solving three-dimensional Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) equations. Shear stress transport (SST) model is used as turbulence closure. Symmetry condition is applied at the mid plane of the valve while adiabatic condition is used at the outer wall of the cage. Grid independency test is performed to find the optimal number of grid points. The pressure and temperature distributions on the outer wall of the cage are analyzed. Mass flow rate at maximum plug opening condition is compared with the designed mass flow rate.

• Tribology and Lubricants
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• 제15권3호
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• pp.272-277
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• 1999

The objective of this investigation is to examine the influence of the micro catheters, which mimic the intravascular micro active endoscopes, on local pressure changes and flow rate in an arterial branch model similar to the femoral artery of human. The effects of branch to main lumen flow rate ratios and the locations of a catheter tip were found to be significant on the local pressure changes. Relatively large pressure drops and an increase in shear stress due to the obstruction effects may induce an endothelial cell damage and a change in arterial wall permeability, which have been reported to be the primary cause of the initiation of the atherosclerosis and other major vascular diseases.