• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제18권2호
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• pp.187-196
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• 1997

The three-dimensional flow analysis using the finite volume method is presented to compare the steady flow characteristics of blood with those of blood substitutes such as water and aqueous polymer solution in an idealized double branching model. The model is used to simlllate the region of the abdominal aorta near the celiac and superior mesenteric branches. Apparent viscosities of blood and the aqueous Separan solution are represented as a function of shear rate by the Carreau model, Water and aqueoiu Separan AP-273 500wppm solution are frequently used as blood substitutes in vitro experiments. Water is a typical Newtonian fluid and blood and Separan solution are non-Newtonian fluids. Flow phenomena such as velocity distribution, pressure variation and wall shear stress distribution of water, blood and polymer solution are quite different due to differences of the rheological characteristics of fluids. Flow phenomena of polymer solution are qualitatively similar to those of blood but the phenomena of water are quite different from those of blood and polymer solution. It is recommended that a lion-Newtonian fluid which exhibits very similar rheological behavior to blood be used in vitro experiments. A non-Newtonian fluid whose rheological characteristics are very similar to those of blood should be used to obtain the meaninylll hemodynamic data for blood flow in vitro experiment and by numerical analysis

• Earthquakes and Structures
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• 제18권5호
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• pp.567-580
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• 2020

In this paper, irregularly designed planar reinforced concrete wall structures are investigated computationally. For this purpose, structures consisting of four regular and irregular models of short-order (two-class) and intermediate (five-class) types have been investigated. The probabilistic evaluation of seismic damage of these structures has been performed by using the incremental inelastic dynamic analysis to produce the seismic fragility curve at different levels of damage. The fragility curves are based on two classes of maximum damage indices and the Jeong-Nansha three-dimensional damage index. It was found that there is a significant increase in damage probability in irregular structures compared to regular ones. The rate of increase was higher in moderate and extensive damage levels. Also, the amount of damage calculated using the two damage indices shows that the Jeong-Nensha three-dimensional damage index in these types of structures provides superior results.

• 폴리머
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• 제38권2호
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• pp.213-219
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• 2014

고분자 결합제로 hydroxyl terminated polybutadiene(HTPB)와 폴리에틸렌 플라스토머인 Exact를 사용한 고농축 복합화약 시뮬란트의 유변학적 특성을 연구하였다. 충전제로서 설탕 및 research department explosive(RDX)와 물리적 특성이 유사한 Dechlorane을 사용하였다. HTPB 사용시에는 가소제로 diethyl hexyl adipate(DEHA or DOA)를 첨가하기도 하였다. 농축 현탁계의 혼화는 시그마 블레이드가 장착된 회분식 혼련기(Rheomix 600, Haake) 를 사용하였고 유변학적 물성은 평판-평판 레오미터 및 모세관 레오미터를 이용하였다. 고농축 결합제/충전제 현탁계의 벽면 미끄러짐 현상, 전단 히스테리시스에 따른 틱소트로피 거동, 전단속도 및 충전제 첨가에 따른 유동불안정성 변화를 조사하였다.

• 폴리머
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• 제38권3호
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• pp.286-292
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• 2014

에너지 고분자인 poly(BAMO-AMMO)와 유사한 특성을 갖는 폴리에틸렌 플라스토머인 Exact를 고분자 결합제로, RDX(research department explosive)와 유사한 특성을 갖는 dechlorane을 충전제로 사용한 고농축 복합화약 시뮬란트 현탁계의 유변물성을 연구하였다. 회분식 용융혼련기를 사용하여 현탁계의 혼화거동을 조사하였는데 상당한 점성소산열이 발생하였다. 충전율이 70 v% 이상에서는 토크의 지속적인 감소가 있었는데 이는 벽면 미끌어짐 현상에 기인한다고 사료되었다. SEM 관찰 결과 충전제 입자들은 잘 분산되어 있었고 혼화 조건의 영향은 크지 않은 것으로 판단되었다. 현탁계의 뚜렷한 전단박화(shear thinning) 특성으로 인하여 낮은 전단속도의 평판-평판 레오미터에서 측정이 어려운 고충전 현탁계도 높은 전단속도의 모세관 레오미터에서 유변물성 측정이 가능하였다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제25권6호
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• pp.489-496
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• 2004

혈액이 케뉼라를 통과할 때 생리적인 범위를 벋어나는 기계적인 하중이나 전단응력을 받게 되며, 그 결과로 용혈의 발생기전이 되는 ADP(Adenosine Diphospate)를 증가 시키게 된다. 저자는 수치해석적인 방법을 이용하여 사이드 홀을 가진 케뉼라의 3차원 유동을 해석하였다. 연구의 대상이 되는 케뉼라는 환자의 대퇴정맥에 삽입되어 혈액을 배출하는 배액 케뉼라이다. 이러한 배액 케뉼라는 배출 성능을 높이기 위해 일반적으로 사이드 홀을 장착한다. 4개, 12개, 20개인 사이드 홀을 가진 케뉼라에 대하여 경우에 대하여, 각각 엇갈림 배열, 직렬 배열. 변형된 직렬배열을 적용하여, 총 9가지 서로 다른 모델을 시뮬레이션 해보았으며 이것을 사이드 홀이 없는 케뉼라와 더불어 비교하였다. 유량, 벽면전단응력(Wail Shear Stress. WSS), 전단율(Shear Rate. SR) 값을 구하여 분석하므로 사이드 홀의 영향을 알아보았다. 연구를 통하여 사이드 홀의 개수와 배열이 모두 혈류 역학적인 변수들에 영향을 주는 것을 확인하였다. 유량이 사이드 홀의 개수에 비례하지 않는 것을 확인 하였고 사이드 홀의 개수가 많을 수로 평균 전단율을 줄이는 것을 확인 하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권3호
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• pp.51-62
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• 2015

직접전단시험은 전단상자의 경계조건에 따라 흙의 전단거동이 달라지는 것으로 알려져있다. 본 연구의 목적은 Type-A 형태의 기존 직접전단시험기의 문제점에 대해 분석하고 Type-C 형태의 직접전단시험기의 개발을 통해 신뢰성 높은 직접전단결과를 도출하는데 있다. 기존 직전단시험기와 새로 개발된 직접전단시험기를 사용하여 상대밀도가 60%로 조성된 모래시료에 대해 초기 구속응력 50kPa, 100kPa, 200kPa, 300kPa, 400kPa에서 0.5mm/min의 일정한 전단속도로 직접전단시험을 수행하였다. 일정수직하중 조건에서 수행된 Type-A의 직접전단시험기와 Type-C 시험기의 결과를 비교하여 새로 개발된 시험기의 신뢰성을 평가하였다. 또한 새로 개발된 시험기를 사용하여 일정 수직하중 조건과 정압조건의 두 가지 구속조건에 대한 직접전단시험을 수행하여 그 결과를 비교, 분석하였다. 실험결과, Type-A의 직접전단시험기에서는 하중재하판과 상부 전단상자가 기울거나, 흙의 체적변화로부터 발생되는 시료와 전단상자 내부 벽면간의 마찰이 전단면에 작용하는 응력에 영향을 끼치게 되는 문제가 발생하였다. Type-A의 직접전단시험기에서는 전단상자 형태와 경계조건에 따라 전단강도가 과대 혹은 과소평가 되었다. Type-C의 직접전단시험기에서는 구속조건에 상관없이 일관성있는 실험결과를 나타내었다. 본 연구는 Type-C의 형태로 개발된 직접전단시험기를 통해 Type-A 직접전단시험법의 문제점을 해결하고 신뢰성있는 결과를 도출할 수 있음을 보여준다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제10권6호
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• pp.17-23
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• 2007

In the present work, flow analysis has been performed in the steam turbine bypass control valve (single-path type) for two different cases i.e., case with steam only and case with both steam and water. The numerical analysis is performed by solving three-dimensional Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) equations. The shear stress transport (SST) model and $k-{\varepsilon}$ model are used to each different case 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. The mass flow rate at maximum plug opening condition is compared with the designed mass flow rate. The numerical analysis of multiphase mixing flow(liquid and vapor) is also performed to inspect liquid-vapor volume fraction of bypass valve. The result of volume fraction is useful to estimate both the safety and confidence of valve design.

• Korea-Australia Rheology Journal
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• 제21권3호
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• pp.193-200
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• 2009

We present a direct simulation technique for two-dimensional mold-filling simulations of fluids filled with a large number of circular disk-like rigid particles. It is a direct simulation in that the hydrodynamic interaction between particles and fluid is fully considered. We employ a pseudo-concentration method for the evolution of the flow front and the DLM (distributed Lagrangian multipliers)-like fictitious domain method for the implicit treatment of the hydrodynamic interaction. Both methods allow the use of a fixed regular discretization during the entire computation. The discontinuous Galerkin method has been used to solve the concentration evolution equation and the rigid-ring description has been introduced for freely suspended particles. A buffer zone, the gate region of a finite area subject to the uniform velocity profile, has been introduced to put discrete particles into the computational domain avoiding any artificial discontinuity. From example problems of 450 particles, we investigated the particle motion and effects of particles on the flow for both Newtonian and shear-thinning fluid media. We report the prolonged particle movement toward the wall in case of a shear-thinning fluid, which has been interpreted with the shear rate distribution.

• 한국가시화정보학회지
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• 제18권3호
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• pp.103-108
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• 2020

RBC (red blood cell) deformability is one of factors inducing blood shear thinning effect. Reduction of RBC deformability increases blood viscosity in high shear region. In this study, 3D printed chip with proper distribution of wall shear rate (WSR) was proposed to measure RBC deformability of blood samples. To fabricate 3D printed chip, the design of 3D printed chip determined through numerical simulation was modified based on the resolution of the 3D printer. For the estimation of pressure drop in the 3D printed chip, two bypass outlets with low and high WSR are exposed to atmospheric pressure through the needles. By positioning the outlet of needles in the gravity direction, the formation of droplets at bypass outlets can be captured by smartphone. Through image processing and fast Fourier transform (FFT) analysis, the frequency of droplet formation was analyzed. Since the frequency of droplet formation is related with the pressure at bypass, high pressure drop caused by reduction of RBC deformability can be estimated by monitoring the formation of blood droplets using the smartphone.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권8호
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• pp.783-789
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• 2012

본 연구에서는 나선형 튜브내의 난류 열전달 및 하중 특성을 수치해석 방법을 이용하여 파악하였다. 열교환기와 같은 공학적 설비에서 관내 열전달을 향상시키기 위해 튜브의 형상을 나선형으로 설계한다. 이에 나선형 튜브내의 열전달 및 난류 특성에 대한 많은 실험적 연구가 이루어 졌으나, 대부분의 연구가 압력 강하 및 열전달 상관관계에 초점이 맞추어 진행되었다. 나선형 튜브내의 유동은 원심력에 의해 튜브 바깥쪽에서는 상대적으로 높은 열전달 및 전단응력이 발생하지만, 안쪽에서는 낮은 열전달 및 전단응력이 발생하게 된다. 따라서 본 연구에서는 튜브의 원주방향으로 발생하는 전단 응력 및 Nusselt 수의 변화를 Reynolds 수와 나선 코일의 지름을 변경하며 정량적으로 살펴보았다. 나선 코일 안쪽에서 국부적인 전단응력과 열전달율이 크게 낮게 특정되었으며, 이는 튜브 재질의 안정성에 영향을 미칠 것으로 판단되었다. 또한 본 연구에서는 마찰계수와 Nusselt 수에 대한 기존 상관관계식을 검증하였으며, 직관에서의 마찰계수와 Nusselt 수의 상관관계식이 나선형 튜브의 형상에도 적용될 수 있음을 관측하였다. 본 연구의 결과는 열교환기나 증기발생기의 안전성 평가를 위해 중요한 데이터로 활용될 수 있을 것이다.