• 대한기계학회논문집B
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• 제22권11호
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• pp.1509-1520
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• 1998

An experiment was carried out for the fully developed turbulent flow of water in tube coils on the condition of uniform heat flux. The present work was conducted for various ranges for Dean number(1794~1321), Prandtl number (2.5~4.5), curvature ratio parameters (22~60). Heat transfer to steady viscous flow in coiled tubes of circular cross section was studied for fully developed velocity and temperature fields under the thermal boundary condition of uniform heat flux. The peripherally local Nusselt number correlated as a function of Dean and Prandtl numbers. We studied the flow in heat coiled tubes under the influence of both centrifugal and buoyancy forces in order to gain insight into the flow pattern. In the present study, we obtained three emperical formulas, $Nu_v=0.0231Re^{0.84}Pr^{0.4}(a/R)^{0.13}$ (vertical) $Nu_c=0.0241Re^{0.86}Pr^{0.4}(a/R)^{0.08}$ (corrugated) $Nu_h=0.0227Re^{0.84}Pr^{0.4}(a/R)^{0.09}$ (horizontal).

• 천문학회보
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• 제39권2호
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• pp.77.1-77.1
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• 2014

Galactic spiral arms are abundant with interesting gaseous substructures. It has been suggested that arm substructures arise from the wiggle instability (WI) of spiral shocks. While the nature of the WI remained elusive, our recent work without considering magnetic fields shows that the WI is physically originated from the accumulation of potential vorticity (PV) generated by deformed shock fronts. To elucidate the characteristics of the WI in more realistic galactic situations, we extend our previous linear stability analysis of spiral shocks by including magnetic fields. We find that magnetic fields reduce the amount of density compression at shocks, making the shock fronts to move toward the upstream direction. Magnetic tension forces from bent field lines stabilize the WI by prevent the generation of PV. When the spiral-arm forcing is F=5% of the centrifugal force of galaxy rotation, the maximum growth rate of the WI is found to be about 1.0, 0.4, and 0.2 times the orbital angular frequency for the plasma parameter ${\beta}=100$, 10, and 5, respectively. Shocks with ${\beta}=1$ are stable to the WI for F=5%, while becoming still unstable when F=10%.

• 한국결정성장학회지
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• 제4권3호
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• pp.210-222
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• 1994

축방향의 균일한 자장이 Czochralski 도가니에 가하여졌을 때의 유동장, 온도장 및 산소의 농도장이 수치적으로 연구되었다.Czochralski 유동장과 농도장에 작용하는 부력, thermocapillarity, 원심력, 자성력, 산소의 확산계수, 산소의 segregation coefficient, SiO형태의 evaporation, 도가니벽의 ablation 등이 고려되었다. 회전방향으로의 대칭성으로부터 자오면에서의 속도성분과 회전방향의 속도성분, 온도, 전류의 흐름 등이 먼저 정상상태에 도달하였다고 가정하고 초기에 일정한 산소의 농도가 주어진 상황에서 비정상 상태의 산소의 농도장이 해석되었다. Czochralski 유동장에서의 대류와 확산에 의한 산소의 전달현상이 파악되었으며 결정성장 표면으로 흡수되는 산소의 농도가 연구되었다.

• 한국음향학회지
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• 제34권1호
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• pp.36-45
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• 2015

유동광대역소음을 효율적으로 예측하기 위하여 통계적으로 난류를 재생하는 방법에 대한 많은 연구들이 최근에 진행되고 있다. 그 중에서도, FRPM(Fast Random Particle Mesh) 기법은 RANS(Reynolds-Averaged Navier-Stokes) 방정식 해석을 통해 도출된 정상상태 유동장의 난류 운동에너지와 소산 값을 이용하여 특정한 통계적 특성을 가지는 난류를 재생하는 기법으로서 유동광대역소음 문제 등에 성공적인 적용 예에 대해서 보고되고 있다. 하지만 기존의 FRPM 방법은 축류팬과 같이 축 대칭 특성을 갖는 기계의 경우 정상상태의 유동장을 기초로 광대역소음을 예측하는 문제에는 적용할 수 있으나, 원심팬과 같이 볼루트 영역으로 인하여 축 대칭이 성립되지 않는 기계류의 유동광대역소음에는 적용할 수 없다. 본 연구에서는 이러한 FRPM 기법을 확장하여, 원심팬에서 발생하는 광대역소음을 효율적으로 예측하기 위하여 비정상 RANS 방정식의 수치해와 연계하여 광대역소음원으로 고려되는 난류를 특정한 통계적 특성을 가지도록 재생할 수 있는 U-FRPM(Unsteady-FRPM) 기법을 제안하였다. 먼저 전산유체역학을 사용하여 RANS 방정식을 해석함으로써, 원심팬 주위의 비정상상태 유동장 정보를 도출하고, 음향상사법(Acoustic Analogy)을 기초로 도출된 유동소음원을 U-FRPM을 이용하여 모델링하였다. 모델링된 소음원은 경계요소법을 통해 구현되는 선형음향전파모델과 연계하여 수음점에서 광대역소음을 예측하는데 이용되었다. 예측된 결과와 실험결과의 비교를 통해 본 논문에서 제시한 방법의 유효성을 확인하였다.

• 공업화학
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• 제34권1호
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• pp.23-29
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• 2023

미세유체 반응기(microfluidic reactor)는 다양한 분야에 적용할 수 있는 새로운 기능성 재료합성을 위해 상당한 발전이 이루어지고 있다. 지난 10년 동안, 미세유체 반응기는 크기, 모양, 조성 및 표면 특성과 같은 물리화학적 (physicochemical) 매개변수를 제어할 수 있는 최종 사용자를 위한 방법론이 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 원심력 기반의 미세유체 반응기를 개발하였으며 이를 통해 유도되는 원심력을 이용하여 유체의 흐름을 제어하고 합성되는 다기능성 입자의 다양한 크기 및 조성제어를 수행하였다. 원심력 기반 미세유체 반응기는 실험실에서 쉽게 구할 수 있는 미세바늘, 미세원심분리 튜브, 대용량 원심분리 튜브의 조립을 통해 제작된다. 원심분리기의 회전 속도, 알긴산 전구체의 농도, 칼슘이온의 농도, 그리고 주사침과 칼슘 수용액 간의 거리와 같은 실험적 제어변수 조절을 통해 쉽고 재현성 있게 크기제어가 이루어진 미세입자의 합성이 가능할 뿐만 아니라 복잡한 기술이나 첨단 장비 없이 대량생산이 가능하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제4권1호
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• pp.46-56
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• 1994

균일한 자장이 Czochralski도가니에 가하여졌을 때의 유동장, 온도장 및 boron의 농도장이 수치적으로 연구되었다.이러한 Czochralski 도가니에 가하여졌을 때의 유동장, 온도장 및 boron의 농도 장이 수치적으로 연구되어 . 이러한 Caochralski 유동장을 지배하는 인자로는 온도차이에 의한 부력, 자유표면에서의 반경방향으로의 온도 구배로 인한 thermocapillarity, 도가니와 결정의 회전으로 인한 원심력, 외부에서 걸어준 자장에 의한 자성력, boron의 확산계수 및 segregation coefficient 등이 있다. 여기에서 boron의 농도가 매우 낮으므로 농도차이에 의한 부력의 효가 무시되므로 boron의 농도장은 유동장 및 온도장에 영향을 미치지 못한다. 희전방향으로의 대칭성으로 부터 먼저 정상 상태에 대한 자오평면(mericional plane)에서의 속도성분과 회전방향의 속도 성분이 구하여졌으며 온도장도 해석되었다. 이러한 정상상태에서의 유동장 및 온도장으로부터 boron의 농도에 관한 비정상상태에서의 농도구배가 Marangoni convection을 야기하고 있다. 또 비정상 상태의 boron의 농도장의 전달현상은 주로 대류작용에 의존하고 있다.존하고 있다.

• 한국가시화정보학회:학술대회논문집
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• 한국가시화정보학회 2007년도 추계학술대회
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• pp.116-118
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• 2007

Three-dimensional (3D) velocity field information of a laminar flow in a curved micro tube of circular cross-section has been measured using a digital micro holographic particle tracking velocimetry (HPTV). The temporal evolution of instantaneous velocity field of a water flow in a curved micro tube of $100\;{\mu}\;m$ and $300\;{\mu}\;m$ in inner diameter was obtained. The 3D mean velocity field distribution was obtained quantitatively by statistical-averaging of instantaneous velocity fields. At low Dean number (De), a secondary flow was not generated in the curved tube. With increasing Dean number, the secondary flow constituted of two large-scale counter-rotating vortices was formed due to enhanced centrifugal force. To reveal the flow characteristics of high Dean numbers, trajectories of fluid particles were evaluated experimentally from the 3D velocity fields data measured by the HPTV technique. The present experimental results, especially the 3D particle trajectories, would be helpful to design and to understand the mixing phenomena in 3D curved passages of various curved micro-tubes or micro-channels.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 유체기계공업학회 2005년도 연구개발 발표회 논문집
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• pp.405-412
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• 2005

Numerical and experimental investigations were conducted to assess the aerodynamic performance of several centrifugal compressors. In order to impose an appropriate physics at the interface between impeller and vaned diffuser numerically, two different techniques, frozen rotor and stage models, were applied and the simulation results were compared with the corresponding prototype test data. An equivalent sand-grain roughness height was utilized in the present computational study to consider a relative surface roughness effect on the stage performance simulated. From a series of investigations, it was found that the stage model is more suitable than the frozen rotor scheme for the steady interactions between impeller and diffuser in turbocompressor applications. It is supposed that the solution by frozen rotor scheme is inclined to overrate the non-uniformity of the flow fields. The predicted aerodynamic performance accounting for surface roughness effect shows favorable agreement with experimental data. Simulations based on the aerodynamically smooth surface assumption tend to overestimate the stage performance.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제17권3호
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• pp.380-390
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• 2003

This paper addresses the problem of the modeling and vibration control of tapered rotating blade modeled as thin-walled beams and incorporating damping capabilities. The blade model incorporates non-classical features such as anisotropy, transverse shear, secondary warping and includes the centrifugal and Coriolis force fields. For the rotating blade system, a thorough validation and assessment. of a number of non-classical features including the taper characteristics is accomplished. The damping capabilities are provided by a system of piezoactuators bonded or embedded into the structure and spread over the entire span of the beam. Based on the converse piezoelectric effect, the piezoactuators produce a localized strain field in response to a voltage and consequently, a change of the dynamic response characteristics is induced. A velocity feedback control law relating the piezoelectrically induced transversal bending moment at the beam tip with the appropriately selected kinematical response quantity is used and thebeneficial effects upon the closed-loop dynamic characteristics of the blade are highlighted.

• 천문학회보
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• 제44권1호
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• pp.70.4-70.4
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• 2019

Complex organic molecules (COMs) are increasingly observed in the environs of young stellar objects (YSOs), including hot cores/corinos around high-mass/low-mass protostars and protoplanetary disks. It is widely believed that COMs are first formed in the ice mantle of dust grains and subsequently released to the gas by thermal sublimation at high temperatures (T>100 K) in strong stellar radiation fields. In this paper, we report a new mechanism that can desorb COMs from icy grain mantles at low temperatures (T<100K), which is termed rotational desorption. The rotational desorption process of COMs comprises two stages: (1) ice mantles on suprathermally rotating grains spun-up by radiative torques (RATs) are first disrupted into small fragments by centrifugal stress, and (2) COMs and water ice then evaporate rapidly from the tiny fragments (i.e., radius a <1nm) due to thermal spikes or enhanced thermal sublimation due to increased grain temperature for larger fragments (a>1 nm). We discuss the implications of rotational desorption for releasing COMs and water ice in the inner region of protostellar envelopes (hot cores and corinos), photodissociation regions, and protoplanetary disks (PPDs). In shocked regions of stellar outflows, we find that nanoparticles can be spun-up to suprathermal rotation due to supersonic drift of neutral gas, such that centrifugal force can be sufficient to directly eject some molecules from the grain surface, provided that nanoparticles are made of strong material. Finally, we find that large aggregates (a~ 1-100 micron) exposed to strong stellar radiations can be disrupted into individual icy grains via RAdiative Torque Disruption (RATD) mechanism, which is followed by rotational desorption of ice mantles and evaporation of COMs. In the RATD picture, we expect some correlation between the enhancement of COMs and the depletion of large dust grains in not very dense regions of YSOs.