• 제목/요약/키워드: droplet deformation

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액적의 변형 및 분열의 정확한 예측을 위한 공기역학적으로 진보된 APTAB 모델 (Aerodynamically Progressed Taylor Analogy Breakup (APTAB) Model for Accurate Prediction of Spray Droplet Deformation and Breakup)

  • 박종훈;황상순;윤영빈
    • 한국분무공학회지
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    • 제5권2호
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    • pp.53-60
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    • 2000
  • An aerodynamically progressed model, which is called APTAB model. has been proposed for more accurate prediction of the deformation and breakup of a spray. Especially, the effects of the droplet deformation on the droplet aerodynamic external force are considered in this model, which was neglected in TAB model. It is found that the predicted droplet deformation using APTAB model shows better agreement with experimental data than those of other models for the droplets in both bag-type and shear-type breakup regimes. A new breakup criterion has been proposed to predict more reasonable breakup quantities, such as breakup deformation length, time and so on; i.e., it is defined that the breakup occurs when the internal liquid phase pressure of the deformed droplet at the equator is greater than that of the pole. The proposed breakup criterion shows more physical relationship between the degree of droplet deformation at breakup and the corresponding breakup Weber number as compared with the results with TAB and DDB models. Therefore, it provides better predictions of the experimental data than TAB and DDB models for the droplet deformation and time in both bag-type and shear-type breakup regimes.

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고온 고압 유동장에서 햅탄 액적의 기화 특성 (Characteristics of Heptane Droplet Vaporization in High-Pressure and Temperature Flow Field)

  • 고정빈;구자예
    • 한국분무공학회지
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    • 제9권4호
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    • pp.83-89
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    • 2004
  • Vaporization characteristics of a liquid heptane droplet in high-pressure and temperature flow field are numerically studied. Variable thermodynamic and transport properties and high-pressure effects are taken into account in order to consider real gas effects. Droplet Vaporization in convective environments was investigated on the basis of droplet vaporization in quiescent and convective environment. In quiescent environments, droplet lifetime is directly proportional to pressure at the subcritical temperature range but it is inversely proportional to pressure at the supercritical temperature range. In convective environment, droplet deformation becomes stronger by increasing Reynolds number due to increase of velocity while droplet deformation is relatively weak at a higher pressure for the same Reynolds number cases.

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바닥면이 움직이는 이차원 채널 내 액적의 특성 연구 (Study on Characteristics of a Droplet in Two-dimensional Channel with Moving Bottom Wall)

  • 김형락;윤현식;정해권;하만영
    • 설비공학논문집
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    • 제23권2호
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    • pp.103-110
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    • 2011
  • A two-dimensional immiscible droplet deformation phenomena on moving wall in a channel has been investigated by using lattice Boltzmann method involving two-phase model. The dependence of the deformation of the droplet with different sizes on the contact angle and the velocity of bottom wall has studied. When the bottom wall starts to move, the deformation of the droplet occurs. For the largest bottom wall velocity, eventually, the deformation of the droplet is classified into the three patterns according to the contact angle.

SLD 조건에서 착빙 해석 정확도 개선을 위한 Wall-Droplet Interaction 수치 모델링 및 Deformation 모델 비교 연구 (Wall-Droplet Interaction Modeling and Comparative Study on Deformation Models for the Improvement of Icing Analysis Under SLD Conditions)

  • 배진규;이관중
    • 한국항공우주학회지
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    • 제48권4호
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    • pp.255-267
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    • 2020
  • SLD 조건은 직경이 50㎛ 이상인 과냉각대형액적의 분포가 지배적인 결빙 환경을 뜻한다. SLD 조건에서는 액적의 큰 크기로 인해 wall-droplet interaction, deformation 등의 물리적 현상이 착빙 과정에 중요한 영향을 미친다. 그에 따라 SLD 효과를 수치적으로 모사하기 위한 다양한 연구가 수행되었고, 부착률을 수정하는 후처리 기법을 통해 wall-droplet interaction 현상을 고려하는 방법이 제안되었다. 그러나 이 방법은 액적이 충돌하는 벽면 특성을 제대로 고려하지 않는 반경험식(Wright Model)을 사용하기 때문에 착빙 영역에서 여전히 부착률과 부착 한계를 과대 예측한다. 이 문제를 해결하기 위해 본 연구에서는 착빙 영역을 세 개의 영역으로 구분하였다. 그리고 벽면 특성을 고려하는 Bai and Gosman rebound 모델을 바탕으로 개발한, 새로운 wall-droplet interaction 모델을 후처리 기법에 도입했다. 그리고 액적의 항력계수를 증가시키는 deformation 현상을 반영하기 위해 3가지 deformation 모델을 비교·분석하여 가장 적합한 모델을 선정했다. 앞의 내용을 바탕으로 개발한 SLD 결빙 예측 코드를 검증하기 위해 실험 데이터를 활용하여 해석을 수행했다. 그 결과 수정된 후처리 기법은 착빙 영역에서 rebound 현상에 의한 부착률 감소를 더욱 크게 예측하였고 부착 한계와 부착률 크기를 예측하는 데 있어 향상된 정확성을 보여줬다. 그리고 deformation에 의한 항력계수의 증가를 가장 크게 결정하는 Wiegand model이 실험과 가장 유사한 것을 확인할 수 있었다.

음향 부양장(acoustic levitation field)에서 초음파 주파수(ultrasonic frequency)에 따른 단일 액적의 미립화 특성 (Effect of Ultrasonic Frequency on the Atomization Characteristics of Single Water Droplet in an Acoustic Levitation Field)

  • 서현규
    • 한국분무공학회지
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    • 제18권3호
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    • pp.126-131
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    • 2013
  • This paper describes the effect of ultrasonic frequency(f) on the atomization and deformation characteristics of single water droplet in an acoustic levitation field. To achieve this, the ultrasonic levitator that can control sound pressure and velocity amplitude by changing frequency was installed, and visualization of single water droplet was conducted with high resolution ICCD and CCD camera. At the same time, atomization and deformation characteristics of single water droplet was studied in terms of normalized droplet diameter($d/d_0$), droplet diameter(d) variation and droplet volume(V) variation under different ultrasonic frequency(f) conditions. It was revealed that increase of ultrasonic frequency reduces the droplet diameter. Therefore, it is able to levitate with low sound pressure level. It also induces the wide oscillation range, large diameter and volume variation of water droplet. In conclusion, the increase of ultrasonic frequency(f) can enhance the atomization performance of single water droplet.

UV 레이저 미세 가공공정에서의 물 액적 렌즈 효과에 관한 연구 (A Study on Water Droplet Lens Effect of UV Laser Micromachining Process)

  • 신보성;이정한
    • 한국생산제조학회지
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    • 제21권5호
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    • pp.773-777
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    • 2012
  • Recently UV laser micromachining processes is widely introduced to meet the needs of advanced components of IT, BT and ET industries. Due to the characteristics of non-contact and high-speed laser processing, UV laser micromachining is applied to manufacture very thin substrate such as polymer, metals and composite. These minimum line width obtained by UV laser micromachining is generally determined from laser wavelength, optical lens and its numerical aperture. In this paper we will show the lens effect of water droplet on the surface of workpiece to reduce the line width when UV laser light is irradiated and focused through the water droplet. Because of the refraction effect generated by the semi-spherical or spherical shape of water droplet, we can find smaller line width. And water droplet could not only protect thermal deformation, but also carry away burr around micro dent. Firstly fundamental theory of minimum line width was derived from relationship between the geometry of water droplet and laser light trace, and then experimental and simulation results will be finally compared to verify the effectiveness of water droplet lens effect of UV laser micromachining process.

액적의 충격력 측정을 위한 유연 멤브레인 센서의 PDMS 변형에 의한 민감도의 영향 (The Effect of the Deformation on the Sensitivity of a Flexible PDMS Membrane Sensor to Measure the Impact Force of a Water Droplet)

  • 강동관;이상민
    • 한국기계가공학회지
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    • 제21권5호
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    • pp.16-21
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    • 2022
  • This study investigates the effect of the deformation on the sensitivity of a flexible polydimethylsiloxane (PDMS) membrane sensor. A PDMS membrane sensor was developed to measure the impact force of a water droplet using a silver nanowire (AgNW). The initial deformation of the membrane was confirmed with the application of a tensile force (i.e., tension) and fixing force (i.e., compressive force) at the gripers, which affects the sensitivity. The experimental results show that as the tension applied to the membrane increased, the sensitivity of the sensor decreased. The initial electrical resistance increased as the fixing force increased, while the sensitivity of the sensor decreased as the initial resistance increased. The movement of the membrane due to the impact force of the water droplet was observed with a high-speed camera, and was correlated with the measured sensor signal. The analysis of the motion of the membrane and droplets after collision confirmed the periodic movement of not only the membrane but also the change in the height of the droplet.

AC 전기습윤을 이용한 초발수 표면에서의 액적의 점프 (Jumping of a Droplet on a Superhydrophobic Surface in AC Electrowetting)

  • 이승준;오정민;강관형
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2008년도 추계학술대회B
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    • pp.2501-2504
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    • 2008
  • We found that a droplet placed on a superhydrophobic surface jumps upward when we controlled the electrical wetting tension appropriately by applying AC voltage. We investigated how the surface deformation and jumping phenomenon of a droplet are affected by applied frequency under constant voltage. We found that a droplet jumps up continuously at a resonance frequency.

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초임계상태에서 주위 유동 속도와 압력 변화에 따른 헵탄 액적의 기화 특성 (Effects of Convective Velocity and Ambient Pressure on the Characteristics of Heptane Droplet Vaporization in Supercritical Environments)

  • 임종혁;이봉수;구자예
    • 한국항공우주학회지
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    • 제33권4호
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    • pp.71-78
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    • 2005
  • 초임계 상태의 질소 유동 환경에서 헵탄 액적의 기화 특성을 수치적으로 연구하였다. 더불어 실기체 효과와 액적 내부 순환, 다양한 열역학적 물성치 및 고압 효과를 고려하였다. 또한 헵탄 액적 바로 근처에서의 저속 유동 문제를 풀기 위하여 예조건화 스킴을 적용한 시간 전진법을 수치 코드에 적용하였다. 주위 유동 속도와 주위 압력을 변화 시켜가면서 액적의 거동을 살펴보았다. 유동 속도 증가로 인한 레이놀즈수의 증가에 따라 액적의 변형이 활발히 이루어졌고, 동일한 레이놀즈수에 대해서는 압력이 높아질수록 액적의 변형이 약화되었다.

진동 평판 위 액적의 형상 진동 변화 및 모드 특성 (Shape Oscillation and Mode Characteristic of Droplet on Vibrating Flat Surface)

  • 신영섭;임희창
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제37권5호
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    • pp.489-494
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    • 2013
  • 본 연구는 주기적인 강제 진동이 가해지는 액적의 모드 특성을 실험적으로 이해하는 것을 목적으로 하고 있다. 액적의 공진 주파수 예측을 수행하여 이론 및 실험적 해석을 통해 두 접근방법의 타당성을 파악하였으며, 초고속카메라를 사용하여 액적의 다양한 변형 특성-모드 형상, 분리, 미소 액적의 발생, 그리고 비틀림의 특성을 관찰하였다. 이론 해석 및 실험결과와의 비교에 있어 공진 주파수 값의 차이가 약 15% 이하라는 것이 도출되었으며 이러한 차이의 발생 원인으로 접촉선 마찰, 비선형벽 고착, 실험의 불확실성 등에 큰 영향을 받는 것으로 판단된다. 접촉선이 고정되어있을 경우와 작은 진폭 조건 하에서 액적의 모양은 대칭형상을 가졌으며, 공진 주파수에서의 로브의 크기는 주변부 주파수에서의 로브 크기보다 더 크게 된다는 점을 확인하였다.