• 대한기계학회논문집B
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• 제25권7호
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• pp.944-951
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• 2001

The purpose of this study is to investigate the effect of shear on turbulent diffusion. Turbulent Couette flows at low Reynolds number are numerically simulated using a Lagrangian PDF method. Flow field and particle trajectories are computed and analyzed in detail. Statistics for particle dispersion obtained from numerical simulations is compared with the classical scaling relations for dispersion in a shear flow.

• 물과 미래
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• 제29권4호
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• pp.187-198
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• 1996

난류전단 흐름에서의 비정상 수평 선오염원의 확산에 관한 수치모형을 개발하였다. 계산기법으로는 비정상 이송확산 방정식을 종방향 이송 및 연직방향 확산으로 분리하고, 이들 방정식을 방시간 간격에 대하여 번갈아 계산하는 단계분리 유한차분기법을 사용하였다. 종방향 이송방정식에 대해서는 Holly-Preissmann 기법을, 연직방향 확산방정식에 대해서는 Crank-Nicholson 기법을 각각 적용하였다. 개발된 모형을 난류전단 흐름에서의 정상 수평 선오염원의 확산 문제에 적용하여 계산결과를 반해석해와 비교함으로써 모형을 검증하였다. 또한 난류전단 흐름내로 순간적으로 방류된 면오염원의 확산문제에 계산모형을 적용하였다. 마찰계수에 대한 민감도 분석 결과, 동일한 무차원 시각에서의 혼합 정도는 마찰계수에 관계없이 거의 일정한 것으로 나타났다. 또한 동일한 정도의 혼합상태에 도달하는 데 소요되는 유하거리는 마찰계수의 제곱근에 반비례함을 알 수 있었다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2002년도 학술대회지
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• pp.803-806
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• 2002

The dispersion of Lagrangian fluid particles in a turbulent channel flow is studied by a direct numerical simulation. Four points Hermite interpolation in the homogeneous direction and Chebyshev polynomials in the inhomogeneous direction is adopted by assesing the acceleration of fluid particles. In order to characterize the inhomogeneous Lagrangian statistics, accurate single particle Lagrangian statistics are obtained along the wall normal direction. Integral time scales of Lagrangian velocity can be normalized by Eulerian mean shear stresses.

• Korea-Australia Rheology Journal
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• 제16권4호
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• pp.201-212
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• 2004

Properties of polymer based nanocomposites depend on dispersion state of embedded fillers. In order to examine the effect of dispersion state on rheological properties, a new bi-mode FENE dumbbell model was proposed. The FENE dumbbell model includes two separate ensemble sets of dumbbells with different fric­tion coefficients, which simulate behavior of well dispersed and aggregated carbon nanotubes (CNTs). A new parameter indicating dispersion state of the CNT was proposed to account for degree of dispersion quantitatively as well as qualitatively. Rheological material functions in elongational, steady shear, and oscillatory shear flows were obtained numerically. The CNT/epoxy nanocomposites with different dis­persion state were prepared depending on whether a solvent is used for the dispersion of CNTs or not. Dis­persion state of the CNT in the epoxy nanocomposites was morphologically characterized by the field emission scanning electronic microscope and the transmission electron microscope images. It was found that the numerical prediction was in a good agreement with experimental results especially for steady state shear flow.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권4B호
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• pp.335-344
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• 2006

본 연구에서는 Taylor의 이론, 즉 종방향 이송과 횡방향 확산이 서로 독립적으로 일어나며 두 과정이 서로 균형을 이룬다는 개념을 바탕으로 순차혼합모형을 제안하였다. 서로 다른 혼합시간과 유속 분포 등을 사용하여 수치모의를 실시하였으며, 여기서 얻어진 단면평균 농도분포를 1차원 종분산모형과 2차원 이송-분산 모형과 비교하였다. 그 결과, 순차혼합모형이 1차원 종분산모형으로 요약되는 Taylor의 이론을 잘 구현하고 있음을 알 수 있었다. 2차원이송-확산모형과의 비교를 통해 혼합 시간과 횡확산계수와의 관계를 밝힐 수 있었으며, 따라서 순차혼합모형이 1차원 종분산모형뿐 아니라 2차원 이송-분산모형까지 연계하여 전단류 분산을 통합적으로 설명하는 모형임을 알 수 있었다. 본 연구에서는 순차혼합모형의 수치모의 결과와 1차원 종분산모형과의 적합을 통해 종분산계수를 결정하고, 회귀식을 사용해 종분산계수 추정식을 제안하였다. 본 연구에서 제안한 종분산계수 추정식은 38개의 현장실험자료를 사용하여 검증하였다. 그 결과, 하폭 대 수심 비가 비교적 작은 하천에 대해서 높은 신뢰성을 나타내었으며, 대체적으로 기존의 경험식과 비슷한 신뢰도를 나타내었다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제32권3호
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• pp.386-393
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• 2015

콜로이드 분산계와 같은 복잡한 물질의 유변성질은 전단 흐름이 일어날 때 비뉴톤 유동현상을 나타낸다. 이들 유변성질은 유동단위의 성질과 유동 세그먼트 사이의 상호작용에 의하여 영향을 받는다. 유동곡선을 이론적인 틱소트로피식에 적용하여 여러 틱소트로피 유동 곡선에 대한 유동파라메타, 완화시간, $({\beta}_2)_0$, 구조적인 요인, $C_2$, 전단 모듈러스, $X_2/{\alpha}_2$을 구하였다. 유변 파라메타의 변화는 비뉴톤 유동, 점도, 유동 세그먼트의 유동 활성화 에너지와 직접적인 관계가 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.495-506
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• 2013

본 연구에서는 전단류 분산이 이송과 난류에 의한 확산의 결합에 의해 발생한다는 Taylor (1954)의 가정을 바탕으로 개념적 모형을 구성하고, 이를 3차원 개수로에 적용하여 오염물질의 혼합과정을 재현할 수 있는 시간분리 혼합모형(Time-split Mixing Model; TMM)을 개발하였다. 개발된 모형은 연산자 분리 기법(operator split method)과 유사하게 혼합과정을 종방향 혼합과 횡방향 혼합으로 분리하고, 유속 연직편차에 의한 농도분리과정과 난류확산에 의한 연직방향 혼합과정을 순차적으로 반복 계산함으로써 2차원 이송-분산을 재현한다. 수치모의 결과, 제안된 모형은 수로벽면에 의한 농도중첩 효과를 잘 반영하고 있으며, Taylor 구간 내에서 2차원 이송-분산 모형의 해석해와 거의 일치하고 있음을 확인하였다(Chatwin, 1970). 본 모형은 하상경사, 하폭 대 수심 비, 혼합시간 등의 변화에 따라 분산 정도를 달리 재현하고 있으며, 산정된 종분산계수는 Elder(1959)가 제안한 상수값과는 달리 혼합시간에 따라 변화하는 양상을 나타냈다. 횡분산계수의 경우, Sayre와 Chang(1968), Fischer 등(1979)이 실험을 통해 제시한 값과 유사한 범위를 나타냈다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제17권7호
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• pp.1054-1062
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• 2003

The numerical simulations of flow and pollutant particle dispersion are described for two-dimensional bell shaped hills with various aspect ratios. The Reynolds-averaged incompressible Navier-Stokes equations with low Reynolds number $\kappa$-$\varepsilon$ turbulent model are used to simulate the flowfield. The gradient diffusion equation is used to solve the pollutant dispersion field. The code was validated by comparison of velocity, turbulent kinetic energy, Reynolds shear stress, speed-up ratio, and ground level concentration with experimental and numerical data. Good agreement has been achieved and it has been found that the pollutant dispersion pattern and ground level concentration have been strongly influenced by the hill shape and aspect ratio, as well as the location and height of the source.

• Carbon letters
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• 제16권2호
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• pp.86-92
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• 2015

Multi-walled carbon nanotube (MWCNT)/polycarbonate (PC) nanocomposite was prepared by direct melt mixing to investigate the effect of the shear rate on the surface resistivity of the nanocomposites. In this study, an experiment was carried out to observe the shear induced orientation of the MWCNT in the polymer matrix using a very simple melt flow indexer with various loads. The compression-molded, should be eliminated. MWCNT/PC nanocomposite sample exhibited lower percolation thresholds (at 0.8 vol%) and higher electrical conductivity values than those of samples extruded by capillary and injection molding. Shear induced orientation of MWCNT was observed via scanning electron microscopy, in the direction of flow in a PC matrix during the extrusion process. The surface resistivity rose with increasing shear rate, because of the breakdown of the network junctions between MWCNTs. For real applications such as injection molding and the extrusion process, the amount of the MWCNT in the composite should be carefully selected to adjust the electrical conductivity.

• 한국전산유체공학회지
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• 제3권1호
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• pp.63-72
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• 1998

The numerical simulations of flowfield and pollutant dispersion over two-dimensional hills of various shapes are described. The Reynolds-averaged Wavier-Stokes equations and concentration diffusion equation based on the gradient diffusion theory have been applied to the atmospheric shear flow over the bell-shaped hills which are basic components of the complex terrain. The flow characteristics such as velocity profiles of the geophysical boundary layer, speed-up phenomena, mean pollutant concentration profiles are compared with experimental data to validate the present numerical procedure and it has been found that the present numerical results agree well with experiments and other numerical data. It has been also found that the distributions of ground level concentration are strongly influenced by the source location and height.