• 한국기계기술학회지
• /
• 제13권4호
• /
• pp.23-30
• /
• 2011

본 연구는 산업용 열교환기 및 상용 파이프의 최적 설계를 위하여 열교환기 내의 사각형 단면 파이프의 shear-thickening 비뉴톤 유체의 압력강하 및 대류 열전달률을 수치해석적으로 수행하였다. shear-thickening 유체의 구성 방정식은 기존의 비뉴톤 유체 멱법칙을 보완한 확장 멱법칙 모델을 채택하였다. 파이프 내의 압력강하를 의미하는 마찰계수와 확장 레이놀즈 수의 곱은 기존 연구의 비교자료와 비교할 때 뉴톤 유체 영역과 멱법칙 영역에서 각각 0.018% 및 0.06% 내에서 일치함을 보였고, 대류 열전달률을 의미하는 뉴셀트 수는 문헌치와 비교할 때 뉴톤 유체 영역과 멱법칙 영역에서 각각 0.025% 및 0.14% 내에서 일치함을 보였다. 비뉴톤 확장 멱법칙 유체 모델의 형태를 띠는 shear-thickening 유체를 열교환기 또는 상용파이프 내의 사각형 단면 파이프 내에서 사용하면 유동지수(n)에 따라서 뉴톤 유체보다 최대 160%의 압력강하를 증가시켰고 최대 14%의 대류 열전달 감소를 발생시킬 수 있었다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
• /
• 대한기계학회 2000년도 춘계학술대회논문집B
• /
• pp.825-828
• /
• 2000

The objective of the present study is to develop a new device that the viscous characteristics of fluids are determined by applying the unsteady flow concept to the traditional capillary tube viscometer. The capillary tube viscometer consists of a small cylindrical reservoir, capillary tube, a load celt system oat measures the mass flow rate, interfacers, and computer. Due to the small size of the reservoir the height of liquid in the reservoir decreases as soon as the liquid in the reservoir drains out through the capillary and the mass flow rate in the capillary decreases as the hydrostatic pressure in the reservoir decreases resulting in a decrease of the shear rate in the capillary tube. The instantaneous shear rate and. driving force in the capillary tube are determined by measuring the mass flow rate through the capillary, and the fluid viscosity is determined from the measured flow rate and the driving force.

• Membrane and Water Treatment
• /
• 제5권2호
• /
• pp.73-86
• /
• 2014

Membrane fouling is a major challenge limiting the use of membrane applications. In this study high induced shear rates were utilized at the membrane surface in order to reduce the organic and inorganic scaling by using the torsional vibration of flat sheet membranes. The performances of a vibratory shear-enhanced processing (VSEP) system for the ultrafiltration (UF), nanofiltration (NF) and reverse osmosis (RO) membrane filtration of industrial dairy wastewater were investigated. The vibration and non-vibration methods were compared with the same membrane and operational parameters during the purification of real dairy industrial process wastewater. In the initial experiments, short-term tests were carried out in which the effects of vibration amplitude, recirculation flow rate and transmembrane pressure were measured and compared. The permeate flux, turbidity, conductivity and chemical oxygen demand (COD) reduction of dairy wastewater were investigated by using UF, NF and RO membranes with vibration and non-vibration methods. In the subsequent experiments, concentration tests were also carried out. Finally, scanning electron microscopy (SEM) revealed that the vibration method gave a better performance, which can be attributed to the higher membrane shear rate, which reduces the concentration of solids at the membrane, and the transmission.

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

• 한국수산과학회지
• /
• 제36권6호
• /
• pp.716-722
• /
• 2003

This study determined the optimum dosage for coagulation reactions of red tide organisms (RTO) using a combination of ignited oyster shell powder (10sp) and loess and examined the electrokinetic and rheological characteristics of their flocs. Two kinds of RTO, Cylindrotheca closterium and Skeletonema costatum, were sampled in Masan Bay and cultured in the laboratory. Coagulation experiments were conducted using various concentrations of IOSP, loess, IOSP+1oess, RTO, and a jar tester RTO cell numbers were counted for both the supernatant and RTO culture solution. The removal rates increased rapidly with increasing IOSP concentrations up to 50 mg/L and loess concentrations up to 800 mg/L. A removal rate of $100\%$ was reached at 400 mg/L of IOSP and 6,400 mg/L of loess. The highest increment $(16.7\%)$ of the rates of coagulation reaction occurred using both IOSP and loess (50+200 mg/L) in comparison with IOSP alone. The rate of coagulation reaction using both IOSP and loess (50+200 mg/L), $90.6\%,$ was similar to employing either IOSP of 150 mg/L or loess of 3,200 mg/L. All of the coagulation liquids for RTO, IOSP (200 mg/L), loess (200 ma/L), and IOSP+1oess (200+200 mg/L) revealed non-Newtonian fluid properties and therefore their shear rate vs. shear stress curves were non-linear. The coagulation liquids revealed elastic body properties at a lower shear rate increasing in the following order: RTO, IOSP (200 mg/L), loess (200 mg/L), and IOSP+1oess (200+200 mg/L. IOSP+1oess (200+200 mg/L) especially demonstrated plastic flow properties at a lower shear rate.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제33권1호
• /
• pp.181-194
• /
• 2013

산사태는 토사, 거석, 유목 등 산사태 물질의 중력사면 이동현상이다. 산사태는 수리학적, 지형학적, 지반공학적 요인에 따라 다양한 흐름 및 퇴적특성을 보인다. 흐름특성은 아주 느리게 움직이는 산사태(활동, 이류 등)에서 아주 빠르게 움직이는 산사태(토석사태, 토석류 등)까지 다양하다. 이런 점에서 산사태 발생과 확산 메커니즘의 이해를 위해 전단변형률에 따른 전단강도특성에 대한 연구가 필요하다. 본 연구는 한국형 산사태에 적합한 링 전단시험장치의 개발과 활용성에 대한 것이다. 링 전단시험장치는 산사태 유형별 피해 및 영향성 평가에 사용되는 전단강도를 측정할 수 있으며, 전단속도에 따른 산사태의 유동성을 평가하기 위한 장치이다. 비배수 전단강도 측정용 링 전단시험장치는 기존에 개발된 링 전단시험기의 수정보완형으로 '포화-압밀-배수-전단' 순으로 시험조건을 자유롭게 조절할 수 있다. 링 전단상자내 흙 시료의 전단강도의 정확한 측정을 위해 미끄럼 방지, 밀폐성 및 회전성 향상 기능을 갖춘 시험장치이다. 링 전단시험장치는 모래와 자갈 시료에 대한 예비실험을 수행하였으며 기존 시험결과와 비교하여 신뢰할 만한 결과를 확인하였다. 회전속도 100 mm/sec 로 구속할 때 배수조건에 따른 일시적 액상화 현상으로 인한 강도저하 현상이 관측되며, 전단면에 따른 입자파쇄 현상이 뚜렷하게 나타났다. 마지막으로 토석류 유변학에 기초하여 링 전단시험장치를 이용한 산사태 유동성 평가기법을 제안하였다.

• 유변학
• /
• 제11권2호
• /
• pp.143-152
• /
• 1999

본 연구에서는 Rheometrics Fluids Spectrometer(RFS II)를 사용하여 세 종류의 상용 반고형 식품(마요네즈, 토마토 케찹, 와사비)의 정상유동특성 및 소진폭 전단변형하에서의 동적 점탄성을 광범위한 전단속도와 각주파수 영역에서 측정하였다. 이들 측정결과로부터 정상유동특성의 전단속도 의존성 및 동적 점탄성의 각주파수 의존성을 보고하였다. 그리고 항복응력의 항을 갖는 몇 가지 점소성 유동모델을 사용하여 정상유동특성을 정량적으로 평가하고 이들 모델의 적용성을 비교.검증하였다. 나아가서 수정된 형태의 지수법칙 관계식을 도입하여 정상유동특성(비선형 거동)과 동적 점탄성(선형 거동)간의 상관관계에 대해 검토하였다. 이상의 연구를 통해 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. (1) 반고형 식품류는 상당한 크기의 항복응력을 갖는 점소성 물질로서 전단속도가 증가할수록 정상류점도가 급격히 감소하는 shear-thinning 거동을 나타낸다. (2) Herschel-Bulkley 모델, Mizrahi-Berk 모델 및 Heinz-Casson 모델은 반고형 식품류의 정상유동거동을 잘 기술할 수 있다. 이들 중에서도 Heinz-Casson 모델이 가장 우수한 적용성을 갖는다 (3) 반고형 식품류는 임계 전단속도를 경계로 shear-thinning 특성이 변화한다. 즉 낮은 전단속도에 비해 높은 전단속도 영역에서 분산입자 응집체의 구조파괴가 더욱 활발하게 진행되어 보다 현저한 shear-thinning 특성을 나타낸다. (4) 저장 탄성률 및 손실탄성률은 양자 모두 각주파수가 증가할수록 점차로 증가하나 각주파수 의존성은 그다지 크지 않다. 또한 광범위한 각주파수 영역에서 탄성적 성질이 점성적 성질에 비해 보다 우세하게 나타난다. (5) 정상류점도, 동적점도 및 복소점도는 모두 power-law 모델의 거동을 잘 만족한다. 또한 정상유동특성과 동적 점탄성간의 상관관계는 수정된 형태의 지수법칙 관계식에 의해 잘 기술될 수 있다.

• 비파괴검사학회지
• /
• 제32권2호
• /
• pp.122-130
• /
• 2012

Adhesive bend and shear tests of micro-sized bonded component have been performed to clarify the relationship between effects of heat-treatment on the adhesive strength and the bonded specimen shape using Weibull analysis. Multiple micro-sized SU-8 columns with four different diameters were fabricated on a Si substrate under the same fabrication condition. Heat-treatment can improve both of the adhesive bend and shear strength. The improvement rate of the adhesive shear strength is much larger than that of the adhesive bend strength, because the residual stress, which must change by heat-treatment, should effect more strongly on the shear loading. In case of bend type test, the adhesive bend strength in the smaller diameters (50 and $75\;{\mu}m$) widely vary, because the critical size of the natural defect (micro-crack) should vary more widely in the smaller diameters. In contrast, in case of shear type test, the adhesive shear strengths in each diameter of the columns little vary. This suggests that the size of the natural defects may not strongly influence on the adhesive shear strength. All the result suggests that both of the adhesive bend and shear strengths should be complicatedly affected by heat-treatment and the bonded columnar diameter.

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제27권8호
• /
• pp.1338-1346
• /
• 2003

Three-dimensional formability of the thermoplastic laminar composite was studied according to manufacturing conditions. Five different types of the plain weave fabric were used as reinforcement with PET matrix. The square blank was made by press consolidation technique and formed in the type hemisphere. B-factor defined as the ratio of width of yarn and distance between yarns was used as the factor of formability in the type of plain weave fabric. The formability of PET/Glass fabric laminar composite was estimated in terms of forming rate and B-factor with the thickness distribution, area ratio of blank, and intra-ply shear angle. The thickness distribution across hemisphere was strongly affected by the B-factor, forming rate and blank thickness. The area ratio of blank was increased with B-factor, forming rate and blank thickness. Also, it was found that the intra-ply shear angle depends on the B-factor and forming rate.

• Journal of Mechanical Science and Technology
• /
• 제19권6호
• /
• pp.1313-1320
• /
• 2005

Stenosed coronary artery may play an important role in various coronary heart diseases. However, it has not been known how much stenosed coronary artery affects coronary circulation system, quantitatively. The present study developed a mathematical model for microcirculation in the left common coronary artery (LCCA) with adopting a previously measured morphological data and mechanical properties of the coronary vessels. We examine the effect of percent diameter stenosis on blood flow rate and shear stress for two cases. Case I comprised of one-stenosed element at $10^{th}$ order ($\%$ diameter stenosis are 10, 30, and 50, respectively). Case II consisted of completely occluded element at $10^{th}$ order (number of occluded elements are 0, 1, and 2 out of 8, respectively). As the level of stenosis becomes severe, the shear stress increases significantly but the flow rate reduction was relatively small. However, for the occluded case, there was linearly proportional reduction of flow rate according to number of occluded elements. Either such high shear stress associated with coronary artery stenosis or reduced flow rate due to occlusion may cause atherosclerosis and myocardial ischemia.