• 한국가시화정보학회지
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• 제17권2호
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• pp.10-16
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• 2019

Considering the role of viscosity in the hemorheology, the characteristics of non-Newtonian fluid are important in the pulsatile blood flows. Stenosis, with an abnormal narrowing of the vessel, contributes to block blood flows to downstream tissue and lead to plaque rupture. Therefore, systematic analysis of blood flow around stenosed vessels is crucial. In this study, non-Newtonian behaviors of blood analog fluids around the micro-stenosis with 60 % severity in diameter of $500{\mu}m$ was examined by using CFX under the pulsatile flow conditions with the period of 10 s. Viscosity information of two non-Newtonian fluids were obtained by fitting the value of normal blood and highly viscous blood. As the Newtonian fluid, the water at room temperature was used. During the pulsatile phase, wall shear stress (WSS) is highly oscillated. In addition, high viscous solution gives rise to increases the variation in the WSS around the micro-stenosis. Highly oscillating WSS enhance increasing tendency of plaque instability or rupture and damage of the tissue layer. These results, related to the influence on the damage to the endothelium or stenotic lesion, may help clinicians understand relevant mechanisms.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권3호
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• pp.229-235
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• 2013

유연한 혈관벽을 가진 경동맥 분지관을 흐르는 혈액의 유동을 해석하기 위하여 비정상상태, 비압축성, 뉴턴 유체를 가정한 3차원 유한요소해석을 수행하였다. 유체영역은 P2P1 유한요소를 사용하였으며, 격자의 움직임을 모사하기 위하여 arbitrary Lagrangian-Eulerian 기법을 적용하였다. Newmark 관계식을 이용하여 고체영역의 선형탄성 방정식의 변수들을 속도에 관한 방정식으로 간략화하였으며, 유체와 고체의 운동에 관하여 완전 결합된 공식을 얻었다. 맥동의 한 주기 동안에 혈관벽의 유연성이 유동장에 큰 영향을 미치며, 경동맥 분지각이 커짐에 따라 경동맥 공동에서 유동장의 정체영역이 더 넓게 분포한다는 연구결과를 얻었다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2008년도 학술대회
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• pp.177-180
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• 2008

The objective of this study is to get simulation data about pulsatile flow of a non-Newtonian fluid through a bifurcated tube. All the process was based on CFD method, with a commercial FVM code, SC/Tetra ver. 6.0 for solving, and with CATIA R16 for generating geometries. To define a non-Newtonian fluid, the following viscous models are used; the Powell-Eyring model, the modified Powell-Eyring model, the Cross model, the modified Cross model, the Carreau model, the Carreau-Yasuda model and the modified Power Law model. The flow calculation data using each model were compared with the other data of a existing paper. Finally, the Carreau model was recognized to give the best result with the SC/Tetra code, and the succeeding simulations are made with the model. For the pulsating flow condition, the sine wave type velocity profile is given as the inlet boundary condition. To investigate the effect of geometries and mesh, the pre-test is carried out with various curvature conditions of the bifurcated corner, and then with various mesh conditions. The final process is to calculate flow variables such as the wall shear stress (WSS) and the wall shear stress gradient (WSSG). To validate all the result, the simulation is compared with the existing data of the other papers. Generally speaking, there is a noticeable difference in the maximum and minimum value of WSS. It is not sure that the values in each data are on the exactly same location. However, the overall trend is similar. The next study needs to investigate the same situation by experimental method. Furthermore, if the flow is simulated with more pulsatile conditions, more data of flow field through a bifurcated tube could be achieved.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2008년 추계학술대회논문집
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• pp.177-180
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• 2008

The objective of this study is to get simulation data about pulsatile flow of a non-Newtonian fluid through a bifurcated tube. All the process was based on CFD method, with a commercial FVM code, SC/Tetra ver. 6.0 for solving, and with CATIA R16 for generating geometries. To define a non-Newtonian fluid, the following viscous models are used; the Powell-Eyring model, the modified Powell-Eyring model, the Cross model, the modified Cross model, the Carreau model, the Carreau-Yasuda model and the modified Power Law model. The flow calculation data using each model were compared with the other data of a existing paper. Finally, the Carreau model was recognized to give the best result with the SC/Tetra code, and the succeeding simulations are made with the model. For the pulsating flow condition, the sine wave type velocity profile is given as the inlet boundary condition. To investigate the effect of geometries and mesh, the pre-test is carried out with various curvature conditions of the bifurcated corner, and then with various mesh conditions. The final process is to calculate flow variables such as the wall shear stress (WSS) and the wall shear stress gradient (WSSG). To validate all the result, the simulation is compared with the existing data of the other papers. Generally speaking, there is a noticeable difference in the maximum and minimum value of WSS. It is not sure that the values in each data are on the exactly same location. However, the overall trend is similar. The next study needs to investigate the same situation by experimental method. Furthermore, if the flow is simulated with more pulsatile conditions, more data of flow field through a bifurcated tube could be achieved.

• 한국식품과학회지
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• 제24권3호
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• pp.261-265
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• 1992

무우쥬스 농축액의 저장성 및 활용성 증진을 위해 역삼투압법과 박막농축법 등을 이용하여 농축한 무우쥬스 농축액의 유통 특성을 조사한 결과는 다음과 같다. 무우쥬스 농축액은 약간의 의사가소성을 띠는 뉴턴유체의 흐름 특성을 보여주었다. 전단속도 1000(1/S)에서의 겉보기 점도는 1번 농축구(열처리 무우쥬스, 박막 농축구)가 0.0503Pa.s, 2번 농축구(생무우쥬스, 박막농축구)가 0.0578, 3번 농축구(열처리 무우쥬스, 역삼투압 농축구)가 0.0655Pa.s 값을 각각 나타내었다. 각 농축액 항복력은 $35{\sim}65^{\circ}Bx$에서 $0.0001{\sim}0.0580Pa$ 범위로 아주 적은 값이어서 power law model만 갖고도 흐름 특성의 해석이 가능하였으며 또한 Arrehenius식에 의해 구한 활성화에너지는 무우쥬스 농축액의 농도가 높아질수록 2.7057에서 $4.1159{\times}10^4KJ/kg.mol$로 증가하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제49권4호
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• pp.287-295
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• 2012

Hydrodynamic performance of a movable submerged breakwater was analyzed using energy dissipation model. Based on two-dimensional boundary element method the equation of motion including a viscous dissipation term proportional to velocity squared was solved by Newton-Raphson method. Energy dissipation coefficients as well as reflection and transmission coefficients of a submerged flat plate were calculated with various plate lengths and thickness. Both real and imaginary components of body displacement and forces were used to solve the motion of breakwater accurately. The effect of the magnitude of dissipation coefficient on the body displacement was evaluated. The results from the potential theory with no dissipation term were found to be an overestimate in resonance frequency.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제20권1호
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• pp.29-36
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• 1999

본 연구는 목적은 PIV 시스템을 이용하여 분기관내 유동현상을 가시화하여 분기부 영역의 유동특성을 분석하는데 있다. PIV 시스템으로 유동장을 가시화하기 위해서 분기관 모델은 투명 아크릴판으로 제작하였고 작동유체와 추적입자는 각각 물과 송화가루를 사용하였다. 유동장에서 획득된 영상으로부터 속도벡터를 얻기 위해서 입자추적방법의 1-프레임 법과 2-프레임 법, 상호상관 PIV법인 2-프레임법을 사용하였다. PIV 시스템으로 측정된 실험결과의 신뢰성을 확보하기 위해서 표면구동 캐비티 유동의 속도분포를 4-프레임법으로 얻어진 기준 실험 데이터와 비교하였다. 분기관에서 뉴턴유체의 유동현상을 효과적으로 가시화하는데 필요한 상호상관 PIV방법의 2-프레임법을 적용하는 알고리즘을 개발하였고, sub-pixel과 면적보간을 사용하여 오벡터를 제거후 최종속도벡터를 얻었다. PIV를 이용한 분기관내 유동가시와 실험결과를 신뢰할 수 있는 수치해석 결과를 이용하여 검증한 결과 PIV 실험으로 얻어진 속도벡터는 수치해석의 결과와 잘 일치하였다. PIV 실험과 수치해석 결과로부터 분기관모델의 분기점 원위부에 재순환영역이 형성됨이 확인되었고 두 다른 방법을 이용한 재순환영역의 길이와 높이는 거의 동일하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제32권1호
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• pp.1-10
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• 2020

자유수면을 포함하는 파동장과 같이 단상의 경계가 시간발전에 따라 지속적으로 변화하는 경우나 액상과 기상이 혼합되는 문제에 있어서는 다상유동(multiphase flow) 문제를 적용하는 예가 증가하고 있다. 특히, 파동장과 같은 자유수면의 문제를 취급하는데 있어서는 혼합되지 않는 액상과 기상의 비압축성 뉴턴유체를 고려한 혼상류 모델이 적용되는 경우가 많다. 일반적으로 혼상류 모델은 각상의 경계면에 대한 시간기반 거동추적이 필수적이며, 궁극적으로는 계산의 정도를 좌우한다. 본 연구는 다양한 CFD 수치해석코드에 적용되고 있는 대표적인 VOF-type의 경계면 추적기법들의 이류성능을 평가하였다. 특히, 기존의 전통적인 VOF-type의 경계면 추적기법 및 이류계산에서 발생하는 수치확산을 최소화하기 위해 수치유속(numerical flux)을 제어하는 FCT 법의 효용성을 평가하고, 더불어 CIP 법을 활용한 자유수면 추적성능의 가능성을 고찰하였다. 그 결과, 본 연구에서 적용한 제한된 조건하에서는 수치확산 방지를 위해 수치확산방지 유속을 도입한 FCT-VOF 법이 가장 높은 경계면의 추적성능을 보였다. 본 연구에서 도출되는 결과는 다양한 수치해석코드에 적용되는 자유수면의 추적기법을 선택함에 있어서 중요한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.661-669
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• 2007

바람에 저항하는 초고층 건물, 비행기나 자동차, 물에 저항하는 선박 등은 동일한 거동을 보여준다. 즉, 유속이 빨라 질경우, 건물 혹은 비행기, 자동차, 선박 뒤편에는 마이너스 압력과 와류가 발생하게 되는데 이로 인해 건물에서는 변위가 크게 발생하게 되고, 비행기나 자동차, 선박 등에서는 속력이 저하된다. 본 연구에서는 흡입과 방출이라는 기법을 이용하여 유체의 흐름을 우리가 원하는대로 적극적으로 제어하고자 한다. 그렇게 할 수만 있다면 초고층 건물에서의 변위를 대폭 줄일 수 있을 것이고, 자동차나 비행기 선박 등은 더 빠른 속도로 달릴 수 있을 것이다. 그렇다면 문제는 유체를 제어하기 위한 최적의 흡입 혹은 방출량을 구하는 것이고, 이 최적의 양들을 어떤 방법으로 구하는 것이냐 하는 것이다. 본 연구는 최적화 기법을 사용하여 Navier-Stokes 유체를 받는 물체의 표면에서 최적의 흡입, 그리고 방출량을 결정하려는 시도에서 출발하였다. 그러나 이 문제는 큰 Reynols Number 상태에서는 높은 비선형성으로 인하여 직접 한번에 Navier-Stokes 유체의 해석조차 불가능하였고, 더군다나 너무나 많은 변수로 인하여 기존의 방법으로는 최적화는 도저히 불가능 하였다. 본 연구에서는 이를 해결하기 위한 최적화 알고리즘을 제안하고, 또한 수렴속도도 대폭 증가시키기 위한 매우 효율적인 몇 가지 방법들을 제안하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제22권9호
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• pp.179-187
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• 2005

The characteristics of blood flow and the interaction between the blood vessel and blood flow play important roles in plaque cap rupture and the growth of atherosclerosis which may lead directly to a heart attack or a stroke. In this study, carotid arteries with different stenoses have been numerically simulated to investigate the wall shear stress(WSS) and the elastic motion of the vessel. Blood flow has been treated as physiological, laminar and incompressible flow. To model the shear thining behavior of the blood, the Carreau-Yasuda model has been employed but the viscoelasticity of blood has not been considered. The results show that the WSS of $severe(75\%)$ stenosis is much higher than those of $25\%\;and\;50\%$ stenosis in the region of stenosis. With the increase in the stenosis thickness, the expansion ratio of the center of the stenosis decreases while the expansion ratio of the upstream region of the stenosis increases.