• Title/Summary/Keyword: 대류-확산 영역

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Effects of Aspect Ratio on Diffusive-Convection During Physical Vapor Transport of Hg2Cl2 with Impurity of NO (염화제일수은과 일산화질소의 물리적 승화법 공정에서의 확산-대류에 미치는 에스펙트 비율의 영향)

  • Kim, Geug-Tae
    • Applied Chemistry for Engineering
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    • v.26 no.6
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    • pp.746-752
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    • 2015
  • This study investigates the effects of aspect ratio (transport length-to-width) on diffusive-convection for physical vapor transport processes of $Hg_2Cl_2-NO$ system. For a system with the temperature difference of 20 K between an interface at the source material region and growing crystal interface, the linear temperature profiles at walls, the total molar fluxes at Ar = 2 are much greater than Ar = 5 as well as the corresponding nonuniformities in interfacial distributions due to the effect of convection. The maximum total molar flux at the gravitational acceleration of 1 $g_0$ is greater twice than at the level of 0.1 $g_0$, where g0 denotes the gravitational acceleration on earth. With increasing aspect ratio from 2 to 5, a diffusive-convection mode is transited into the diffusion mode, and then the strength of diffusion is predominant over the strength of diffusive-convection.

Study on self-diffusion transport phenomena during mercurous bromide (Hg2Br2) vapor processes (브로민화수은(I)(Hg2Br2) 증착공정에서 자체확산 연구)

  • Nam Il Kim;Geug Tae Kim
    • Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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    • v.34 no.2
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    • pp.48-54
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    • 2024
  • During the Hg2Br2 physical vapor transport process with self-diffusion, it is concluded that for 10-3g0≤ g ≤ 1g0 the thermal buoyancy driven convection is dominant in the vapor phase; at the gravitational level of g = 10-4g0, the transition region from the convection to diffusion occurs; for 10-6g0 ≤ g ≤ 10-5g0, the diffusion mode is predominant. The total molar flux of Hg2Br2 decays exponentially with the decreasing of one tenth of gravitational magnitude. For 10℃ ≤ ΔT ≤ 50℃, the total molar flux increases linearly and directly with the temperature difference between the source and crystal regions.

Numerical Analysis for Impurity Effects on Diffusive-convection Flow Fields by Physical Vapor Transport under Terrestrial and Microgravity Conditions: Applications to Mercurous Chloride (지상 및 미소중력 환경에서 물리적 승화법 공정에 미치는 불순물의 영향 분석: 염화제일수은에 대한 응용성)

  • Kim, Geug Tae;Kwon, Moo Hyun
    • Applied Chemistry for Engineering
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    • v.27 no.3
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    • pp.335-341
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    • 2016
  • In this study, impurity effects on diffusive-convection flow fields by physical vapor transport under terrestrial and microgravity conditions were numerically analyzed for the mixture of $Hg_2Cl_2-I_2$ system. The numerical analysis provides the essence of diffusive-convection flow as well as heat and mass transfer in the vapor phase during the physical vapor transport through velocity vector flow fields, streamlines, temperature, and concentration profiles. The total molar fluxes at the crystal regions were found to be much more sensitive to both the gravitational acceleration and the partial pressure of component $I_2$ as an impurity. Our results showed that the solutal effect tended to stabilize the diffusive-convection flow with increasing the partial pressure of component $I_2$. Under microgravity conditions below $10^{-3}g_0$, the flow fields showed a one-dimensional parabolic flow structure indicating a diffusion-dominant mode. In other words, at the gravitational levels less than $10^{-3}g_0$, the effects of convection would be negligible.

Numerical Analysis of Forced and Mixed Convection around the Circular Cylinder for Compressible Flow (압축성 유동장에서의 원형 실린더 주위의 강제 및 혼합대류에 대한 수치 해석)

  • 최윤호;이현찬;유재석;김기현
    • Journal of Energy Engineering
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    • v.4 no.1
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    • pp.126-139
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    • 1995
  • 저속의 압축성 유동장에서의 원형 실린더 주위의 유동 및 열전달특성을 해석하였다. 비압축성 유동장에서의 실린더 주위의 유동 및 열전달현상에 대하여는 실험과 수치해석을 포함한 광범위한 연구가 진행되어 왔으며 매우 잘 알려져 있다. 실린더 벽면과 주위 유동장의 온도차가 큰 경우, 밀도의 변화가 커지므로 유동장은 압축성 유체가 되나 지배 방정식의 복잡함과 적절한 수치해석 방법의 부족으로 실린더 주위의 유동장을 압축성유체로 해석한 경우는 매우 드물다. 현재 압축성유동 해석에 널리 사용되는 time marching algorithm은 저속의 유동장 해석시 지배방정식에 나타나는 eigenvalue들의 괴리에 의하여 수렴속도가 현저히 떨어지게 된다. 본 연구에서는 이와 같은 난점을 극복할 수 있는 time-derivative preconditioning 방법을 사용하여 온도차가 큰 유동장에서의 강제 및 혼합대류에 대한 계산을 수행하였고 이들의 열전달특성을 비교하였다. 강제대류의 경우 실린더 벽면 온도의 증가에 따른 밀도 감소의 영향은 유동장의 Re수를 감소시켜 확산의 영향을 증가시키면서, 혼합대류의 경우 부력의 영향은 가열되는 유동장의 범위와 재순환 영역을 강제대류에 비해 현저히 감소시킨다.

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A Numerical Study of Diffusion Flames in Supersonic Flow (초음속 유동장 내의 확산 화염에 관한 수치 연구)

  • 김지호;윤영빈;정인석
    • Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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    • 1997.11a
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    • pp.17-17
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    • 1997
  • 극초음속 여객기와 군사용 항공기에 대한 수요가 증가함에 따라서 새로운 개념의 다양한 추진기관이 연구가 진행되고 개발되어 왔다. 초음속 항공기의 속도 영역은 마하 10-20 정도가 되는데 이 속도 한계를 극복하기 위하여 초음속 연소 램제트 엔진(SCRamjet; Supersonic Combustion Ramjet)이 제안되었다. 스크램 제트를 개발하기 위해서는 연료와 산화제의 혼합 효율 문제, 화염의 안정화 문제, 벽면의 냉각에 관한 문제 등 몇 가지 기본적인 문제들을 해결해야 한다. Univ of Michigan에서 실험한 연소기를 모델로 본 연구에서는 연료와 공기의 혼합에 관한 수치 연구를 수행하였다. 다원 혼합기체에 관한 축대칭 Navier-Stokes 방정식을 지배 방정식을 이용하였고 비평형 화학반응식을 고려하였다. 공간 차분에는 유한 체적법을 이용하였다. 대류 플럭스 항은 Roe의 Upwind FDS 기법을 사용하여 차분하였고 점성항에는 중심 차분법을 이용하였다. 시간 적분법으로는 근사 자코비안과 LU분할 기법을 이용한 완전 내재적 방법이 쓰였다. 난류 모델로는 Mentor에 의해 제안된 2 방정식 k-$\varepsilon$/k-$\omega$ 혼합모델을 사용하였다. 유동장이 실험에서의 찍은 사진과 유사한 모습의 충격파 간섭을 수치 모사하였고 수소가 확산되는 모습과 함께 노즐 lip 주위의 재순환 영역에 대해서 살펴볼 수 있었다.

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A Numerical Study of Cathode Block and Air Flow Rate Effect on PEMFC Performance (고분자전해질 연료전지의 환원극 블록과 공기 유량 영향에 대한 전산 해석 연구)

  • Jo, Seonghun;Kim, Junbom
    • Applied Chemistry for Engineering
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    • v.33 no.1
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    • pp.96-102
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    • 2022
  • Reactants of PEMFC are hydrogen and oxygen in gas phases and fuel cell overpotential could be reduced when reactants are smoothly transported. Numerous studies to modify cathode flow field design have been conducted because oxygen mass transfer in high current density region is dominant voltage loss factor. Among those cathode flow field designs, a block in flow field is used to forced supply reactant gas to porous gas diffusion layer. In this study, the block was installed on a simple fuel cell model. Using computational fluid dynamics (CFD), effects of forced convection due to blocks on a polarization curve and local current density contour were studied when different air flow rates were supplied. The high current density could be achieved even with low air supply rate due to forced convection to a gas diffusion layer and also with multiple blocks in series compared to a single block due to an increase of forced convection effect.

Hydrodynamic and Chloride Ion Effects on Corrosion of Cobalt in Bicarbonate Buffer Solution (Bicarbonate 완충용액에서 코발트의 부식에 대한 대류와 염화이온의 영향)

  • Kim, Youn-Kyoo;Chon, Jung-Kyoon
    • Journal of the Korean Chemical Society
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    • v.51 no.6
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    • pp.479-486
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    • 2007
  • Bicarbonate 완충용액에서 Co-RDE를 이용하여 RDE 회전속도와 완충용액 속의 염화이온이 Co의 부식과 부동화에 미치는 영향을 연구하였다. Co-RDE의 회전속도가 부식에 미치는 영향은 Levich 식과 일치하였으며 부동화 막을 파괴하는데 염화이온의 효과가 큼을 알 수 있었다. 혼합 전위 이론을 사용하여 대류확산 조건에서 회전속도의 증가에 따라 부식전위가 양의 방향으로 증가하는 모형을 발견하였다. Tafel 영역에서 Co의 용해반응과 수소가 발생하는 환원반응은 전하이동과 물질이동을 이용하여 설명할 수 있었다.

Solidification Process of a Binary Mixture with Anisotropy of the Mushy Region (머시영역의 비등방성을 고려한 2성분혼합물의 응고과정)

  • 유호선
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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    • v.17 no.1
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    • pp.162-171
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    • 1993
  • This paper deals with the anisotropy of the mushy region during solidification process of a binary mixture. A theoretical model which specifies a permeability tensor in terms of pricipal values is proposed. Also, the governing equations are modified into convenient forms for the numerical analysis with the existing algorithm. Some test computations are performed for soeidification of aqueous ammonium chloride solution contained in a square cavity. Results show that not only the present model is capable of resolving fundamental characteristics of the tranport phenomena, but also the anisotropy significantly affects the interdendritic flow structure, i.e., double-diffusive convection and macrosegregation patterns.

Hydrodynamic Effects on Corrosion and Passivation of Copper in Borate Buffer Solution (Borate 완충용액에서 구리의 부식과 부동화에 미치는 대류 영향)

  • Chon, Jung-Kyoon;Kim, Youn-Kyoo
    • Journal of the Korean Electrochemical Society
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    • v.10 no.1
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    • pp.14-19
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    • 2007
  • The corrosion and passivation of copper was investigated with the copper rotating disk electrode(Cu-RDE) in borate buffer solution. It has been observed with the mixed potential theory that the corrosion potential for the rotation rate increase under the convective diffusion condition was increased. It was suggested that the chemical intermediates and product 13. the copper oxidation were $Cu(OH)_{ads},\;{Cu(OH)_2}^-,\;Cu_2O,\;Cu(OH)_2,\;and\;CuO$.

Theoretical study on the particle contamination in silane plasma reactor for semiconductor processing (반도체 제조용 사일렌 플라즈마 반응기 내에서의 입자 오염에 관한 이론적 연구)

  • 김동주;김교선
    • Journal of the Korean Vacuum Society
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    • v.9 no.2
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    • pp.172-178
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    • 2000
  • We developed the model equations to investigate the particle movement and growth theoretically in a-Si plasma CVD reactor, where those particles act as the source of contamination. We included the effects of fluid convection, particle diffusion and external forces (ion drag force, electrostatic force and gravitational force) onto the particles to analyze the movements of particles in plasma reactor. Taking into account the particle charge distribution, the particle growth by coagulation between the charged particles was investigated. Most of those particles are located in the region near the sheath boundaries by the balance between the ion drag and electrostatic forces. The particle concentrations in the sheath region and in the bulk plasma region are almost zero. The sizes of the predator particles increase with time by the coagulation with protoparticles and, as a result, the surface area and the average charge of predator particles also increase with time.

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