• 한국기계기술학회지
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• 제13권4호
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• pp.23-30
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• 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.

• 유변학
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• 제6권2호
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• pp.157-164
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• 1994

인체 동맥혈관내 혈액의 유동현상을 수치적으로 해석하기 위해서는 혈액의 유변학 적 성질을 구성방정식으로 나타내어야한다. 본 연구에서는 혈액의 점성계수를 표현하기 위 하여 비뉴턴유체의 점성을 나타내는 식으로서 Carreau 모델, 수정 Cross 모델, 수정 Powell-Eyring 모델과 수정멱법칙모델을 사용하였고 원형관내 혈액의 정상유동을 수치모사 하기 위하여 겉보기점성계수를 이용하는 구성방정식을 운동량방정식에 적용하였다. Carreau 모델과 수정멱법칙모델을 적용할 때 레이놀즈수의 변화가 중심선상의 속도와 길이방향의 압 력변화에 미치는 영향을 고찰하였다. 전단율이 높은영역에서 혈액의 겉보기점성계수를 효과 적으로 나타낼수 있는 수정멱법칙모델을 제시하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권1호
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• pp.9-16
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• 2014

본 논문은 경사진 원형관에서 표면장력과 중력으로 구동되는 비뉴턴 유체(멱법칙 모델)의 유동 및 변위를 이론적으로 연구한 것이다. 그리고 표면장력에 의하여 연속적으로 원형관 내로 유입되는 비뉴턴 유체의 변위를 기술하기 위한 지배방정식을 처음으로 개발하였다. 뉴턴의 운동방정식으로부터 유도된 식은 2계 비선형이며 비제차인 형태의 상미분 방정식이다. 지배방정식의 해를 수평관에서 변위를 시간의 함수로 기술한 식 및 실험과 비교한 결과 정량적으로 동일한 일치를 보였다. 여기에 더하여 정상상태인 힘의 균형식의 결과에 대해서도 정확한 일치로 나타남을 확인할 수 있었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제25권5호
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• pp.1037-1049
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• 2001

Considerable interest has evolved in the flow of non-Newtonian fluids in channels of noncircular cross section in compact heat exchanges. Analytical solution was developed for prediction of the flow rate and maximum velocity in steady laminar flow of any incompressible, time-independent non-Newtonian fluids in straight closed and open channels of arbitrary, but axially unchanging cross section. The geometric parameters and function of shear describing the behavior of the fluid model were evaluated for fluid flow among a bundle of rods arranged in triangular and square array. Numerical values of dimensionless maximum velocities, mean velocities, pressure-drop-flow parameters and friction factors were evaluated as a function of porosity and pitch-to-radius ratio.

• 설비공학논문집
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• 제6권3호
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• pp.227-236
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• 1994

Steady flows of Newtonian and non-Newtonian fluids in the stenotic tubes with various stenotic shapes are numerically simulated. Validity of the modified power-law model as a constitutive equation for the purely viscous non-Newtonian fluid is discussed and the results of the power-law model are compared with those of the Carreau model, the Powell-Eyring model and experimental data for blood. Flow characteristics and reattachment lengths for non-Newtonian fluids in the stenotic tubes are presented extensively. Also, the analysis is extended to predict the influences of diameter ratio, stenosis spacing, number of stenosis and Reynolds number on the flow characteristics in the multiple stenotic tubes.

• 유변학
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• 제7권2호
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• pp.150-157
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• 1995

본 논문의 목적은 협착이 발생괸 원관과 분기관내 혈액과 혈액대용유체의 유동문제 에 수치해석방법을 적용하여 유동특성을 파악하는데 있다. 혈액대용유체로서는 Separan AP-273 500wppm 수용액과 Carpobol 934 1.0w% 수용액을 사용하였다. Carbopol 수용액의 유변학적 성질은 수정멱법칙모델, 그리고 혈액과 Separan 수용액의 유변학적 성질은 Carreau 모델로 나타내었다. 협착관유동에서 Carbopol 수용액의 재부착거리는 혈액이나 Separan 수용액의 경우보다 길고 협착으로 인한 압력강하는 Carbopol 수용액, 혈액, Separan 수용액의 순으로 작게 나타난다. 분기관유동에서 Separan 수용액의 압력손실은 혈 액과 Carbopol 수용액보다 작게 나탄나고 협착이 발생괸 부기관내에서 혈액과 Separan 수 용액의 압력손실은 협착이 없는 분기관의 압력손실보다 크게 증가한다.

• 동력기계공학회지
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• 제13권2호
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• pp.30-35
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• 2009

Numerical Calculations for dimensionless pressure drop (friction factor times Reynolds number) have been obtained for fully developed laminar flow of MPL(Modified Power Law) fluid in isosceles triangle pipes. The solutions are valid for Pseudoplastic fluids over a wide range from Newtonian behavior at low shear rates through transition region to power law behavior at higher shear rates. The analysis identified a dimensionless shear rate parameter which for a given set of operating conditions specifies where in the shear rate range a particular system is operating, i.e., Newtonian, transition or power law region. The numerical calculation data of the dimensionless pressure drop for the Newtonian and power law regions are compared with previously published asymptotic results presenting within 0.16 % in Newtonian region and 2.98 % in power law region.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.300-303
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• 2010

다양한 형상의 인젝터 내부 젤 추진제 유동을 수치적으로 연구하였다. 모사 젤 추진제의 유변학적물성치를 측정하고 plain-orifice, chamfered-orifice 및 venturi 형상 인젝터의 유동 특성을 분석하였다. Plain-orifice 및 chamfered-orifice 인젝터의 경우 하류방향으로 유동이 진행할수록 점도가 높아지는 특성이 나타났으며 Venturi 형상의 경우 인젝터 내부 유동에서 낮은 점도가 지속적으로 유지됨을 알 수 있었다. Reynolds 수가 증가할수록 이러한 경향이 뚜렷하게 나타나는 것이 확인되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권6호
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• pp.365-372
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• 2016

전산유체역학(CFD)을 이용하여 테일러 반응기 내 입자간 응집과 분해반응을 고려한 유동해석을 수행하였다. 입자크기분포를 파악하기 위하여 모멘트 적분법(QMOM)을 이용하여 집합체 균형방정식(Population Balance Equation)을 계산하였다. 초기 여섯 개의 모멘트를 이용하였으며, 응집커널은 Brownian kernel 과 turbulent kernel의 합을, 그리고 분해커널은 멱법칙 커널(power-law kernel)을 사용하였다. 입자의 초기 부피분율에 따른 최종 입자크기를 예측하였다. 그 결과, 초기 부피분율이 증가할수록 입자의 크기와 초기 성장속도가 증가하는 것을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권9호
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• pp.405-413
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• 2020

압축 유동하에서 측정된 시멘트 페이스트의 수직 응력은 변형률의 증가에 따라 변형률이 0.0003에서 0.003 사이 구간인 탄성 고체 구간과 변형률이 0.003에서 0.8 사이 구간인 변형률 경화 구간으로 나누어진다. 두 구간 중 변형률 경화 영역에서 유변학적 특성을 분석하기 위해 모델링 식이 제안되었다. 첫째, 유체 거동의 관점에서, 지수법칙 일관성 지수 m=700 및 멱지수 n=0.2를 갖는 지수법칙 비뉴토니언 모델이 적용되었다. 적용 결과는 탄성 고체 구간을 제외하고는 실험 결과와 좋은 일치를 보여주었다. 둘째, 연성 고체 거동의 관점에서 힘 평형 모델이 적용되었으며, 하중을 측정하는 센서부와 시멘트 페이스트 표면 간의 마찰 계수가 실험데이터에 반구간탐색법을 적용하여 변형률의 다항식으로 도출되었다. 적용 결과는 변형률이 0.003에서 0.3 사이 구간인 중간 영역에서만 실험 결과와 좋은 일치를 보여주었다. 따라서, 압축 유동 하의 시멘트 페이스트의 유변학적 거동은 변형률 경화 구간에서 연성 고체 거동의 관점보다는 지수법칙 비뉴토니언 유체 거동의 관점에서 실험 결과와 더 일치함을 보여주었다.