• 제목/요약/키워드: 미세채널 유동

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Lattice Boltzmann 방법을 이용한 압력구동 미세채널 내 비혼합 2상 유체 흐름의 압력강하에 대한 수치적 연구 (Numerical Study on The Pressure Drop of Immiscible Two-Phase Flow in The Pressure Driven Micro Channel Using Lattice Boltzmann Method)

  • 정수인;김귀순;강범순
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산유체공학회 2008년도 춘계학술대회논문집
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    • pp.436-439
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    • 2008
  • Computer simulation of multiphase flows has grown dramatically in the last two decades. In this work, we have studied the flow characteristics of immiscible two fluids in a 2-D micro channel driven by pressure gradient using multi-phase lattice Boltzmann method suggested by Shan and Chen(1993) considering the fluid-surface interaction. we tried to examine the effects of parameters related to the two phase flow characteristics and pressure drop in the micro channel like contact angle and channel configuration by changing their value. The results of current study could show the lattice Boltzmann method can simulate the behaviors of two phase flow in the region of micro fluidics well.

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미세유체장치를 이용한 생분해성 Polycarprolactone의 단분산성 미세입자 생성제어 (Controlled Production of Monodisperse Polycaprolactone Microparticles using Microfluidic Device)

  • 정헌호
    • 청정기술
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    • 제25권4호
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    • pp.283-288
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    • 2019
  • 단분산성 마이크로입자는 약물캡슐화 및 전달을 위한 다양한 응용분야에서 사용되고 있다. 미세유체장치는 매우 균일한 액적을 생산할 수 있는 중요한 장치이며 이 액적은 단분산성 마이크로입자를 생성할 수 있는 중요한 템플레이트(template)로의 역할을 한다. 미세유체장치는 마이크론 크기의 채널로 구성되어 표면장력과 점성력 간의 균형을 정교하게 조절할 수 있으며, 이는 단분산성 액적을 형성하는 필수적인 기술 중의 하나이다. 본 연구는 유동집적채널 기반의 미세유체장치에서 매우 균일한 polycaprolactone (PCL) 생분해성 고분자 입자를 제조하는 방법을 제안한다. 유동집적채널 기반의 미세유체장치는 polydimethylsiloxane (PDMS) 기반의 소프트리소그래피(soft-lithography) 방법을 통해 제작된다. 액적 생성에서 중요한 요소는 마이크로 액적의 크기와 단분산성을 조절하는 것이다. 이를 위해, 본 연구에서는 이 미세유체장치에서 오일용액 분산상과 수용액 연속상의 부피유속을 제어하여 단분산성 액적 형성 조건을 최적화하였다. 그 결과 균일한 액적을 형성할 수 있는 dripping 영역에 대한 최척화된 유속조건을 확인하였다. 그런 다음, 마이크로입자를 생성하기 위해 PCL 고분자를 포함한 액적을 장치에서 형성한 후 용매의 증발에 의해 입자화 하였다. 입자의 크기는 부피유속과 미세유체채널의 크기에 의해 조절되며 입자의 단분산도는 변동계수(coefficient of variation, CV)값이 5% 이하로 제어될 수 있다.

다중 와류 유동을 이용한 자기유체역학 (MHD) 마이크로 믹서 (Magnetohydrodynamic (MHD) Micromixer Using Multi-Vortical Flow)

  • 양원석;김동성
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제34권1호
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    • pp.53-59
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    • 2010
  • 본 논문에서는, 자기유체역학(MHD)을 기반으로 마이크로 채널 내부에 다중 와류 유동을 발생시키는 새로운 형태의 카오스 마이크로 믹서를 제안한다. 제안된 마이크로 믹서의 마이크로 채널 내부에는 양측면과 바닥면에 전극들이 배치되어 있다. 배치된 전극들에 인가되는 전압 조건에 따라 다양한 형태로 로렌츠 힘이 유도되며, 이렇게 유도된 로렌츠 힘은 마이크로 채널 내부 유체의 추진 및 혼합을 야기할 수 있다. 제안된 MHD 마이크로 믹서의 혼합 양상을 평가하기 위해 3 차원 전산유체역학 시뮬레이션을 수행하였다. 이를 통해 다양한 유동 조건에 대해 MHD 마이크로 믹서의 혼합 성능을 평가하였다.

3 차원 유체역학 집속에 대한 채널 형상 및 유동 조건의 매개변수 연구 (Effects of Geometric and Flow Conditions on 3-dimensional Hydrodynamic Focusing)

  • 한경섭;김동성
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제34권1호
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    • pp.61-66
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    • 2010
  • 최근 본 연구그룹은 국소적인 종횡비 증가를 기반으로 수평 분리벽 없이 검체의 3 차원 집속을 구현하는 3 차원 유체역학 집속 미세유체 장치(3D-HFMD)를 제안한 바 있다. 본 논문에서는, 다양한 형상 및 유동 조건에 따른 3D-HFMD 의 3 차원 유체역학 집속 거동 영향에 대한 연구를 수행하였다. 이에 3 차원 전산유체역학(CFD) 시뮬레이션을 통해, 형상 및 유동 조건 변화에 대한 기존의 미세유체 장치와 본 연구 그룹이 제안한 3D-HFMD의 3 차원 유체역학 집속의 매개변수 연구를 수행하였다. 수행된 CFD 시뮬레이션 결과를 바탕으로 3 차원 집속을 위한 채널 형상 디자인 및 유동 조건을 제안하였다.

유체 소자를 이용한 미세 액적 생성 (Generation of Fine Droplets in a Simple Microchannel)

  • 김수동;김영원;유정열
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제34권7호
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    • pp.671-677
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    • 2010
  • 본 연구에서는 직경이 수백 nm로부터 수 ${\mu}m$에 이르는 균일한 크기의 액적을 생성하는 마이크로 플루이딕 플랫폼이 설계되었다. 미세한 액적을 생성하기 위하여 T-정션과 유동집속 장치가 마이크로�a푸이딕 채널로 통합되었다. 상대적으로 큰 수성 액적들이 상류의 T-정션에서 생성되어 유동집속 장치로 이송되는데, 여기에서 각각의 액적은 압력과 점성응력의 작용에 의하여 목표로 하는 크기로 잘게 쪼개진다. 이러한 구성은 내부 유체의 매우 느린 유량과 유동집속 영역에서 내부 및 외부 유체 사이의 높은 유량비를 가능하게 한다. 본 마이크로플루이딕 장치는 약 $1\;{\mu}m$ 크기의 직경을 가지는 액적들을 3%보다 작은 표준 편차로 생성할 수 있음이 제시되었다.

T헝 마이크로채널 연결부 압력구동 유동의 PIV계측 (PIV Measurements of the Pressure Driven Flow Inside a T-Shaped Microchannel Junction)

  • 최제호;이인섭
    • 한국가시화정보학회지
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    • 제1권1호
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    • pp.75-81
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    • 2003
  • A custom micro-PIV optics assembly has been used to measure the flow fold inside a T-junction of a microchannel. The micro-PIV system consists of microscope objectives of various magnifications, a dichroic cube, and an 8-bit CCD camera. Fluorescent particles of diameters 620 nm have been used with a Nd:YAG laser and color filters. A programmable syringe pump with Teflon tubings were used to inject particle-seeded distilled water into the channel at flow rates of 2.0, 4.0, 6.0 mL/hr. The micro-channels are fabricated with PDMS with a silicon mold, then O$_{2}$ -ion bonded onto a slide glass. Results show differences in flow characteristics and resolution according to fluid injection rates, and magnifications, respectively. The results include PIV data with vector-to-vector distances of 2 $\mu$m with 32 pixel-square interrogation windows at 50$\%$ overlap.

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원형 및 사각단면의 미세채널내 흐름응축 열전달 연구 (A Study of Flow Condensation Inside Mini-Channels with Circular and Rectangular Cross Section)

  • 신정섭;김무환
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2004년도 춘계학술대회
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    • pp.1458-1463
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    • 2004
  • By using unique experimental techniques and careful construction of the experimental apparatus, the characteristics of the local heat transfer were investigated using the condensing R134a two-phase flow, in horizontal single mini-channels. The circular channels ($D_h=0.493$, 0.691, and 1.067 mm) and rectangular channels ($D_h=0.494$, 0.658, and 0.972 mm) were tested and compared. Tests were performed for a mass flux of 100, 200, 400, and 600 $kg/m^2s$, a heat flux of 5 to 20 $kW/m^2$, and a saturation temperature of $40^{\circ}C$. In this study, effect of heat flux, mass flux, vapor qualities, hydraulic diameter, and channel geometry on flow condensation were investigated and the experimental local condensation heat transfer coefficients are shown. The experimental data of condensation Nusselt number are compared with existing correlations.

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