• Journal of Biomedical Engineering Research
• /
• v.21 no.3 s.61
• /
• pp.261-271
• /
• 2000

The present study investigated flow dynamics of a two-dimensional abdominal aortic bifurcation model under sinusoidal flow conditions considering wall motion. impedance phase angle(time delay between pressure and flow waveforms), and non-Newtonian fluid using computational fluid dynamics. The wall shear stress showed large variations in the bifurcated region and the wall motion reduced amplitude of wall shear stress significantly. As the impedance phase angle was changed to more negative values, the mean wall shear stress (time-averaged) decreased while the amplitude (oscillatory) of wall shear stress increased. At the curvature site on the outer wall where the mean wall shear stress approached zero. influence of the phase angle was relatively large. The mean wall shear stress decreased by $50\%$ in the $-90^{\circ}$ phase angle (flow wave advanced pressure wave by a quarter period) compared to the $0^{\circ}$ phase angle while the amplitude of wall shear stress increased by $15\%$. Therefore, hypertensive patients who tend to have large negative phase angles become more vulnerable to atherosclerosis according to the low and oscillatory shear stress theory because of the reduced mean and the increased oscillatory wall shear stresses. Non-Newtonian characteristics of fluid substantially increased the mean wall shear stress resulting in a less vulnerable state to atherosclerosis.

• Journal of Biomedical Engineering Research
• /
• v.21 no.4
• /
• pp.363-372
• /
• 2000

The present study investigated flow dynamics of a straight elastic blood vessel under sinusoidal flow conditions in order to understand influence of wall motion and impedance phase angle(time delay between pressure and flow waveforms) on wall shear stress distribution using computational fluid dynamics. For the straight elastic tube model considered in the our method of computation. The results showed that wall motion induced additional terms in the axial velocity profile and the pressure gradient. These additional terms due to wall motion reduced the amplitude of wall shear stress and also changed the mean wall shear stress. Te trend of the changes was very different depending on the impedance phase angle. As the wall shear stress increased. As the phase angle was reduced from 0$^{\circ}$to -90$^{\circ}$for ${\pm}$4% wall motion case, the mean wall shear stress decreased by 10.5% and the amplitude of wasll shear stress increased by 17.5%. Therefore, for hypertensive patients vulnerable state to atherosclerosis according to low and oscillatory shear stress theory.

• Journal of Biomedical Engineering Research
• /
• v.23 no.3
• /
• pp.181-187
• /
• 2002

The objective of the present study was to two-dimensionally investigate the characteristics of flow and wall shear stress under pulsatile flow in the aneurysm which is a local dilatation of the blood vessel for pulsatile flow. The numerical simulation using the commercial software were carried out for the diameter ratios(ratio of maximum diameter of aneurysm to the diameter of blood vessel) ranging from 1.5 to 2.5 and Womersley number, 15.47. It was shown that a recirculating flow at the bulge was developed and disappeared for one Period and the strength of vortex increased with the diameter ratio Especially. at time of 3.19s. the very weak recirculating flow was developed at the left upper sites of the aneurysm. The maximum values of the wall shear stress increased in Proportion to the diameter ratio. However. the Position of a maximum wall shear stress was the distal end of the aneurysm(z = 35mm) regardless of the diameter ratios.

• The Korean Journal of Rheology
• /
• v.9 no.3
• /
• pp.124-131
• /
• 1997

스테인레스 강(SUS 316L) 분말과 왁스계 결합제를 혼합하여 제조한 분말사출재의 유변학적 특성을 낮은 전단율에서 측정하기 위해 동심원반식 점성측정기를 이용하여 실험을 실시하였다. 측정기 벽면에서 발생하는 벽면 슬립(Slip)을 확인하고 벽면 슬립을 보정하기 위하여 두가지의 원반 간격에서 측정된 실험 자료를 이용하여 벽면 슬립을 보정하는 방법을 채택하였다. 실험 중, 측정 전단율범위를 제한하는 Thixotropy 현상을 발견학고 이에대한 원인분석을 위한 실험을 진행한 결과 과도한 전단응력에 의해서 분말사출재로부터 분리되어 나온 슬립층이 내부로 빠르게 흡수되어 들어가지 못하고 잔류하면서 Thixotropy 현상을 발 생시키는 것으로 판단되었다. Thixotropy 현상이 발생하지 않는 범위를 조사한후, 제한된 범위내에서 분말사출재의 유변학적 특성을 측정하였다. 측정된 자료는 항복응력을 지니는 유체의 특성을 표현하는 Bingham 식의 변형식에 잘 근사 되었으며, 슬립속도를 실험결과로 부터 계산한 결과 전단응력에 따라 선형적인 관계를 가지고 있는 점과 항복응력의 존재를 정성적으로 보여주는 결과를 얻었다.

• Journal of Power System Engineering
• /
• v.13 no.2
• /
• pp.18-29
• /
• 2009

미세유동에 대한 폭발적인 관심에 의해 이 분야의 연구는 다양한 측면에서 이루어지고 있다. 본 연구는 사각 미세채널에서의 슬립유동에 관한 연구 중 아직 제대로 이루어져 있지 않은 마찰특성에 관한 종횡비의 영향에 초점을 맞추어 3차원 수치해석을 행하였다. 그 결과 종횡비가 1.0 일 때 상하 벽면 및 좌우측 벽면에서의 전단음력은 동일하나, 종횡비가 감소함에 따라 전단응력은 상하 벽면과 좌우측 벽면이 상이한 강도로 증가함을 보였다. 또한 Knudsen 수의 증가에 따라서는 전단응력이 감소함을 알 수 있었다. 따라서 벽면에서의 전단응력은 종횡비를 증가시키거나 혹은 Knudsen 수를 증가시키면 감소시킬 수 있으며, 마찰계수(fRe)도 종횡비를 증가시키거나 혹은 Knudsen 수를 증가시키면 감소됨을 밝혔다.

• Journal of Biomedical Engineering Research
• /
• v.23 no.6
• /
• pp.437-449
• /
• 2002

Coronary arteries are subjected to very different flow conditions compared to other arteries in systemic blood circulation. We Performed a computational fluid dynamic research to investigate influence of such flow conditions in coronary arteries on development and progress of atherosclerosis in the same. The results showed big differences in the flow field of the coronary artery compared to the abdominal and femoral arteries. The coronary artery showed higher wall shear stresses due to the small vessel diameter. On the other hand, it showed only one vortex distal to the stenosis throat during a whole pulse cycle. However. several vortices were observed in the abdominal and femoral arteries in both proximal and distal sides of the stenosis throat The wall shear stresses and extent of recirculation area were increased with impedance phase angle increasing toward more negative values. Therefore, cardiac contraction and the negative impedance phase angle as large as -110。 may induce a flow field that accelerates atherosclerosis.

• Proceeding of EDISON Challenge
• /
• 2013.04a
• /
• pp.403-408
• /
• 2013

본 논문은 EDISON_CFD를 이용하여 관상동맥 분지관에서 점도에 따른 유체의 유동현상에 관하여 연구를 하였다. 뉴턴유체인 물의 점성계수 일때와 비뉴턴유체인 혈액의 Carreau model에서의 영전단율 점성계수(${\eta}_0$)와 무한전단율 점성계수(${\eta}_{\infty}$)일 때의 유동현상을 살펴보았다. 그 결과 점도가 증가할수록 재순환 영역에서 유체의 속도가 감소하였고 CF 및 CP값이 감소하는 구간의 수가 증가하여 벽면의 저전단응력으로 인해 생기는 재순환영역의 수가 증가하는 것으로 나타났다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• v.25 no.1
• /
• pp.131-138
• /
• 2001

In this paper, an experimental investigation of characteristics of developing turbulent steady flows in a square-sectional $180^{\circ}$curved duct is presented. The experimental study using air in a square-sectional $180^{\circ}$ curved duct carryed out to measure axials direction velocity and wall shear stress distrbutions by using Laser Dopper Velocimeter(LDV) system with data acquistion and processing the system of FIND6260 softwere at 7 sections from the inlet($\phi=0^{\circ}$) to the outlet($\phi=180^{\circ}$) in $301^{\circ}$ intervals of a curved duct.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
• /
• v.25 no.1
• /
• pp.18-28
• /
• 2001

The present study investigates flow dynamics between two dimensional compliant plates under sinusoidal flow conditions in order to understand influence of wall motion, impedance phase angle (time delay between pressure and flow waveforms), and non-Newtonian fluid on wall shear stress using computational fluid dynamics. The results showed that wall motion induced additional terms in the streamwise velocity profile and the pressure gradient. These additional terms due to wall motion reduced the amplitude of wall shear stress and also changed the mean wall shear stress. The trend of the changes was very different depending on the impedance phase angle. As the impedance phase angle was changed to more negative values, the mean wall shear stress decreased while the amplitude of wall shear stress increased. As the phase angle was reduced from 0°to -90°under $\pm$4% wall motion, the mean wall shear stress decreased by 12% and the amplitude of wall shear stress increased by 9%. Therefore, for hypertensive patients who have large negative phase angles, the ratio of amplitude and mean of the wall shear stress is raised resulting in a more vulnerable state to atherosclerosis according to the low and oscillatory shear stress theory. We also found that non-Newtonian characteristics of the blood protect atherosclerosis by decreasing the oscillatory shear index.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2015.05a
• /
• pp.168-168
• /
• 2015

자연하천의 주요한 특징 중 하나인 하천의 사행은 직선수로에서 예측되는 유속분포를 왜곡시키며 매우 복잡한 흐름구조를 형성한다. 이는 하상 경계면에서 발생하는 전단응력 분포의 변화를 야기하는데 하상 경계면에서의 전단응력은 다양한 경험적 관계에 의존하는 유사이동의 한계 소류력 산정 및 오염물질 거동해석의 분산계수 산정에 많은 영향을 미치게 된다. 물리적인 관측을 통한 하상 경계면에서의 전단응력의 관측은 다소 제한적이며 많은 비용을 요구한다. 따라서 하상 경계면에서 발생하는 전단응력의 경우 수심의 20% 이하의 연직 유속분포를 벽법칙에 적용하여 추정하는 방법이 주로 이루어지고 있다. 벽법칙을 이용한 하상 경계면의 전단응력을 계산하는 경우 대수중복층의 유속 분포 $u/u^*=(1/{\kappa})ln(zu^*/{\nu})+B$에서 무차원상수 ${\kappa}$와 B의 적절한 추정이 요구되어 진다. 일반적으로 무차원상수 ${\kappa}$와 B는 수리학적으로 매끄러운 벽면에서 대략 ${\kappa}=0.4$, B=5.5로서 경험적으로 이용되고 있다. 본 연구에서는 직선수로 및 다양한 사행수로의 3차원 흐름장 모의를 수행하여 벽법칙의 대수 중복층을 따르는 주흐름 방향 유속의 연직분포를 비교하였다. 수치모의 소프트웨어로서 Linux 기반의 OpenFOAM이 사용되었으며 모델의 검증을 위해 Chang(1971)에 의해 수행 된 사행수로에서의 유속장 관측 결과와 비교하였고 수치모의 결과가 실험 관측치와 잘 일치하는 것으로 판단되었다. 수치모의에 적용 된 사행수로의 형상은 Hey(1976)에 의해 제안 된 사행하천의 지형학적 인자들 간에 관계를 이용하여 사행도 1.03에서 2.42까지 총 7개의 사행수로 지형을 생성하였다. 사행도의 변화에 따라 만곡부 정점에서 대수중복층 구간의 주흐름 방향 유속의 연직분포를 비교한 결과, 본 연구에서 생성 된 모든 사행수로에서 대수중복층 구간의 무차원 유속 $u^+$와 무차원 거리 $z^+$가 로그 분포를 따르는 것으로 나타났으나 경험적으로 사용되었던 무차원상수 B의 경우 사행도가 증가 할수록 대수적으로 감소하는 경향이 나타났다. 본 연구에서는 이러한 관계가 무차원 상수 B값에 미치는 영향을 반영하여 수리학적으로 매끄러운 벽면에서 적용이 가능한 수정된 대수중복층 식을 제시하고자 한다.