• 설비공학논문집
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• 제12권1호
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• pp.83-94
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• 2000

The performance of a turbomolecular pump(TMP) in both molecular and transition flow regions is predicted by the numerical solutions of the Boltzmann equation obtained by the direct simulation Monte Carlo method. The compression characteristics of the TMP are investigated for a wide range of the Knudsen number( Kn ). The maximum compression ratios strongly depend on Kn in transition region, while do they weakly on Kn in free molecular flow region. The present numerical results of the single blade row in both molecular and transition regions are used to predict the overall performance of a TMP, which has three kinds of blade with 24-rows.

• 한국가시화정보학회:학술대회논문집
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• 한국가시화정보학회 2004년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.19-28
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• 2004

유동장의 특성을 구분할 수 있는 척도는 평균자유행로와 특성거리의 비인 누센수이다. 누센수에 따라서 유장은 연속체영역, 미끄럼영역, 천이영역, 및 자유분자영역으로 나누어진다. 고고도에서 비행체 주위의 유동장, 진공에서의 유동장 등이 비연속체영역 즉 저밀도유동장에 해당된다. 비연속체영역에 해당되는 또 다른 중요한 분야는 미세 유동장이다. 최근에 관심이 대두되고 있는 미세항공기(MAV)와 실리콘혁명 이래 유망한 미래기술중의 하나인 MEMS 장치 주위의 유동장 등이 바로 미세 유동장이다. 비연속체영역에서 유체의 이동 및 전달현상을 기술하기 위하여는 Boltzmann 방정식을 해석하여야한다. Navier-Stokes 방정식을 이용한 기존의 CFD 기법이 적용되지 않는 새로운 유동영역이기 때문이다. 본 발표에서는 Boltzmann 방정식의 유력한 해법인 직접모사(Direct Simulation Monte Carlo)법을 이용한 저밀도 유동장 해석이 소개될 것이다. 또한 직접모사법이 이용되기 어려운 다양한 저속 유동장에 대한 해석결과도 소개될 것이다.

• 한국진공학회지
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• 제8권2호
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• pp.83-92
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• 1999

Pumping performance of a disk-type molecular drag pump for a hybrid molecular pump is numerically analyzed by the direct simulation onte-Carlo method. The flows in pumping channels are three-dimensional (3D) in a molecular transition regime. The main difficulty in modeling a 3D case comes from the rotating frame of reference. Thus, trajectories of particles ar no longer straight lines. In the present study, trajectories of particles are calculated by integrating a system of differential equations including the Coriolis and centrifugal forces. The null-collisions. The present numerical results molecular model is used for calculation of molecular collisions. The present numerical results significantly disagree with the previously known ones. This indicates that an actual pumping passage is very limited to a narrow region due to the significant backstreaming of molecules from the outlet.

• 대한기계학회논문집B
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• 제22권5호
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• pp.640-650
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• 1998

Pumping performances of a helical molecular drag dump(MDP) and of a radial MDPs are numerically analyzed by using the direct simulation Monte Carlo (DSMC) method. A helical- and radial-MDP have rotating pumping channels cut on a cylinder and on a disk, respectively. For a helical MDP, the present results agree quantitatively with the previously known numerical results. For radial MDPs, both of the Type 1 (having pumping channels cut on the stationary disk) and of the Type 2 (having pumping channels cut on the rotating disk) are analyzed to predict their performances for various parameters, i.e., the radius of curvature center of the channel wall, the depth of the channel, the clearance between housing and disk, and the rotating speed. The results show that the performance of the Type 2 is superior to that of the Type 1, and that for all types the pumping efficiency decreases as the clearance increases. Also, the radial type MDP has larger leakage losses in the direction of pumping channel than does the helical one.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권5호
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• pp.483-490
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• 2008

마이크로 추진장치에서 노즐의 소형화는 많은 유동손실을 유발한다. 이러한 유동손실을 극복하기 위해 본 연구에서는 열적발산원리를 이용한 마이크로 추진장치에 대한 기초연구를 진행하였다. 움직이는 부품 없이 오직 온도구배만으로 추진제를 낮은 온도에서 높은 온도로 자체 펌핑이 가능한 열적발산장치를 설계, 제작 하였으며, 진공환경에서 누센수에 따른 맴브레인 압력구배효율을 분석하였다. 실험결과 천이영역에서는 두꺼운 맴브레인의 효율이 다소 높았으며, 자유분자영역에서는 두께에 관계없이 최대 압력구배 효율이 82%까지 증가하는 것을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2000년도 춘계학술대회논문집B
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• pp.625-630
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• 2000

Numerical and experimental investigations are peformed for the rarefied gas flows in pumping channels of a helical-type drag pump. Modern turbomolecular pumps include a drag stage in the discharge side, operating roughly in $10^{-2}{\sim}10Torr$. The flow occurring in the pumping channel develops from the molecular transition to slip flow traveling downstream. Two different numerical methods are used in this analysis: the first one is a continuum approach in solving the Navier-Stokes equations with slip boundary conditions, and the second one is a stochastic particle approach through the use of the direct simulation Monte Carlo(DSMC) method. The flow in a pumping channel is three-dimensional(3D), and the main difficulty in modeling a 3D case comes from the rotating frame of reference. Thus, trajectories of particles are no longer straight lines. In the Present DSMC method, trajectories of particles are calculated by integrating a system of differential equations including the Coriolis and centrifugal forces. Our study is the first instance to analyze the rarefied gas flows in rotating frame in the presence of noninertial effects.

• 항공우주기술
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• 제8권1호
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• pp.144-153
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• 2009

일반적으로 노즐 출구 부근에서 준연속체 상태로 방출된 추력기 플룸 유동은 노즐출구에서 멀어질수록 천이영역을 거쳐 자유분자 영역에 도달하기 때문에 희박영역에서의 추력기 플룸 영향을 연구하기 위해서는 광범위한 유동영역의 모델링이 가능한 직접모사법(DSMC)이 주로 사용된다. 본 논문에서는 희박영역에서 소형 단일추진제 추력기의 플룸 거동을 직접모사법을 이용해 수치적으로 예측하는 것이 목적이다. 정확한 결과를 효율적으로 유추하기 위해 예조건화 기법을 노즐 내부 연속체 영역의 해석에 도입하였으며, 이로부터 얻은 노즐 출구의 물성치 결과들을 직접모사법의 유입조건으로 적용하였다. 이렇게 두 기법을 결합하여 사용한 결과, 노즐 출구 부근에서 발생되는 강한 비평형성 및 넓은 후방 유동 영역 등과 같이 희박영역에서 플룸이 가지는 고유의 특성들을 확인할 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권9호
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• pp.906-915
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• 2009

일반적으로 노즐 출구 부근에서 준연속체 상태로 방출된 추력기 플룸 유동은 노즐출구에서 멀어질수록 천이영역을 거쳐 자유분자 영역에 도달하기 때문에 진공영역에서의 추력기 플룸 영향을 연구하기 위해서는 광범위한 유동영역의 모델링이 가능한 직접모사법(DSMC)이 주로 사용된다. 본 논문에서는 진공영역에서 소형 단일추진제 추력기의 플룸 거동을 직접모사법을 이용해 수치적으로 예측하는 것이 목적이다. 정확한 결과를 효율적으로 유추하기 위해 예조건화 기법을 노즐 내부 연속체 영역의 해석에 도입하였으며, 이로부터 얻은 노즐 출구의 물성치 결과들을 직접모사법의 유입조건으로 적용하였다. 이렇게 두 기법을 결합하여 사용한 결과, 노즐 출구 부근에서 발생되는 강한 비평형성 및 넓은 후방유동 영역 등과 같이 진공영역에서 플룸이 가지는 고유의 특성들을 확인할 수 있었다.