• Journal of the Korean Society of Mechanical Technology
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• v.13 no.4
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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.

• The Korean Journal of Rheology
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• v.6 no.1
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• pp.41-48
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• 1994

비뉴톤 유체내에서 이동하는 섬유들과 대분자들은 경우에 따라 일정한 길이와 직경 을 갖는 원통형 물체로 간주될 수 있으므로 유체내에서 이들의 운동을 효과적으로 제어하기 위해서는 비뉴톤 유체내에서 이동하는 원통형 물체들의 길이비와 직경비에 의한 항력계수의 영향을 조사할 필요가 있다. 이러한 사실에 근거하여 원통형 물체의 길이비와 직경비 변화 가 물체의 항력계수비와 직경비를 기준으로한 항력계수비들은 작업유체로 사용된 일반화된 뉴톤 유체와 점탄성유체내에서 이동하는 원통형 물체들의 길이비와 직경비가 증가함에 따라 감소했다. 원통형 물체의 직경비가 0.007에서 0.029까지 변하고 길이비가 10에서 130까지 변 하는 경우 점탄성용액내에서의 항력계수비의 감소율은 일반화된 뉴톤 유체내에서의 항력감 소비의 감소율 보다 10배 내지 30배까지 더컸다. 또한 모든 작업유체에서 원통형 물체들의 항력계수비들은 Reynolds수가 증가함에 따라 감소됐다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.12 no.9
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• pp.3808-3814
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• 2011

The prediction of heat transfer and pressure drops in the exchanger passages is a clue to the problem of heat exchanger design. In order to make such predictions for non-Newtonian fluids, it is necessary to know the relation between the viscous properties of the fluid and the wall shear rate in the duct. This study deals with the limits of validity of the power law equation. The useful methodology of the present research involves a consideration of a more general equation which has power law and Newtonian behavior as asymptotes. It isconcluded that use of the power law equation outside of its applicability range can lead to serious errors inpredicting the heat transfer and pressure drops. The present computational results of the friction factors times Reynolds number for shear-thinning fluid flows in a triangular duct are compared with previous published results, showing agreement with 0.13 % in Newtonian region and 2.85 % in power law region. These shear-thinning fluid results also showed the 12% increase of convective heat transfer enhancement compared with Newtonian heat transfer.

• Geotechnical Engineering
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• v.13 no.5
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• pp.125-132
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• 1997

It is observed that debris mitred with a wide range of soil particles and water moves downwards like viscous fluid soon after a landslide has triggered. An Assumption can be made from the field observation that the debris flow behaves as a kind of non(non-Newtoniron) Newtonian fluid which has non linear viscosity. In this study, a series of viscosity tests are carried out to measure rheological properties of debris by using a viscometer with semples taken from a landslide site. It is proved that debris flows behave as Bingham plastic mod el of non-Newtonian fluid. This model can be used predict the movement of debris flows.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 1996.05a
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• pp.1-3
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• 1996

The numerical simulation techniques developed for the flows of non-Newtonian fluids including the viscoelastic fluids and the short fiber suspensions are introduced. And the causes of the numerical breakdown and the recent efforts to resolve them are presented in particular.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.19 no.7
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• pp.1770-1779
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• 1995

A combined convective heat transfer study for non-Newtonian fluids was experimentally performed in uniformly heated horizontal tubes with laminar flow in the thermal entry region. Velocity profiles were fully developed at the entrance of the heated sections in the tubes. Aqueous solutions of sodium carboxymethylcellulose(CMC ) were used; their behavior showed a reasonably good fit into the power-law model, .tau.=K.gamma.$^{n}$ . The test sections were made of copper with inside diameters of 3.23 cm and 5.042 cm and lengths of approximately 300 cm. Most experimental runs displayed noticeable secondary flows caused by buoyancy ; when present, secondary flows caused significant increase in the rate of heat transfer over the purely forced-convection case. A correlation, which relates the rate of heat transfer for flows with temperature-dependent properties, free convection effects, and non-newtonian effects, was suggested.

• Journal of Power System Engineering
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• v.16 no.1
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• pp.51-57
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• 2012

본 연구는 컴팩트한 열교환기의 설계를 위하여 열교환기 내의 원형 단면 도관의 유변 유체의 압력 강하 및 대류 열전달률을 수치해석적으로 수행하였다. 유변 유체의 구성방정식은 기존의 비뉴톤 유체 멱법칙을 보완한 수정 멱법칙 모델을 채택하였다. 도관 내의 압력강하를 의미하는 마찰계수와 수정 레이놀즈 수의 곱은 기존 문헌치와 비교할 때 뉴톤 유체 영역과 유변 멱법칙 영역에서 각각 0.01% 및 0.004% 내에서 일치함을 보였고 유변 수정멱법칙 유체 모델의 형태를 띠는 유변 유체를 열교환기 내의 원형 단면 도관 내에서 사용하면 뉴톤 유체보다 최대 58%의 압력강하를 감소시켰고 최대 9%의 대류 열전달 증가을 발생시킬 수 있었다.

• The Korean Journal of Rheology
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• v.2 no.2
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• pp.35-44
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• 1990

자유표면 유동을 수반하여 복잡한 구조를 지나는 유동문제를 수치모사할 수 있는 삼차원 유한요소법코드를 개발하였다. 정사각관을 대상으로 하는 삼차원 압출팽창 문제를 등온 뉴톤 유동뿐만아니라 비뉴톤유동 및 비등온 유동문제의 경우까지 다룰수 있도록 확장 하여 수치모사하였다. 삼차원 유한요소법 알고리듬에 pathline approach 방법과 사상방법을 적용시켜 등온 뉴톤 유체의 미동흐름에 대하여 압출 팽창문제를 푼 결과 팽창비가 대칭면에 서 최대 21.0%관의 모서리 부분에서 최소 4.1%로 나타났다 전단박화현상이 있는 비뉴톤 유 동의 경우 뉴톤유동에 비해 팽창이 작게 일어났고 비등온 유동의 경우 관벽온도가 낮은 쪽 이 높은 쪽에 비해 팽창이 크게 일어남을 알수 있었다.

• Journal of Power System Engineering
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• v.13 no.2
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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.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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• v.18 no.3
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• pp.670-680
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• 1994

The thermophysical properties of Non-Newtonian fluid as the function of the temperature and the concentration are needed in many rheological heat transfer and fluid mechanics problems. The present work investigated the effects of the concentration and the temperature on the thermophysical properties of purely-viscous Non-Newtonian fluids such as the isobaric thermal expansion coefficient, density, zero-shear-rate viscosity, and zero-shear-rate dynamic viscosity within the experimental temperature range from $25^{\circ}C$ to $55^{\circ}C$. The densities of the test fluids were determined as the function of the temperature by utilizing a reference density and the least square equation for the measured isobaric thermal expansion coefficient. As the concentration of purely-viscous Non-Newtonian fluid was increased up to 10,000 wppm, the densities were proportionally increased up to 0.4%. The zero-shear-rate viscosities of test fluids were measured before and after the measurements of the first thermal expansion coefficients and the densities of Non-Newtonian fluid. Even though they were changed up to approximately 22% due to thermal aging and cycling, they had no effects on the thermal expansion coefficients and the densities of Non-Newtonian fluid. The zero-shear-rate dynamic viscosities for purely-viscous Non-Newtonian fluids were compared with the values for distilled water. They showed the similar trend with the zero-shear-rate viscosities due to small differences in the densities for both distilled water and purely-viscous Non-Newtonian fluid.