• Title/Summary/Keyword: 자기유체역학

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

  • Yang, Won-Seok;Kim, Dong-Sung
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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    • v.34 no.1
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    • pp.53-59
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    • 2010
  • In this paper, we propose a novel chaotic micromixer of which mixing mechanism is based upon magnetohydrodynamic (MHD) multi-vortical flow generation in a simple straight microchannel. In the microchannel of the micromixer has electrodes patterned on two side walls and bottom wall. Lorentz forces are variously induced by changing applied voltages at the patterned electrodes in order to pump and mix conductive fluids in the microchannel. Three-dimensional computational fluid dynamics simulations were conduced to characterize mixing behaviors inside the MHD micromixer. The mixing efficiencies were also evaluated for the various flow conditions.

Ideal MHD Beta Limit for Optimum Stable Operation of Axisymmetric Tokamak Reactor with a Circular Cross Section (원형 단면을 가진 축대칭형 토카막 핵융합로의 최적운전을 위한 이상적 자기유체역학 안전성을 유지하는 베타값의 최대한계)

  • Lee, Hyoung-Koo;Hong, Sang-Hee
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • v.21 no.1
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    • pp.32-39
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    • 1989
  • A method for determining the optimum ideal MHD $\beta$limit and the operation conditions is presented for an axisymmetric tokamak reactor with a circular cross section. The $\beta$limit is calculated under the constraints of ideal MHD instability criteria with varying the operation conditions which depend on the toroidal current density distributions. Semiempirical laws deduced from experimental observations are used for the toroidal current density distributions. Analytic derivations of various equations required to determine the $\beta$limit are carried out from the empirical equations. Various distributions of the $\beta$limit are obtained by the numerical calculations for different distributions of the toroidal current density. The resulting values of the maximum $\beta$limited by ideal MHD instabilities are expressed by a scaling law in terms of the tokamak geometry and the safety factor.

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메탄 변환을 위한 아크 플라즈마 반응로의 전산해석

  • Min, Byeong-Il;Choe, Su-Seok
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2016.02a
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    • pp.190.2-190.2
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    • 2016
  • 메탄은 변환을 통해 아세틸렌 및 수소와 같은 에너지 생산에 보다 유용한 기체를 얻을 수 있다. 메탄의 열분해 온도는 약 1,200 K로 알려져 있으며, 그 이상의 고온 환경 및 첨가물을 제공한 경우 효과적인 변환을 기대할 수 있다. 이러한 고온 환경 및 화학반응을 제공할 수 있는 시스템으로 열플라즈마 반응로가 있다. 일반적인 열플라즈마는 아크 방전이나 고주파 유도결합 방전으로 플라즈마 발생기에서 발생시킨 이온화된 열유체로 10,000 K 이상의 초고온과 최대 수천 m/s의 특성을 가지고 있다. 본 연구에서는 효율적인 메탄 변환을 위한 저전력 아크 플라즈마 발생기 및 반응로 내부의 온도 및 속도장을 전산모사하여 열유동 특성을 분석하였다. 아크 플라즈마 토치 영역의 전산해석은 전자기적 현상과 고온 열유동의 유체역학적 현상이 함께 작용하므로 기존에 사용되고 있는 전산유체 역학적인 방법론에 전자기적 현상에 대한 보존 방정식이 결합된 자기유체역학(Magnetohydrodynamic, MHD)방법을 이용하였고, 반응기 내부의 복잡한 열유동은 안정적인 계산이 가능한 상용 전산 유체역학(Computational Fluids Dynamics, CFD) 코드를 MHD 코드를 이용한 전산해석 결과 및 고온 물성치와 결합하여 해석하였다. 전산해석에 사용된 운전 변수로는 방전기체인 아르곤과 수소의 전체 유량을 45 L/min 으로 고정하고 수소의 비율을 0%, 6%, 12.5%, 20%로 하였으며, 각 유량 조건에서 입력 전력을 0.7 ~ 2.5 KW로 변화시켜 전체 15종의 운전조건에 따른 전산해석을 수행하여 각각의 운전변수에 따라 입력전력 기준 오차 1 ~ 28%에 해당하는 결과를 도출하였다. 본 연구를 통해 개발된 전산해석 방법을 이용하여 다양한 조건에서 아크 플라즈마 반응로 내부의 온도 및 속도장에 대한 전산해석 결과를 제시하였고, 효율적인 메탄 변환 공정을 개발하기 위한 아크 플라즈마 반응로의 설계조건 및 운전 조건을 제시할 수 있는 기반을 확보하였다.

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Design Analysis and Experimental Evaluation of an MR Fluid Clutch (자기장 및 유동 해석을 이용한 자기유변 클러치의 성능 예측 및 검증)

  • Lee, U-Seop;Kim, Tae-Gyun;Heo, Nam-Geon;Jeon, Do-Yeong
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.24 no.8 s.179
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    • pp.2143-2150
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    • 2000
  • An MRC(Magneto-rheological Clutch) has a great potential of application because of its good transmissibility, little wear-out and fast response to electrical control signal. Though many MRCs have been developed for years, there has not been an research on the method to predict the performance of MRC except the simplified mathematical models. But the simplified mathematical models do not fit well since their performance has close relations with shapes of clutches and viscosity distribution throughout the fluids caused by applied magnetic fields. in this study, the CFD and FEM analyses were applied to various shape of MRC and the methods were examined in experiments.

환단면 선형유도편자펌프의 유로 내 MHD 동특성 해석

  • 김희령;김용균;이용범;최석기;남호윤
    • Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
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    • 1998.05a
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    • pp.672-677
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    • 1998
  • 액체금속로 순환 냉각재인 전기전도성 나트륨 유체를 전자기적으로 구동시키는 선형유도 전자펌프의 유로내 과기유체역학적(MHD) 특성 분포를 해석적으로 계산하였다. 유로 내 반지름 방향의 좌표에 따라 유속, 점성력 및 전자기 구동력 둥을 계산하여 하트만 수(H$_{a}$ )에 따른 유체 특성의 변화를 그래프로 도시하였다. 하트만 수(H$_{a}$ )가 증가할수록 도전성 나트륨 유체의 유속 분포는 점점 평탄해지고 점성력은 전자기력에 비해 무시할 정도로 작은 값을 가짐을 알 수 있었다. 따라서 적지 않은 자기장에 의해 구동되는 전자펌프에 있어서 금속 유체는 마치 일정 두께의 금속 고체로 취급될 수 있음을 예측할 수 있었다.

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Nanomagnetics-biomedical Convergence for Next Generation Biomedical Assays (나노자성-바이오.메디컬 컨버젼스 연구)

  • Kim, Cheol-Gi
    • Journal of the Korean Magnetics Society
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    • v.20 no.4
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    • pp.167-172
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    • 2010
  • To meet on going challenges in nano-biomedical technology, the convergence of "spintronics", "biomedical" technology is a major break through in imaging, diagnosis and therapy, high-throughput genomic analysis. Especially magnetic bioassay is one of crucial devices for early diagnosis of specific analytes, point-of-care and U-health care application. In this paper, current status on high resolution magnetic sensors for bioassay and on-chip magnets for biomolecule transportation will be reviewed.

THE RELATIVE IMPORTANCE OF NON-NEWTONIAN CHARACTERISTICS OF BLOOD IN THE HEMODYNAMICS OF THE CAROTID BIFURCATION (경동맥 혈류유동에서의 혈액의 비뉴우토니안 특성의 상대적 중요성 해석)

  • Lee, S.W.;Steinman, D.A.
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 2008.03a
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    • pp.181-185
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    • 2008
  • In this study, we attempted to quantify the relative importance of assumptions regarding blood rheology. Three patient-specific carotid bifurcation geometries and time-varying flow rates were obtained using magnetic resonance imaging. For each subject, CFD simulations were carried out assuming two different non-Newtonian rheology models Carreau and Ballyk models) and rescaled Newtonian viscosities based on characteristic shear rates to account for the shear-thinning property of blood. The sensitivity of WSS and oscillatory shear index (OSI) were contextualized with respect to the reproducibility of the reconstructed geometry and to assumptions regarding the inlet boundary conditions. We conclude that the assumption of Newtonian fluid is reasonable for studies aimed at quantifying the distribution of WSS-based extrema in an image-based CFD model of carotid bifurcation.

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THE RELATIVE IMPORTANCE OF NON-NEWTONIAN CHARACTERISTICS OF BLOOD IN THE HEMODYNAMICS OF THE CAROTID BIFURCATION (경동맥 혈류유동에서의 혈액의 비뉴우토니안 특성의 상대적 중요성 해석)

  • Lee, S.W.;Steinman, D.A.
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 2008.10a
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    • pp.181-185
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    • 2008
  • In this study, we attempted to quantify the relative importance of assumptions regarding blood rheology. Three patient-specific carotid bifurcation geometries and time-varying flow rates were obtained using magnetic resonance imaging. For each subject, CFD simulations were carried out assuming two different non-Newtonian rheology models (Carreau and Ballyk models) and rescaled Newtonian viscosities based on characteristic shear rates to account for the shear-thinning property of blood. The sensitivity of WSS and oscillatory shear index (OSI) were contextualized with respect to the reproducibility of the reconstructed geometry and to assumptions regarding the inlet boundary conditions. We conclude that the assumption of Newtonian fluid is reasonable for studies aimed at quantifying the distribution of WSS-based extrema in an image-based CFD model of carotid bifurcation.

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