• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집E
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• pp.576-581
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• 2001

When a liquid is supplied through a nozzle onto a relatively nonwetting inclined solid surface, a narrow rivulet forms. This work provides novel physical insights into the following phenomena in the rivulet flow that have not been well understood to date. Firstly, the fundamental mechanism behind the transition of a linear rivulet to a droplet flow is investigated. The experiments show that the droplet flow emerges due to the necking of a liquid thread near the nozzle. Based on the observation, it is argued that when the retraction velocity of a liquid thread exceeds its axial velocity, the bifurcation of the liquid thread occurs, and this argument is experimentally verified. Secondly, a discussion on the curved motion of a meandering rivulet is given. This study proposes the contact angle hysteresis as a primary origin of the centripetal force that enables the rivulet's curved motion A simple scaling analysis based on this assumption predicts a radius of curvature which agrees with the experimental observation.

• 설비공학논문집
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• 제13권10호
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• pp.1042-1048
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• 2001

When a liquid is supplied through a nozzle onto a relatively non-wetting inclined solid surface, a narrow rivulet forms. This work provides novel physical insights into the following phenomena in the rivulet flow that have not been well understood to date. Firstly, the fundamental mechanism behind the transition of a linear rivulet to a droplet flow is investigated. The experiments show that the droplet flow emerges due to the necking of a liquid thread near the nozzle. Based on the observation, it is argued that when the axial velocity of a liquid is slower than the retraction velocity of its thread, the bifurcation of the liquid thread occurs, and this argument is experimentally verified. Secondly, a discussion on the curled motion of a meandering rivulet is given. This study proposes the contact angle hysteresis as a primary origin of the centripetal force that enables the rivulet\`s curved motion. A simple scaling analysis based on this assumption predicts a radius of curvature which agrees with the experimental observation.

• 설비공학논문집
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• 제13권10호
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• pp.1025-1033
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• 2001

A scaling analysis is provided which predicts the sliding velocity of a liquid drop down an inclined surface. The analysis is based on the balance of the gravitational work rate that drives the drop sliding and the resistances by capillary and viscous forces. The capillary resistance is accounted for via the contact angle hysteresis, which is quantified by measuring the critical inclination causing the drop to start sliding. The sliding of the drop is governed by the rate of the viscous dissipation of the Stokes flow. The analysis result in its limit form for small contact angles is consistent with previous results. In the experiments to verify the analysis results, the measured sliding velocity of various liquid drops are shown to obey the predictions made in this study.

• 설비공학논문집
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• 제13권12호
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• pp.1196-1204
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• 2001

The rivulet is a narrow stream of liquid flowing down a solid surface. When the rivulet\`s flow rate exceeds a certain limit, it tends to meander exhibiting the instability of its interface. This analysis performs a perturbation analysis of this meandering rivulet assuming an inviscid flow possessing contact angle hysteresis at the contact line. The analysis reveals that the contact angle hysteresis as well as the velocity difference across the inter-face, strongly induces the instability of the liquid interface. Moreover, when the rivulet veto-city is low, it is predicted that the axisymmetric disturbance amplifies more rapidly than the anti-axisymmetric disturbance, which explains the emergence of the droplet flow at the low velocity regime.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.93-98
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• 2008

To investigate the characteristics of water droplet on the gas diffusion layer from both top-view and side-view of the flow channel, a rig test apparatus was designed and fabricated with prism attached plate. This experimental device is used to simulate the growth of single liquid water droplet and its transport process with various air flow velocity and channel height. The contact angle hysteresis and height of water droplet are measured and analyzed. It is found that droplet tends towards to be instable by decreasing channel height, increasing flow velocity or making GDL more hydrophobic. Also, the simplified force balance model matches with experimental data only in a restricted range of operating conditions and shows discrepancy as the air flow velocity and channel height increases.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권4호
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• pp.337-346
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• 2014

본 연구는 주기적 강제 진동이 가해지는 표면의 액적 모드 특성과 표면에 놓인 액적의 제거에 대한 조건을 실험적으로 이해하는 것을 목적으로 하고 있다. 액적의 거동을 명확하게 관찰하기 위해 아크릴 표면에 Teflon 코팅을 진행하여 접촉각을 높였고, 히스테리시스는 25도 이내로 진행하여 액적의 거동이 보다 쉽게 진행되도록 하였다. 본 실험은 먼지가 적은 청정실에서 실험이 진행되었다. 제작된 소수성 표면에 놓인 액적의 실제 공진 주파수를 예측하기 위해 이론 및 실험적 해석을 통해 두 접근방법의 타당성을 파악하였으며, 두 개의 초고속카메라를 액적의 상면과 측면에 설치하여 2가지 측면에서 액적의 다양한 형상 변형 특성- 모드 형상, 분리, 미소 액적의 발생, 그리고 좌우 비틀림의 특성을 관찰하였다. 이론 값 비교결과 실제 공진 주파수 값들의 차이가 약 18% 이하로 관찰되었으며, 이러한 차이는 접촉선 마찰, 비선형 벽 고착, 실험의 불확실성 등에 가장 큰 영향을 받는 것으로 판단된다. 사용된 스피커에 상대적으로 낮은 전압을 인가할 경우 액적의 접촉선은 고정된 상태에서 좌우 대칭적인 액적 형상진동이 나타났다. 반면, 높은 전압을 인가할 경우 액적의 접촉선은 비고정된 상태가 되면서 더 활발한 형상 진동이 나타났다. 가진 주파수가 모드 주파수와 일치할 경우에는 액적의 로브 크기가 주변부 주파수 일 때 보다 비교적으로 컸으며, 같은 전압을 인가 할 경우, 표면에 놓인 액적의 미소 액적 발생 및 완전한 제거는 2차 모드에서만 진행되는 것을 실험을 통해 규명하였다.

• Elastomers and Composites
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• 제39권1호
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• pp.12-22
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• 2004

라디오 주파수(13.56 MHz) 무전극 종형 플라즈마 반응기를 이용하여 천연고무 가교체의 표면을 클로로디플루오로메탄으로 처리하였다. FT-적외선 분광분석으로 표면개질 정도를 정성적으로 조사하였다. 플라즈마 처리표면의 마찰힘은 플라즈마 처리시간 증가에 따라 감소하였다. 고무표면에 에틸렌글리콜과 물을 떨어뜨려 접촉각을 측정한 결과 플라즈마 처리에 따라 감소하는 것으로 미루어 플라즈마 개질에 따라 표면극성이 증가하는 것을 확인하였다. 유리판 표면을 동일조건으로 플라즈마 처리한 경우는 극성의 감소만이 확인되었다. 표면자유에너지의 London 비극성 및 극성요소를 계산하는데 있어서 기하평균법과 조화평균법이 유용한 것으로 확인되었다. 평균방법에 관계없이 플라즈마 처리시간이 증가함에 따라 표면자유에너지는 증가하였다 그러나 조화평균법으로 계산된 자유에너지가 기하평균법으로 계산된 값에 비해 상대적으로 높았다. 플라즈마 표면개질은 마찰의 계면, 히스테리시스, 점성요소들에 영향을 미침으로써 마찰계수를 변화시키는 것으로 나타났다.