• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2014.03a
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• pp.649-653
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• 2014

채널 내부에 장애물이 존재하는 유동 형태는 다양한 공학적 문제에서 나타나고 있으므로 여러 가지 형상 및 유동 조건에 따른 유동 특성 연구가 필요하다. 따라서 본 논문에서는 장애물의 형상을 일정한 크기의 원형 실린더로 설정하고 실린더는 위아래 채널 벽 중앙에 위치하도록 하여 2차원 채널 내에 원형 실린더가 존재하는 경우에 대하여 CFD연구를 수행하였다. 실린더와 위아래 채널 벽면과의 거리를 변화시켜 각각의 거리에 대해 유동 재부착 길이, 유동의 주기성, 항력계수 등의 유동 특성을 관찰하였다. 연구결과 각 간격[실린더벽면과 채널벽면간의 거리(G)/실린더지름(d)]이 0.5, 1, 2, 3, 5, 15에 따른 재 부착 지점(Reattachment Length)은 채널 벽면이 실린더로부터 멀어질수록 완전히 열린 유동장에서의 유동 재부착 지점에 수렴해간다는 것을 확인하였다. 즉 거리가 멀어질수록 벽면 영향이 줄어든다는 것을 확인하였다. 또한 각각의 경우에 대해 항력계수 값을 구하였고, 이를 완전히 열린 유동장에서의 항력계수 값과 비교해 보았다. 그 결과 벽면으로부터의 떨어진 거리가 5부터 벽면의 효과가 줄어들어 10이상이 되었을 때부터 그 영향이 아주 미미하다는 것을 확인하였다.

• 한국가시화정보학회:학술대회논문집
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• 2007.11a
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• pp.66-70
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• 2007

현재 많은 연구들이 작은 크기에 여러 공정을 집적시킬 수 있는 장점을 가진 마이크로 장치의 개발과 활용에 집중되고 었다. 마이크로 장치에서 가장 중요한 것은 미세 유동의 효율적인 제어이다. 본 연구에서는 마이크로 장치에 직접 적용 가능한 표면 개질 된 마이크로 채널의 유동에 대하여 고려하였다. 표면 개질(surface treatment)은 물리적, 화학적인 작용을 통해서 채널 내부 표면의 습윤성을 변화시켜 유동을 제어하는 방법이다. 친수성(glass)을 가지는 마이크로 채널 내부의 일부를 소수성(teflon)으로 개질 후, 고속카메라를 이용하여 채널 내부를 흐르는 유체의 유동 경계면 변화를 분석하였다. 또한 유동 해석을 위한 상용 코드(CFD-ACE)를 이용하여 유동에 대한 수치 해석을 진행하여 가시화된 실험 결과와 비교 분석하였다. 실험 결과와 수치 해석 결과를 통해, 친수성과 소수성 표면 배열에 따른 일시적인 유동 변화를 관찰하였다. 본 연구 결과를 통해 마이크로 채널 유동의 최적화 상태를 찾을 수 있으며, 보다 용이한 미세 유동 제어가 가능하다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.9 no.2
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• pp.89-94
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• 2000

양흡입 펌프 회전차 내부 유동특성을 수치적으로 고찰하였다. 수치계산은 설계점과 2개의 탈설계점에서 이루어졌으며, Patankar에 의해 제시된 SIMPLE 알고리즘을 이용하였다. 설계점에서는 양 회전차 채널 내부에서 대칭 형상을 갖는 이차유동 특성을 발견하였지만, 탈설계점에서는 비대칭 유동특성을 발견하였다. 수치해석 결과로는 유량감소에 따라 양흡입 펌프 회전차 채널내부의 이차유동 특성이 달라진다는 사실을 고찰하였다. 또한 양흡입 펌프 회전차 단면에는 모퉁이 와류가 존재함을 알 수 있었다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.34 no.5
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• pp.539-546
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• 2010

In this paper, lattice Boltzmann method(LBM) results for a laminar flow in a microchannel with rough surface are presented. The surface roughness is modeled as an array of rectangular modules placed on the top and bottom surface of a parallel-plate channel. The effects of relative surface roughness, roughness distribution, and roughness size are presented in terms of the Poiseuille number. The roughness distribution characterized by the ratio of the roughness height to the spacing between the modules has a negligible effect on the flow and friction factors. Finally, a significant increase in the Poiseuille number is observed when the surface roughness is considered, and the effects of roughness on the microflow field mainly depend on the surface roughness.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.34 no.4
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• pp.349-354
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• 2010

Fuel cells have attracted enormous interest as new power sources because the cells can be used to solve the problem of environmental pollution as well as the natural-resource exhaustion problem. In this study, hydrogen-gas flow in microchannels of different shapes was numerically analyzed to improve the efficiency of a microfuel cell. Flow characteristics in six microchannels of different shapes but under identical boundary conditions were simulated. The analysis result shows that the flow characteristics such as velocity, uniformity, and flow rate, greatly depend upon the channel shape. This implies that the efficiency of microfuel cell can be expected to be increased by adopting the optimal configuration of channel shape for hydrogen-gas flow. The experimental results show that power density of a PEMFC with a microflow channel is higher than that of a PEMFC without a microflow channel; however, a durable catalyst is required in MEA.

• The Magazine of the Society of Air-Conditioning and Refrigerating Engineers of Korea
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• v.13 no.3
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• pp.141-147
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• 1984

2차원 채널 입구에서의 꿰떼 난류 유동하는 찬 물 위를, 같은 방향으로 빠르게 난류 유동하는 수증기의 응축은 액체필름 초기상태의 과냉 정도에 의하여서 응축능력이 정하여진다. 수증기와 액체의 채널 입구에서의 균일한 속도 및 온도, 그리고 채널 입구에서 액체와 증기가 차지하는 체적비, 즉 액체필름과 채널 높이를 알고 있을 때, 하류로 유동하면서 응축이 일어나는 현상을 예측하는 모델을 제안하고, 실험치와 비교한 것이다. 채널 입구에서 윗쪽으로는 더운 기체, 아래쪽으로는 찬 액체가 평행한 방향으로 유동하면서 접촉하고 평균적인 액체필름의 두께와 단열된 채널 벽체를 가정하여서, 기본방정식으로 연속방정식, 운동방정식을 세우고. 에너지와 운동량 전달 메카니즘 사이에 유사성이 존재한다고 가정하였으며, 전단응력의 크기는 필자의 모델을 적용하였다. 기본방정식을 기체 속도, 액체 속도, 필름의 두께, 압력에 대해서 수치해를 구하여서 동일조건 하에서 실험한 데이터와 비교하였다. 수증기와 액체 경계면에서의 전단응력은 매우 좋은 일치를 보여주고 있다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.39 no.4
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• pp.335-341
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• 2015

In this study, we analyzed a two-dimensional Stokes flow through a microchannel containing projections with constant spacing attached to each wall. The projections on the top and bottom walls were semi-circular in shape, with in-phase locations. By considering the periodicity and symmetry of the flow, the eigenfunction expansion and least squared error method were applied to determine the stream function and pressure distribution. For some typical radius and spacing values, the streamline patterns and pressure distributions in the flow field are shown, and the shear stress distributions on the boundary walls are plotted. In addition, the average pressure gradients in the microchannel are also calculated and shown with the radius and spacing of the projections. In particular, the results for the case of extremely small gaps between the projections on the top and bottom walls are in good agreement with the lubrication results.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.35 no.6
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• pp.609-615
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• 2011

A two-dimensional Stokes flow past a vertical plate in a channel is analyzed. The vertical plate is located at the center of the channel, and plane Poiseuille flow exists far upstream and downstream of the vertical plate. The Stokes approximation is used, and the flow is investigated analytically using the method of eigenfunction expansion and the point collocation method. From the analysis, the stream function and pressure distribution are obtained, and the pressure and shear stress distributions on the plate and channel wall are calculated. The additional pressure drop induced by the vertical plate and the force exerted on it are calculated as functions of the length of the vertical plate. For a typical length of the vertical plate, the streamline pattern and pressure distribution are shown. In addition, numerical analysis of laminar flow with a small Reynolds number is carried out to analyze the effect of a small Reynolds number on the flow pattern.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2005.11a
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• pp.22.2-22.2
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• 2005

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.41 no.1
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• pp.69-74
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• 2017

The validity of friction factor theory, based upon conventional-sized passages for microchannel flows, is an active area of research. The high surface to volume ratio of a microchannel offers many advantages over macroscale devices and processes. This study focused on the laminar flow (16$161{\mu}m$ to $664{\mu}m$ for single-phase liquid flow. A controllable syringe pump was used to provide flow while a differential pressure transducer was used to record the pressure drop. These results demonstrated that a 3D printer can drastically simplify custom microchannel fabrication and still support complex features, which are typically only accessible with advanced fabrication techniques.