Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.30
no.4
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pp.414-420
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2013
We developed inkjet based measurement system for micro-droplet behavior on a substrate. By using the inkjet dispenser, a droplet, which is as small as few pico-liter in volume, can be jetted and the amount can be controlled. After jetting, the droplet image on the substrate is acquired from side view camera. Then, droplet profile is extracted to measure droplet volume, contact angle and evaporation characteristics. Also top view image of the droplet is acquired for better understanding of droplet shape. The previous contact angle measurement method has limitations since it mainly measures the ratio of height and contact diameter of droplet on a substrate. Unlike previous measurement system, our proposed method has advantages because various behavior of droplet on substrate can be effectively analyzed by extracting the droplet profile.
This experiment has been carried out to measure the process of droplet formation between water phase fluid(PVA 3%) and organic phase fluid(oil) and vector fields measured by a Dynamic Micro-PIV method in the inside of a droplet while generated. Droplet length controlled by changing flow rate conditions in microchannel. Water-in-oil(W/O) droplets successfully generated at a Y junction and cross microchannel. But oil-in-water(O/W) droplets could not be formed at a Y junction microchannel. That is, PVA 3% flow could not be detached from the PDMS surface and ran parallel with oil flow. When PVA 3% flow rate was constant, droplet length and time period decreased as oil flow rate increased, but droplet frequency increased. When PVA 3% and oil flow rate ratio was constant, droplet length and time period decreased as flow rate increased, but droplet frequency increased. All that case, Standard deviation of droplet formation have less than 5% at averaged droplet length and regular-sized droplets were reproducibly formed.
The recent industrial application requires technical methods to get the cutting fluid droplet surfaces in particular from the viewpoint of topography and micro texture. To characterize the surface topography of droplet, the combination of the confocal laser scanning microscope (CLSM) and wavelet filtering is well suited for obtaining the droplet geometry encountered in tribological research. This technique indicates a better agreement in obtaining an appropriate droplet surface obtained by the CLSM over a detail range of surface accuracy (resolution: $2{\mu}m$). And the results allow an excellent accuracy in a measurement of a droplet surface. The combination of extended focal depth measurement configured and multi-scale wavelet filtering has proven that it can construct a droplet surface in a successive and accurate way. A multi-scale approach of wavelet filtering was developed based on the decomposition and reconstruction of droplet surface by 2D wavelet transform using db9 (a mother wavelet of daubechies). Also this technique can be extended to characterize the quantification of droplet properties and other field in a wide range of scales. Finally this method is verified to be a better droplet surface modeling in a micro scale arising in a mist machining.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.28
no.6
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pp.682-687
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2004
Y-junction microchannels are widely used as a flew mixer. Fluids are entered from two branch channels and merged together at a combined channel. In this study, we suggest a simple method to create the fluid digitization using flow instability phenomena. Two immiscible liquids (water/oil) are infused continuously to each Y-junction inlets. Because of the differences in fluid and flow properties at the interface, oil droplet is formed automatically followed by flow instability. In order to clarify the hydrodynamic aspects involved in oil droplet formation, a quantitative flow visualization study has performed. Highly resolved velocity vector fields are obtained by a micro-PIV technique, so that detail flow structures around the droplet are illustrated. In this study, fluorescent particles were mixed with water only for visualization of oil droplet and velocity field measurement in water flow.
Visualization and PIV measurements of the symmetrical recirculation flow in a nanoliter-sized droplet have been performed using the micro PIV system. The airflow sweeps over the nanoliter-sized liquid droplet fixed in a microchannel and the frictional force drags the liquid on the round interface, which causes the symmetrical recirculation flow in the droplet. The internal recirculation flow in the droplet has been visualized and measured successfully. The results of micro PIV measurement show the maximum speed of the recirculation flow is up to 10 mm/s. The high-speed recirculation can enhance a stirring effect and generate strong shear in the droplet, resulting in acceleration of mixing.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.18
no.4
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pp.1039-1049
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1994
The intermitternt and transient fuel spray have been investigated from the simultaneous measurement of droplet sizes and velocities by using Phase/Doppler Particle Analyzer(PDPA). Measurement have been done on the spray axis and at the edge of the spray near nozzle at various gas-to-liquid density ratios(.rho./sub g//.rho./sub l/) that ranges from those found in free atmospheric jets to conditions typical of diesel engines. Probability density distributions of the droplet size and velocity were obtained from raw data and mathematical probability density functions which can fit the experimental distribations were extracted using the principle of maximum likelihood. In the near nozzle region on the spray axis, droplet sizes ranged from the lower limit of the measurement system to the order of nozzle diameter for all (.rho./sub g/ /.rho./sub l/) and droplet sizes tended to be small on the spray edge. At the edge of spray, average droplet velocity peaked during needle opening and needle closing. The rms intensity is greatly incresed as the radial distance from the nozzle is increased. The probability density function which can best fit the physical breakage process such as breakup of fuel drops is exponecially decreasing log-hypebolic function with 4 parameters.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.31
no.6
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pp.442-448
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2009
To evaluate the combustion mechanism of each droplet cluster downstream of the premixed spray flame, the simultaneous time-series measurements were conducted by using optical measurement system consisting of laser tomography, multi-color integrated Cassegrain receiving optics (MICRO) and phase Doppler anemometer (PDA). Furthermore, the group combustion number of droplet cluster was estimated experimentally, and the combustion mechanism of droplet cluster was examined applying the theoretical analysis. The group combustion number, $G_c$, was experimentally estimated about all droplet cluster verified by planar images, and it was classified into the internal group combustion mode and the external group combustion mode according to the theoretical analysis. It is found that there are cases in which the group combustion number estimated experimentally for droplet cluster agree or disagree with the classification by theoretical analysis. The reason of disagreement is considered due to that the group combustion number was only estimated by the geometrical arrangement of droplets in cluster, and that the actual phenomenon is three-dimensional but the measurement system is two-dimensional.
Droplet size is one of the most important parameter which controls the performance of the combustion system using liquid fuel or oxidizer. Droplet formation and its size are mainly affected by the injection velocity and ambient gas density. Recently, droplet size measurement was conducted by PDPA or Malvern particle analyzer using laser light. But at this paper image processing method was developed to measure droplet size. And its validation was investigated with reticle.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.12
no.3
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pp.566-574
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1988
A study is described for obtaining real time in situ size and velocity measurements of the spray-droplet using crossed-beam interferometry. The optical arrangement is similar to dual-beam laser Doppler velocimetry(LDV). Droplets passing trough the probe volume scatter light to the collecting lens placed at 90.deg. off-axis angle. The dual-beam light scatter is analyzed by the geometric optics theory to relate the scattered fringe pattern to droplet diameter. The droplet size measurement is based upon the signal visibility. As the system is based on the Doppler effect, a single component of velocity is velocity is extracted concurrent with the size information. The validity of the method is evaluated by comparing its performance to widely accepted but limited technique, the collection method. By using 90.deg. off-axis scatter detection angle, the measurement of the droplet size and velocity distributions, and the local correlations between droplet sizes and velocities in relatively dense spray environments are made possible.
This experiment has been carried out to measure the process of droplet formation between water phase fluid$(PVA\;3\%)$ and organic phase fluid(oil), Internal and External flow fields measured by a Dynamic Micro-PIV method Water-in-oil(W/O) droplets successfully generated at a cross junction and Y junction. Internal and external flow fields were measured when the droplet grew up, stretched and separated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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