• 대한기계학회논문집B
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• 제39권11호
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• pp.871-884
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• 2015

유체이송 기술은 마이크로 유체시스템 개발에서 핵심문제로 인식되고 있다. 최근 명(2014)은 외부동력을 사용하지 않고 액적을 이동시킬 수 있는 새로운 개념을 제안하고, 초기에 반원통형 형상을 가지는 가상의 2차원 액적에 대한 수치해석을 통해 이 개념이 성립함을 보였다. 또한 명과 권(2015)은 친수성/소수성 표면위에서 초기 3차원 반구 형상의 실제 물 액적이송의 메커니즘을 시간에 따른 액적형상과 액적 내부의 운동에너지, 중력에너지, 표면자유에너지 및 압력에너지의 수치해석 결과를 통해 규명하였다. 본 연구는 새로운 개념을 확립시키기 위해 초기 구형액적에 대한 3차원 수치해석을 수행하고, 액적이송의 메커니즘을 모세관력 힘의 불균형 관점에서 액적 형상과 다양한 에너지의 수치해석 결과를 통해 규명하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 춘계학술대회
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• pp.81-84
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• 2006

To investigate the characteristics of water droplet on the gas diffusion layer from both upper-view and side-view of flow channel, a rig test apparatus was designed and fabricated with L-shape acryl plate in a $1mm{\times}1mm$ micro-channel. This experimental device is used to simulate the single droplet growth and its transport process under fuel cell operating condition. As a first step, we investigated the growth and transport of single water droplet with working temperature and air flow velocity. The contact angle and its hysteresis of water droplet at departing moment are measured and analyzed. It is expected that this study can provide the basic understanding of liquid water droplet behavior in gas flow channel and GDL interface during the PEM fuel cell operation.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권6호
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• pp.513-523
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• 2014

유체이송 기술은 최근 마이크로 유체시스템 개발에서 핵심문제로 인식되고 있다. 본 연구에서는 최근 저자가 제안한 외부동력을 사용하지 않고 액적을 이송시킬 수 있는 새로운 개념인 친수성/소수성 수평 표면에서의 액적이송을 자체개발 코드(PowerCFD)를 사용하여 수치해석하였다. 수치해석에 사용된 코드는 보존적인 압력기반 유한체적방법에 기초한 비정렬 셀 중심 방법 및 VOF 방법에 체적포착법인 CICSAM을 채용하고 있다. 액적 내 및 주위의 속도벡터, 압력분포 및 전체운동에너지와 같은 수치해석 결과를 제시하고 이 결과들을 통해 액적이송 메커니즘을 규명하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권3호
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• pp.263-270
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• 2014

유체이송 기술은 최근 마이크로 유체시스템 개발에서 핵심문제로 인식되고 있다. 본 논문에서는 외부동력을 사용하지 않고 액적을 이송시킬 수 있는 새로운 개념을 제안하고, 수치해석을 통해 증명하였다. 제안된 장치는 표면을 단순하게 친수성과 소수성 표면의 복합표면으로 구성하는 것이다. 새로운 개념을 입증하기 위한 수치해석은 보존적인 압력기반 유한체적방법에 기초한 비정렬 셀 중심 방법 및 VOF 방법에 체적포착법인 CICSAM을 채용하고 있는 자체개발 코드(PowerCFD)를 사용하였다. 연구결과 본 연구에서 제안된 개념이 마이크로 유체시스템에서 액적이송에 대해 우수한 성능을 나타내는 것으로 확인되었다.

• 한국분무공학회지
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• 제1권1호
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• pp.28-34
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• 1996

Study on the mechanism of droplet transport and the droplet eddy diffusivity in the intake manifold of internal conbustion engine with carburetor has been carried out in this paper The theory and experiments were studied and performed respectively, to elucidate the mechanism and to measure typical rates of deposition, on the walls of a straight type intake manifold, of water droplets suspended in a turbulent air streams. Accordingly, the results are that Mechanism of a spray transport to the walls is caused by the fluctuation component of radial velocity. Deposition rate of a spray on the walls is mainly dependent upon air velocity and mean diameter of spray, and Droplet eddy diffusivity in the intake manifold is around $80\sim105cm^2/sec$.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제6권3호
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• pp.402-407
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• 2011

The current paper describes a simpler ground-type, single-plate electrowetting configuration for droplet transport in digital microfluidics without performance degradation. The simplified fabrication process is achieved with two photolithography steps. The first step simultaneously patterns both a control electrode array and a reference electrode on a substrate. The second step patterns a dielectric layer at the top to expose the reference electrode for grounding the liquid droplet. In the experiment, a $5{\mu}m$ thick photo-imageable polyimide, with a 3.3 dielectric constant, is used as the dielectric layer. A 10 nm Teflon-AF is coated to obtain a hydrophobic surface with a high water advancing angle of $116^{\circ}$ and a small contact angle hysteresis of $5^{\circ}$. The droplet movement of 1 mM methylene blue on this simplified device is successfully demonstrated at control voltages above the required 45 V to overcome the contact angle hysteresis.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제10권4호
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• pp.345-360
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• 2019

Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells (PEMFC) is one of the leading advanced energy conversion technology for the use in transport. It generates water droplets through the catalytic processes and dispenses the water through the gas-flowed microchannels. The droplets in the dispensing microchannel experience g-forces from different directions during the operation in transport. Therefore, this paper reviews the computational modelling topics of droplet dynamics behaviour specifically for three categories, i.e. (i) the droplet sliding down a surface, (ii) the droplet moving in a gas-flowed microchannel, and (iii) the droplet jumping upon coalescence on superhydrophobic surface; in particular for the parameters like hydrophobicity surfaces, droplet sizes, numerical methods, channel sizes, wall conditions, popular references and boundary conditions.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권5호
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• pp.405-414
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• 2015

유체이송 기술은 마이크로 유체시스템 개발에서 핵심문제로 인식되고 있다. 최근 명(2014)은 외부 동력을 사용하지 않고 액적을 이동시킬 수 있는 새로운 개념을 제안하고, 초기에 반원통형 형상을 가지는 가상의 2차원 액적에 대한 수치해석을 통해 이 개념이 성립함을 보였다. 본 논문에서는 친수성/소수성 표면위에서 초기 3차원 반구형상의 실제 물 액적이 가지는 움직임을 상용소프트웨어 Fluent의 VOF 방법을 사용하여 수치해석하였다. 해석결과는 명(2014)의 2차원 수치해석 결과와 비교하였으며, 또한 물 액적이송의 메커니즘을 시간에 따른 액적형상과 액적 내부의 운동에너지, 중력에너지, 표면자유에너지 및 압력에너지의 수치해석 결과를 통해 규명하였다.

• 한국분무공학회지
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• 제9권4호
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• pp.83-89
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• 2004

Vaporization characteristics of a liquid heptane droplet in high-pressure and temperature flow field are numerically studied. Variable thermodynamic and transport properties and high-pressure effects are taken into account in order to consider real gas effects. Droplet Vaporization in convective environments was investigated on the basis of droplet vaporization in quiescent and convective environment. In quiescent environments, droplet lifetime is directly proportional to pressure at the subcritical temperature range but it is inversely proportional to pressure at the supercritical temperature range. In convective environment, droplet deformation becomes stronger by increasing Reynolds number due to increase of velocity while droplet deformation is relatively weak at a higher pressure for the same Reynolds number cases.

• 대한기계학회논문집B
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• 제27권11호
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• pp.1595-1603
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• 2003

Droplet combustion at high ambient pressures is studied numerically by formulating one dimensional combustion model in the mixture of n-heptane fuel and air. The ambient pressure is supercritical conditions. The modified Soave-Redlich-Kwong state equation is used in the evaluation of thermophysical properties to account for the real gas effect on fluid p-v-T properties in high pressure conditions. Non-ideal thermodynamic and transport property at near critical and supercritical conditions are also considered. Several parametric studies are performed by changing ambient pressure and initial droplet diameter. Droplet lifetime decreased with increasing pressure. Surface temperature increased with increasing pressure. Ignition time increased with increasing initial droplet diameter. Temporal or spatial distribution of mass fraction, mass diffusivity, Lewis number, thermal conductivity, and specific heat were presented.