• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2008년 추계학술대회논문집
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• pp.221-226
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• 2008

Numerical simulation is performed for microdroplet deposition on a pre-patterned micro-structure. The level-set method for tracking the liquid-gas interface is extended to treat the immersed (or irregular-shaped) solid surface. The no-slip condition at the fluid-solid interface as well as the matching conditions at the liquid-gas interface is accurately imposed by incorporating the ghost fluid approach based on a sharp-interface representation. The method is further extended to treat the contact angle condition at an immersed solid surface. The present computation of a patterning process using microdroplet ejection demonstrates that the multiphase characteristics between the liquid-gas-solid phases can be used to improve the patterning accuracy.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권1호
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• pp.11-19
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• 2015

본 논문에서는 다물질(가연성 기체 혼합물과 금속관) 수치 해석 기법을 활용하여 밀리미터 크기의 얇은 두께의 금속관 내에서의 데토네이션을 모델링하였다. 데토네이션의 해석을 위하여 수소와 에틸렌 혼합물의 실험과 이론적 값을 기반으로 최적화된 1단계 아레니우스 형태의 화학 반응식, 이상기체 상태 방정식을 활용하여 모델링하였다. 또한 금속관의 재료인 구리와 철은 Mie-Gruneisen 상태 방정식과 Johnson-Cook 강성 모델을 활용하여 큰 압력에 의한 관의 소성 변형을 모델링하였다. 다물질 수치 해석을 위한 경계면의 추적 및 경계면 값의 결정은 각각 hybrid particle level-set 기법과 ghost fluid method(GFM)을 통하여 획득하였다. 수치적 해석 결과는 실험값과의 비교를 통하여 검증 하였으며, 관두께(두꺼운 관과 얇은 관)에 따른 내부 유동장의 변화를 확인하였다. 얇은 관의 경우, 데토네이션에 의해 발생하는 높은 내부 압력에 의하여 관의 소성 변형이 일어나고, 이에 따라 발생하는 팽창파에 의해 내부 기체 혼합물의 압력 및 밀도의 감소현상을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권3호
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• pp.315-324
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• 2012

본 연구는 가연성 기체로서 에틸렌-공기 혼합물로 채워져 있는 관에서 장애물과 굽은 관에 의한 지형적 효과에 따라 변화하는 충격파와 화염의 상호 작용, 화염 가속, 연소폭발천이 현상을 수치적으로 살펴보았다. 여기서 사용되는 모델은 지배방정식으로 Navier-Stokes 방정식과 경계조건 처리 방법으로 ghost fluid 기법을 사용하였으며 지형적 영향을 달리한 여러 모델링을 통하여 화염과 강한 충격파의 충돌에 의한 열점 생성과 화염 전파의 지연 혹은 가속 현상을 확인하였다. 추가적으로 평균 화학적 에너지 발생률이 대략 20 MJ/($g{\bullet}s$)에서 폭굉으로 천이한다는 사실을 확인하였다. 그리고 동일 위치 열점 생성에도 불구하고 폭굉의 발생 시기가 반응물의 부재와 화염면 전방의 온도와 압력 차에 의해 지연될 수 있음을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권11호
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• pp.957-964
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• 2016

본 연구에서는 발사체를 보관하고 사출하는 수직 발사대에서 발사체의 화염에 의해 변형되는 발사대 후방덮개의 응답을 유체-고체 연성해석 기법을 이용하여 해석하였다. 발사체의 화염은 Eulerian 기법을 이용하여 해석하였고, 탄소성 변형이 일어나는 후방 덮개는 9절점 유한 요소 기법을 사용하여 해석하였다. 유체와 고체 물질간의 경계면 추적은 레벨 셋 기법을 사용하였고 경계값은 가상유체 기법을 이용하여 결정하였다. 각 해석 기법들은 이론값들을 통하여 검증되었고, 후방 덮개의 해석 결과는 후방 덮개가 변형되는 시간을 비교하였다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2009년 춘계학술대회논문집
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• pp.321-328
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• 2009

Free surface impinging jet on a moving plate, which is applicable to cooling of hot metals in a steel-making process, is investigated numerically by solving the Navier-Stokes equations in the liquid and gas phases. The free surface of liquid-gas interface is tracked by a level-set method which is improved by incorporating the ghost fluid approach based on a sharp-interface representation. The method is further improved by employing a nonequilibrium $\kappa-\varepsilon$ turbulence model including the effect of low Reynolds number. The computations are made to investigate the effects of the nozzle pitch, moving velocity of plate and jet velocity on the interfacial motion and the associated flow and temperature fields.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2008년도 춘계학술대회논문집
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• pp.658-659
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• 2008

Numerical simulation is performed for a microdroplet deposition on the pre-patterned micro-structure. The liquid-air interface is tracked by level set method improved by incorporating the ghost fluid approach based on a sharp-interface representation. The method is further extended to treat the contact angle condition at an immersed solid surface. The present computation of a patterning process using microdroplet ejection demonstrates that the multiphase characteristics between the liquid-gas-solid phases can be used to overcome the patterning error.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2008년도 춘계학술대회논문집
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• pp.656-657
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• 2008

The droplet dynamics in a hydrophilic/hydrophobic microchannel, which is applicable to a typical proton exchange membrane fuel cell (PEMFC), is studied numerically by solving the equations governing conservation of mass and momentum. The liquid-gas interface or droplet shape is determined by a level set method which is modified to treat contact angles. The matching conditions at the interface are accurately imposed by incorporating the ghost fluid approach based on a sharp-interface representation. The effects of contact angle, inlet flow velocity, droplet size and side wall on the droplet motion are investigated parametrically. Based on the numerical results, the droplet dynamics including the sliding and detachment of droplets is found to depend significantly on the contact angle. Also, a droplet removal process is demonstrated on the combination of hydrophilic and hydrophobic surfaces.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회B
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• pp.2562-2567
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• 2008

Jet impingement on a moving plate, which is applicable to cooling of hot metals in a steel-making process, is investigated numerically by solving the Navier-Stokes equations in the liquid and gas phases. The liquid-gas interface or free surface is tracked by a level-set method which is improved by incorporating the ghost fluid approach based on a sharp-interface representation. The computations are made for multiple jets as well as a single jet to compare their flow characteristics. Also, the effects of the nozzle pitch, moving velocity of plate and jet velocity on the interfacial motion and the associated flow and temperature fields.

• Journal of Welding and Joining
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• 제35권2호
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• pp.13-22
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• 2017

In laser full penetration welding process, full penetration hole(FPH) is formed as a result of force balance between the vapor pressure and the surface tension of the surrounding molten metal. In this work, a three-dimensional numerical model based on a conserved-mass level-set method is developed to simulate the transport phenomena during laser full penetration welding process, including full penetration keyhole dynamics. Ray trancing model is applied to simulate multi-reflection phenomena in the keyhole wall. The ghost fluid method and continuum method are used to deal with liquid/vapor interface and solid/liquid interface. The effects of processing parameters including laser power and scanning speed on the resultant full penetration hole diameter, laser energy distribution and energy absorption efficiency are studied. The model is validated against experimental results. The diameter of full penetration hole calculated by the simulation model agrees well with the coaxial images captured during laser welding of thin stainless steel plates. Numerical simulation results show that increase of laser power and decrease of welding speed can enlarge the full penetration hole, which decreases laser energy efficiency.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.274-278
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• 2011

다양한 고에너지 물질이 포함된 폭발 장치를 정확하게 해석하기 위해서는 고에너지 물질의 다양한 연소 현상과 주변을 둘러싸고 있는 고체물질에 대한 대변형 현상을 정확하게 모사하는 것이 필수적이다. 이를 위하여 본 연구에서는 다중물질 각각의 경계면을 level set 함수를 이용하여 정확하게 표현하였으며, 경계면은 ghost fluid 기법을 사용하여 나타내었다. 각각의 물질에 대하여 대변형에 적합한 구성방정식을 사용하였으며, 지배방정식을 고차의 수치해석 기법을 사용하여 해석하였다. 다양한 폭발장치 중 실험적인 데이터를 이용하여 검증이 가능한 rate stick 문제를 해석하였으며, 실험과 유사한 결과를 획득하였다.