• 제목/요약/키워드: Knudsen Flow

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셰일가스 저류층에서의 동적물성 영향 분석 (A Study on the Effect of Flow Properties in Shale Gas Reservoirs)

  • 김정균;강일오;신창훈;이성민;이정환
    • 한국가스학회지
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    • 제21권2호
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    • pp.50-57
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    • 2017
  • 셰일 저류층은 매우 미세한 입자로 구성되어 있으며, 공극의 크기가 나노미터에 불과하다. 본 연구에서는 셰일 암체에서의 크누센 확산영향, 균열대 및 암체에서 상대투과도, 셰일가스 생산에 따른 균열투과도 변화를 적용하여 그 영향을 분석하였다. 이를 위해 캐나다 혼리버 셰일 저류층 모델을 구축하였으며, 장기간 생산을 하는 셰일 저류층에서의 확산 및 선행연구에서 제안된 균열대 상대투과도를 적용하여 생산성에 미치는 영향을 분석하였다. 그리고 암체와 균열대에서 동생수가 생산성에 미치는 영향과 저류층 생산에 따른 균열투과도 변화를 적용하여 생산성을 평가하였다.

저 누드센 영역에서의 복합 유체구의 유동장 (Flow Field across Multiple Fluid Sphere in the Low Kundsen Number Regime)

  • 정창훈;이규원
    • 한국대기환경학회:학술대회논문집
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    • 한국대기환경학회 2003년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.397-398
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    • 2003
  • 대기 중 분진을 제거하는 방식으로 여과 이론을 적용할 수 있는 경우는 섬유 여과기, 입자상 여과기, 액적에 의한 습식 세정기 그리고 기포를 이용한 분진 제거 방법 등을 들 수 있다. 이러한 여과 원리를 이용한 집진 설비를 설계하는데 있어, 액적 또는 기포 주위의 유동장을 정확히 파악하는 것은 매우 중요하다. 특히, 포집구의 크기가 작아지고 화학적으로 반응성을 갖는 고온의 함진가스가 유입되는 경우 및 저압에서 운영되는 경우에 누드센수(Knudsen number)의 영향을 무시할 수 없는데 이러한 영역을 저 누드센 영역(low Kundsen number regime)이라고 한다(Lee et al., 1978). (중략)

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Direct Solving the Boltzmann Equation for Supersonic Jet Problems with Instabilities

  • Aristov V.V.;Zabelok S.A.
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산유체공학회 2003년도 The Fifth Asian Computational Fluid Dynamics Conference
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    • pp.268-269
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    • 2003
  • The Boltzmann kinetic equation is solved directly by means of the conservative splitting method. Underexpanded supersonic free jet flows with small Knudsen numbers are studied. In this numerical simulation features intrinsic to appropriate experiments are observed. Streamwise vortices in a mixing layer and chaotic downstream temporal-spatial fluctuations of microscopic quantities with large amplitude are obtained.

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DSMC를 이용한 미끄럼흐름영역에서 미소채널의 유동저항 해석 (Analysis of Flow Resistance in Microchannels at Slip-Flow Regime by Direct Simulation Monte Carlo Method)

  • 성재용;안영규;이석종;이명호
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제30권1호
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    • pp.1-7
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    • 2006
  • The characteristics of micro gaseous flows in microchannels have been analyzed in view of flow resistance using the direct simulation Monte Carlo (DSMC) method which is a molecule-based numerical modeling technique. For this purpose, a DSMC code where the pressure boundary condition was specified at the inlet and outlet, has been developed and the results of simulations showed satisfactory agreements with the analytic solution in the slip flow regime. (0.01 < Kn < 0.1) By varying the height and length of the microchannel, the effect of pressure difference between the inlet and outlet was examined. The present computation indicates that the curvature in pressure distribution along the channel increases due to the effect of compressibility when the pressure difference increases. To obtain the flow resistance regardless of the channel dimensions, a standard curve is devised in the present study by introducing the concept of unit mass flowrate and unit driving pressure force. From this curve, it is shown that in micro flows, a significant deviation from the laminar incompressible flow occurs by reducing the flow resistance.

저궤도 재진입 비행체의 공력해석 (AERODYNAMIC ANALYSIS OF SUB-ORBITAL RE-ENTRY VEHICLE)

  • 김철완;이융교;이대성
    • 한국전산유체공학회지
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    • 제13권2호
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    • pp.1-7
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    • 2008
  • For Aerodynamic analysis of vehicle at altitude, 100km, the validity of governing equations based on continuum model, was reviewed. Also, as the preliminary study for the sub-orbital space plane development, a candidate geometry was suggested and computational fluid dynamic(CFD) analysis was performed for various angles of attack in subsonic and supersonic flow regimes to analyze the aerodynamic characteristics and performance. The inviscid flow analyses showed that the stall starts at angle of attack above $20^{\circ}$, the maximum drag is generated at angle of attack, $87^{\circ}$ and the maximum lift to drag ratio is about 8 in subsonic flow. In supersonic, the stall angle is about $40^{\circ}$ and the maximum drag is generated at angle of attack, $90^{\circ}$. Also, mach number distribution of re-entry vehicle was computed versus altitudes.

Micro Shock Tube에서 발생하는 충격파 실험 (Experimental Study of the Shock Wave Dynamics in Micro Shock Tube)

  • 박진욱;김규완;김희동
    • 한국추진공학회지
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    • 제17권5호
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    • pp.54-59
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    • 2013
  • 현재 Micro Shock Tube는 다양한 공학응용분야에 적용되고 있으며, 특히 우주항공 및 연소기술 그리고 약물전달 등의 분야에서 광범위한 잠재력을 가진 장치 중 하나이다. 그러나 Micro Shock Tube에서의 유동 특성은 작은 직경으로 인해 형성되는 매우 낮은 Reynolds Number와 높은 Knudsen Number의 영향으로 일반적으로 잘 알려진 Macro Shock Tube의 유동 특성과 상이하게 나타난다. 본 연구에서는 이러한 Micro Shock Tube의 유동 특성을 상세히 연구하기 위해 직경이 다른 두 가지 Micro Shock Tube의 실험을 수행하였다. 충격파 전파를 측정하기 위해 고압관의 파막압력 그리고 저압관의 세 지점에 센서를 설치하여 압력을 측정하고 분석하였다. 본 연구로부터, 동일한 파막압력에서 Micro Shock Tube 직경의 증가에 따라 충격파 전파속도가 증가하였고, 반사파의 영향도 더 크게 받았다.

DSMC 방법을 이용한 로켓 플룸의 해석 (Rocket Plume Analysis with DSMC Method)

  • 전우진;백승욱;박재현;하동성
    • 한국추진공학회지
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    • 제18권5호
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    • pp.54-61
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    • 2014
  • 본 연구에서는 비정렬격자계를 사용하는 2차원 축대칭 DSMC 법을 사용하여 로켓 노즐에서 사출되는 플룸을 해석하였다. 오리피스의 출구 전압에 대한 배압의 비율이 높은 경우와 낮은 경우의 플룸에 대하여 해석을 실시하여 저고도와 고고도를 대표하는 두 가지 조건에서 플룸 유동의 차이를 관찰하였다. 저고도 플룸은 Mach disc 등 복잡한 유동 구조를 보인 반면 고고도 플룸은 단순 팽창만을 보였으며, 유동이 상류 방향으로 심하게 꺾였다. 또한 고도 20 km의 대기 조건에서 소형 로켓 노즐에서 사출되는 플룸에 대한 해석을 수행하여 연속체 해석 결과와 비교하였으며 과소팽창되는 로켓 플룸의 유동구조가 잘 나타났다. 또한, 플룸 내부에 국지적인 천이 유동이 발생할 수 있음을 확인하였다.

플라즈마 식각장치내 노즐의 위치에 따른 희박기체유동 및 알루미늄 식각률의 변화에 관한 연구 (Effects of Nozzle Locations on the Rarefied Gas Flows and Al Etch Rate in a Plasma Etcher)

  • 황영규;허중식
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제26권10호
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    • pp.1406-1418
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    • 2002
  • The direct simulation Monte Carlo(DSMC) method is employed to calculate the etch rate on Al wafer. The etchant is assumed to be Cl$_2$. The etching process of an Al wafer in a helicon plasma etcher is examined by simulating molecular collisions of reactant and product. The flow field inside a plasma etch reactor is also simulated by the DSMC method fur a chlorine feed gas flow. The surface reaction on the Al wafer is simply modelled by one-step reaction: 3C1$_2$+2Allongrightarrow1 2AIC1$_3$. The gas flow inside the reactor is compared for six different nozzle locations. It is found that the flow field inside the reactor is affected by the nozzle locations. The Cl$_2$ number density on the wafer decreases as the nozzle location moves toward the side of the reactor. Also, the present numerical results show that the nozzle location 1, which is at the top of the reactor chamber, produces a higher etch rate.

원판형 드래그펌프의 성능특성에 관한 연구 (A Study on the Performance Characteristics of a Disk-type Drag Pump)

  • 황영규;허중식
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집E
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    • pp.643-648
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    • 2001
  • The direct simulation Monte Carlo(DSMC) method is applied to investigate steady and unsteady flow fields of a single-stage disk-type drag pump. Two different kinds of pumps are considered: the first one is a rotor-rotor combination, and the second one is a rotor-stator combination. The pumping channels are cut on a rotor and stator. The rotor and stator have 10 Archimedes' spiral blades, respectively. In the present DSMC method, the variable hard sphere model is used as a molecular model, and the no time counter method is employed as a collision sampling technique. For simulation of diatomic gas flows, the Borgnakke-Larsen phenomenological model is adopted to redistribute the translational and internal energies. The DSMC results are in good agreement with the experimental data.

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TEOS-$H_2O$계로부터 다공성 실리카 막의 제조 및 수소-질소 혼합기체의 분리 (Preparation of Microporous Silica Membrane from TEOS-$H_2O$ System and Separation Of $H_2$-$N_2$ Gas Mixture)

  • 강태범;이현경;이용택
    • 멤브레인
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    • 제10권2호
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    • pp.55-65
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    • 2000
  • 다공성 실리카 막을 졸겔법에 의해서 Si(${OC}_2H_5)_4-H_2O$ 로부터 제조하고, 막의 특성을 TG-DTA, XRD, IR, BET, SEN, TEM을 사용하여 조사하였다. 다공성 실리카 막 제조를 위한 Si(${OC}_2H_5)_4$ : $H_2O4$ : $H_2O$ : $C_2H_5{OH}$의 최적 몰비는 1 : 4.5 : 4 이었다. 100$^{\circ}C$~1100$^{\circ}C$~에서 열처리된 막의 비표면적은 3.8 $m^2$/g~902.3$m^2$/g 이었으며, 기공크기는 20$\AA$~50$\AA$이었다. 300$^{\circ}C$~~700$^{\circ}C$~범위에서 열처리된 막의 입자크기는 15nm~30nm이며, 열처리 온도가 증가하면 입자의 크기도 증가하였다. 이렇게 제조한 다공성 실리카 막으로 $H_2$/$N_2$ 혼합기체를 분리하는데 응용하였으며, 다공성 실리카 막에 의한 $H_2$/$N_2$혼합기체분리는 Knudsen flow와 surface flow에 의해서 일어나며 주로 surface flow에 의존하였다. 다공성 실리카 막의 $H_2$/$N_2$ 혼합기체에 대한 real separation factor($\alpha$)는 155.15 cmHg($\Delta$P)와 $25^{\circ}C$에서 5.17이었으며, real separation factor($\alpha$), head separation factor ($\beta$), tail separation factor$\bar{B}$)는 압력이 증가하면 증가하였다.

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