• Interaction and multiscale mechanics
• /
• 제6권2호
• /
• pp.157-172
• /
• 2013

This paper presented an investigation of macromolecular suspension in a grooved channel by using the dissipative particle dynamics (DPD) with finitely extensible non-linear elastic (FENE) bead spring chains model. Before studying the movement and evolution of macromolecules, the DPD method was first validated by modeling the simple fluid flow in the grooved channel. For both simple fluid flow and macromolecular suspension, the flow fields were analyzed in detail. It is found that the structure of the grooved channel with sudden contraction and expansion strongly affects the velocity distribution. As the width of the channel reduces, the horizontal velocity increases simultaneously. Vortices can also be found at the top and bottom corners behind the contraction section. For macromolecular suspension, the macromolecular chains influence velocity and density distribution rather than the temperature and pressure. Macromolecules tend to drag simple fluid particles, reducing the velocity with density and velocity fluctuations. Particle trajectories and evolution of macromolecular conformation were investigated. The structure of the grooved channel with sudden contraction and expansion significantly influence the evolution of macromolecular conformation, while macromolecules display adaptivity to adjust their own conformation and angle to suit the structure so as to pass the channel smoothly.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
• /
• 제43권1호
• /
• pp.35-44
• /
• 2022

Immersed boundary-Lattice Boltzmann Method (IB-LBM) is used for the analysis of flow over the circular cylinder in the concept of fluid-structure interaction analysis (FSI). Recently, IB-LBM has shown the enormous possibility for the application of various biomedical engineering fields, such as the movement of a human body or the behavior of the blood cells and/or particle-based drug delivery system in blood vessels. In order for the numerical analysis of the interaction between fluid and solid object, immersed boundary method and lattice Boltzmann method are coupled to analyze the flow over a cylinder for low Reynolds laminar flow (Re=10, 20, 40 and 100) with Zhu-He boundary condition at the boundary. With the developed IB-LBM, the flow around the cylinder in the uniform flow is analyzed for the laminar flow and the drag and lift coefficients and recirculation length are compared to the previous results.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제28권1호
• /
• pp.72-80
• /
• 2004

Steady flow of an ER (electro-rheological) fluid in a two-dimensional electrode channel is studied by using FEM. Hydrodynamic interactions between the particles and the fluid are calculated by solving the Navier-Stokes equation combined with the equation of motion for each particle, where the multi-body electrostatic interaction is described by using point-dipole model. Motion of the particles in the ER fluid is elucidated in conjunction with the mechanisms of the flow resistance and the increase of viscosity. The ER effects have been studied by varying the Mason number and volume fraction of particles. These parameters have an influence on the formation of the chains resulting in the changes of the fluid velocity and the effective viscosity of ER fluids.

• 한국연소학회:학술대회논문집
• /
• 한국연소학회 2012년도 제44회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
• /
• pp.93-96
• /
• 2012

In the industrial furnaces or reactors, entrainment of the material particles is one of the important issues from the point of view of efficient material-use. The particles of solid phase which has submicron unit are easily entrained with gas phase as a reacting agent or product, and it causes a loss of the material. In this study, wind-tunnel experiment is carried out to interpret the distribution of the particles entrained along the tunnel length. Through CFD-based computational analysis of the experiment, availability of result from the CFD analysis associated with particle size distribution and gaseous velocity to practical system is evaluated.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
• /
• 제14권3호
• /
• pp.19-30
• /
• 2008

유체 시뮬레이션은 영화나 게임에 등장하는 물, 연기, 불, 폭발, 모래 등과 관련된 애니메이션을 생성하기 위해 유체운동 방정식을 풀어 형상화하는 컴퓨터 그래픽스 기술이다. 본 리뷰 논문은 유체 시뮬레이션에 대한 최근의 연구 동향을 영화를 중심으로 분석한다. 이를 위해 먼저 컴퓨터 그래픽스 분야에서 유체 시뮬레이션을 하는 방법과 이와 관련된 효율적 속도, 사실적 형상화 등의 기술적 이슈들을 격자 방법과 입자방법으로 분류하여 설명한다. 다음으로 2008년 Sci-Tech 오스카상을 수상한 유체 시뮬레이션 연구자 및 개발자들의 업적을 중심으로 그들이 제작한 영화 속에 사용된 기술의 특징을 설명한다. 이 과정을 통해 향후 영상 콘텐츠 분야의 유체 시뮬레이션 연구개발의 발전방향을 짚어보면 유체와 변형체나 고체사이의 상호작용, 상변이에 의한 위상 변화 표현, 유체 기반 크리쳐 생성과 크리쳐와 유체 상호작용 표현 기술이 주목을 받을 것으로 예상한다.

• 한국해양공학회:학술대회논문집
• /
• 한국해양공학회 2006년 창립20주년기념 정기학술대회 및 국제워크샵
• /
• pp.403-406
• /
• 2006

A particle method recognized as one of gridless methods has been developed to investigate the nonlinear free-surface motions interacting to the structures. The method is more feasible and effective than convectional grid methods in order to solve the flow field with complicated boundary shapes. In the present study, breaking waves with a floating body are simulated to investigate fluid-structure interactions in the coastal zone.

• Journal of Mechanical Science and Technology
• /
• 제14권10호
• /
• pp.1159-1167
• /
• 2000

Particles in liquid-solid suspension flow might enhance or suppress the rate of heat transfer and turbulence depending on their size and concentration. The heat transfer characteristics of liquid-solid suspension in turbulent flow are not well understood due to the complexibility of interaction between solid particles and turbulence of the carrier fluid. In this study, the heat transfer coefficients of liquid-solid mixtures are investigated using a double pipe heat exchanger with suspension flows in the inner pipe. Experiments are carried out using spherical fly ash particles with mass median diameter ranging from 4 to $78{\mu}m$. The volume concentration of solids in the slurry ranged from 0 to 50% and Reynolds number ranged from 4,000 to 11,000. The heat transfer coefficient of liquid-solid suspension to water flow is found to increase with decreasing particle diameter. The heat transfer coefficient increases with particle volume concentration exhibiting the highest heat transfer enhancement at the 3% solid volume concentration and then gradually decreases. A correlation for heat transfer to liquid-solid flows in a horizontal pipe is presented.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
• /
• 제25권4호
• /
• pp.1-8
• /
• 2019

본 논문에서는 젖은 헤어나 털에서 분사되는 액체의 디테일한 움직임을 표현할 수 있는 새로운 프레임워크를 제안한다. 젖은 헤어에서는 모발의 마찰력과 접착력 뿐만 아니라, 액체의 움직임도 마른 헤어에 비해 독특한 움직임을 갖는다. 하지만, 최근에 제안된 기법들도 모발의 접착력과 마찰력만을 고려했으며, 젖은 헤어에서 분사되는 액체의 움직임은 개선시키지 못했다. 이 문제는 헤어와 유체의 상호작용에서 표현되는 디테일한 특징을 잡아내지 못하기 때문에 결과의 품질을 저하시키는 원인이 된다. 본 논문의 주안점은 이 문제를 완화시켜 결과의 품질을 개선시키는 것이며, 결과적으로 FLIP(Fluid-implicit particle) 기반 유체 시뮬레이션과 헤어 입자 간의 상호작용을 효율적으로 표현할 수 있는 결합 프레임워크를 제안한다. 제안하는 방법은 이전 연구들에서 표현하지 못했던 곡선 형태로 분사되는 액체의 디테일한 움직임을 젖은 헤어 프레임워크에서 표현해냈다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제19권3호
• /
• pp.8-13
• /
• 2018

외부 충격에 대한 연료탱크의 구조 건전성을 확인하기 위해서는 연료탱크 내부 연료의 거동과 그에 따른 영향성을 파악할 수 있는 유체-구조 연성해석을 수행해야 한다. 과거에는 유체-구조 연성해석을 수행하기 위해서는 상당한 전산자원과 과도한 계산시간이 필요하여 수치해석 결과를 도출하기까지 많은 제약이 있었다. 하지만, 최근 컴퓨터 성능이 획기적으로 향상되어 유체-구조 연성해석 등의 복잡한 수치해석이 가능하게 되었다. 유체-구조 연성해석을 위해 주로 사용되는 방법은 ALE(Arbitrary Lagrangian and Eulerian)와 입자법(Smoothed Particle Hydrodynamic)이 있다. 두 방법에는 상호 장단점이 있기 때문에 수치해석의 목적에 따라 적합한 방법을 적용하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 ALE을 적용하여 연료탱크 충돌충격 시험 수치모사를 수행하였다. 수치해석 목적은 충돌충격하중에 의해 컨테이너 내부에 장착된 연료탱크의 파손 가능성을 확인하는 것인데, 수치해석의 결과로 연료탱크 내부의 유체 거동을 파악하고, 충격하중에 의해 연료탱크와 컨테이너 구조물에서 발생하는 응력을 계산하여 연료탱크 파손 여부에 따른 내부 유체의 누설 가능성을 제고하였다.

• Tribology and Lubricants
• /
• 제28권1호
• /
• pp.7-11
• /
• 2012

In this paper, the results of finite element(FE) analysis of chemical mechanical polishing(CMP) process using 2-dimensional elements were discussed. The objective of this study is to find the generation mechanism of microscratches on a wafer surface during the process. Especially, a FE model with a particle inside pad pore was considered to observe how such a contact situation could contribute to microscratch generation. The results of the finite element simulations revealed that during CMP process the pad-particle mixture could be formed and this would be a major factor leading to microscratch generation.