• 설비공학논문집
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• 제17권2호
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• pp.110-116
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• 2005

This paper deals with interaction between two bubbles or particles and flow around them, visualized by a moving object flow image analyzer(MOFIA) consisting of a three-dimensional (3D) moving object image analyzer(MOIA) and two-dimensional particle image velocimetry(PIV). The experiments were carried out for rising bubbles or particles of various densities, sizes, and/or shapes in stagnant water in a vertical pipe. In the MOFIA employed, 3D-MOIA was used to measure particles or bubbles motion and PIV was used to measure fluid flow, The experimental results showed that the interaction was characterized by the shape, size and density of two particles or bubbles.

• 한국가시화정보학회지
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• 제9권1호
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• pp.17-19
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• 2011

The bubble oscillations play an important role in ultrasonic cleaning processes. In the ultrasonic cleaning of semiconductor wafers, the cleaning process often damages micro/nano scale patterns while removing contaminant particles. However, the understanding of how patterns in semiconductor wafers are damaged during ultrasonic cleaning is far from complete yet. Here, we report the observations of the motion of bubbles that induce solid wall damage under 26 kHz continuous ultrasonic waves. We classified the motions into the four types, i.e. volume motion, shape motion, splitting or jetting motion and chaotic motion. Our experimental results show that bubble oscillations get unstable and nonlinear as the ultrasonic amplitude increases, which may exert a large stress on a solid surface raising the possibility of damaging microstructures.

• 한국수자원학회논문집
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• 제38권4호
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• pp.313-321
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• 2005

항만 및 저수지에서 점착성 퇴적물의 침식 및 제거는 극도로 큰 에너지를 동반한 기계적인 배출방법으로 단지 가능할 수 있다. 소위 분사방법은 높은 전단력에도 불구하고 점착성 퇴적물을 움직이게 하는데 실효를 거두지 못하고 있다. 그러므로 본 연구는 다목적댐, 항만 그리고 호수 등에서 퇴적된 점착성 미립자들을 저감시키기 위해 기포 투입으로 침전된 미립자($Al_{2}O_3$)의 부유현상을 실험하는데 목적을 두고 있다. 실험을 통해 중요한 매개변수는 투입된 기포의 양과 침전된 퇴적물의 응고시간인 것을 알 수 있었다. 기포 투입없이 높은 pH값에서 빨리 침전되는 미립자 퇴적물(alumina)은 기포의 증가로 입자의 부유현상이 일어난다.

• 한국가시화정보학회지
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• 제8권1호
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• pp.31-38
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• 2010

An experimental study to evaluate dynamic structures of flow and turbulence characteristics in bubble-driven liquid flow in a rectangular tank with a varying flow rate of compressed air is conducted. Liquid flow fields are measured by time-resolved particle image velocimetry (PIV) with fluorescent tracer particles to eliminate diffused reflections, and by an image intensifier to acquire enhanced clean particle images. Instantaneous vector fields are investigated by using the two frame cross-correlation function and bad vectors are eliminated by magnitude difference technique. By proper orthogonal decomposition (POD) analysis, the energy distributions of spatial and temporal modes are acquired. When Reynolds number increases, bubble-induced turbulent motion becomes dominant rather than the recirculating flow near the side wall. The total kinetic energy transferred to the liquid from the rising bubbles shows a nonlinear relation regarding the energy input because of the interaction between bubbles and free surface.

• 한국전산유체공학회지
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• 제16권2호
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• pp.94-101
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• 2011

The fast pyrolysis characteristics of lignocellulosic biomass are investigated for a bubbling fluidized bed reactor by means of computational fluid dynamics (CFD). To simulate multiphase reacting flows for gases and solids, an Eulerian-Eulerian approach is applied. Attention is paid for the primary and secondary reactions affected by gas-solid flow field. From the result, it is scrutinized that fast pyrolysis reaction is promoted by chaotic bubbling motion of the multiphase flow enhancing the mixing of solid particles. In particular, vortical flow motions around gas bubbles play an important role for solid mixing and consequent fast pyrolysis reaction. Discussion is made for the time-averaged pyrolysis reaction rates together with time-averaged flow quantities which show peculiar characteristics according to local transverse location in a bubbling fluidized bed reactor.

• 대한환경공학회지
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• 제35권10호
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• pp.710-716
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• 2013

대기 오염, 기후 변화 등 환경 문제와 자원 고갈로 인해 화석 연료를 대체할 에너지에 많은 관심이 집중되고 있다. 폐바이오매스의 에너지화 분야에서도 다양한 연구가 이루어지고 있다. 폐목질계 바이오매스의 급속열분해는 바이오매스 에너지화 기술 중 하나로 액상 연료를 생산할 수 있다. 바이오매스의 급속열분해에는 주로 기포유동층 반응기가 쓰이고 있으며, 기포유동층 급속열분해 반응기에서는 반응물에 열을 효과적으로 전달하기 위하여 고체입자의 유동매체를 이용한다. 이러한 기포유동층 반응기에서 유동층 내 고체 입자의 움직임과 혼합은 기포의 거동에 영향을 받는다. 이로 인해 열전달 현상이 달라지고 결과적으로는 폐목질계 바이오매스의 급속열분해 반응 속도가 변한다. 따라서 본 연구에서는 기포유동층 반응기 내부의 수력학적 특성과 폐목질계 바이오매스 급속열분해 반응에 관한 연구를 수행하였다. 반응기내의 기체-고체 유동에 대해 Eulerian-Granular 방법을 사용하여 반응기를 시뮬레이션 하였으며, two-stage semi-global reaction model로 폐바이오매스의 급속 열분해반응을 모사하였다. 결과를 살펴보면, 유동층 내에서 기포들이 생성되고 상승하면서 크기가 증가한다. 이러한 기포의 거동에 의해 기포 주위의 고체 입자는 여러 방향으로 움직이게 된다. 고체 입자상의 활발한 움직임으로 바이오매스 입자가 유동층에 골고루 퍼져 일차 반응이 유동층 전반에서 일어난다. 그리고 일차 반응 중 타르가 생성되는 반응 속도가 가장 높게 나타난다. 그 결과 기체상 생성물 중 타르가 약 66 wt.%로 가장 많이 발생한다. 반면 이차 반응은 유동층에서보다 freeboard에서 더 많이 일어난다. 따라서 기포의 거동이나 입자의 움직임에 의한 영향은 일차 반응보다 상대적으로 적을 것으로 판단된다.