• 제목/요약/키워드: Power-law non-Newtonian fluid

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장섬유강화 플라스틱 복합재의 압축성형 공정에 관한 연구 -점도에 미치는 니들펀칭의 영향- (A Study on Compression Molding Process of Long Fiber Reinforced Plastic Composites -Effect of Needle Punching on Viscosity-)

  • 송기형;조선형;이용신
    • 한국복합재료학회:학술대회논문집
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    • 한국복합재료학회 2002년도 춘계학술발표대회 논문집
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    • pp.184-187
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    • 2002
  • Compression molding was specifically developed for replacement of metal components with composites. As the mechanical properties of the products are dependent on the separation and orientation, it is important to research the fiber mat structure and molding conditions. In this study, the effects of the fiber mat structure(NP: 5, 10, 25punches/$\textrm{cm}^2$) and the mold closure speed($\dot{\textrm{h}}$=0.1, 1, 10mm/min) on the viscosity of composites were discussed. The composites is treated as a Non-Newtonian power-law fluid. The parallel-plate plastometer is used and the viscosity is obtained from the relationship between the compression load and the thickness of the specimen.

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SiO2 계열 젤화제에 따른 케로신 젤 연료의 유변학적 특성 연구 (Rheological Characteristics of Kerosene Gel Fuel with SiO2 Gellant Derivatives)

  • 김재우;전두성;강태곤;장석필;구자예;문희장
    • 한국추진공학회지
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    • 제16권6호
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    • pp.23-31
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    • 2012
  • 본 연구에서는 $SiO_2$ 계열 젤화제로 알려진 Aerosil(R) R972, Silica 230, Silica 530을 사용하여 케로신 기반 젤 연료를 제작하였다. 케로신 계열 연료로는 Jet A-1을 사용하였으며 젤화(gelification) 여부를 확인하기 위한 전단박화(shear thinning) 현상은 멱법칙(power-law) 모델을 이용하여 검증하였고 제작된 모든 젤 연료는 전단박화 효과와 함께 $SiO_2$ 젤화제의 함유량이 증가할수록 젤의 점도가 높게 형성됨을 확인하였다. 본 연구에서 사용된 젤화제 중 Aerosil(R) R972를 첨가한 젤 연료의 점성계수가 전단률 전 영역에 걸쳐 멱법칙 모델을 따르는 것이 확인되었으며 상대적으로 Silica 230과 Silica 530을 첨가한 젤 연료는 전단률 150 [1/s] 근방 이하에서 멱법칙이 유효하지 않음을 알 수 있었다. 또한, 젤화제 함유량이 증가할수록 vortex 혼합법과 수동 혼합법 간의 유변학적 특성이 크게 차이 나는 것이 관찰되었다.

Rheological Properties and Particle Size Distribution of Northeast Mixed Hardwood for Enzymatic Saccharification Processing with High Substrates Loading

  • Um, Byung-Hwan
    • Journal of the Korean Wood Science and Technology
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    • 제36권5호
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    • pp.56-65
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    • 2008
  • In this paper experimental results are presented for the rheological behavior of high-solids saccharification of mixed northeast hardwood as a model feedstock. The experimental determination of the viscosity, shear stress, and shear rate relationships of the 10 to 20 percent slurry concentrations with constant enzyme concentrations were performed under variable rotational speed of a viscometer (2.0 to 200 RPM) at combined temperatures (50 to $30^{\circ}C$) for the initial four hours. The viscosities of saccharification slurries observed were in the ranges of 0.024 to 0.028, 0.401 to 0.058, and 0.840 to 0.087 Pa s for shear rates up to 100 reciprocal seconds at 10, 15, and 20 percent initial solids (w/v) respectively. The fluid behavior of the suspensions was modeled using the power-law, the Herschel-Bulkley, the Casson, and the Bingham model. The results showed that broth slurries were pseudoplastic with a yield stress. The model slope increased and the model intercept decreased with increasing fermentation time at shear rates normal for the fermentor. The broth slurries exhibited Newtonian behavior at high and low shear rates during initial saccharification process. The solid particle size ranged from 57.8 to $70.0{\mu}m$ for $40^{\circ}C$ and from 44.0 to 57.5 11m for combined temperatures at 10, 15, and 20 percent initial solids (w/v) respectively.

이축 스크루 압출기내 유동의 수치 해석과 혼합 성능 분석 (Numerical Study of Internal Flow in Twin Screw Extruder and Its Mixing Performance Analysis)

  • 김낙수;김홍범;이재욱
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제30권1호
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    • pp.32-41
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    • 2006
  • We analyzed the non-Newtonian and non-isothermal flow in the melt conveying zone in co-rotating and counter-rotating screw extruder system with the commercial code, STAR-CD, and compared the mixing performance with respect to screw speed and rotating direction. The viscosity of fluid was described by power-law model. The dynamics of mixing was studied numerically by tracking the motion of particles in a twin screw extruder system. The extent of mixing was characterized in terms of the residence time distribution and average strain. The results showed that high screw speed decreases the residence time but increases the shear rate. Therefore higher screw speed increases the strain and has better mixing performance. Counter-rotating screw extruder system and co-rotating screw extruder has the similar shear rate with the same screw speed in spite of different rotating direction. However, the counter-rotating screw has good mixing performance, which is resulted from longer residence time than that of co-rotating screw extruder.

혈관 내 폐 보조장치의 압력손실 예측을 위한 모델링기법에 관한 연구 (Study on the Modeling Technique for Prediction about Pressure Drop of an Intravenous Lung Assist Device)

  • 김기범;권대규;정경락
    • 대한의용생체공학회:의공학회지
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    • 제24권4호
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    • pp.293-299
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    • 2003
  • 본 연구에서는 혈관 내 폐 보조장치(Vibrating Intravascular Lung Assist Device. VIVLAD)에서의 뉴우튼 유체와 비뉴우튼 유체의 압력손실관계에 대한 관계를 고찰하고자 하였으며, VIVLAD를 선계하기 위한 압력 강하를 예측할 수 있는 관계식을 결정하고자 하였다. 혈관 내 폐 보조장치를 정맥에 삽입하기 전, 모듈 설계를 위하여 압력손실을 예측하기 위한 설계조건을 실험적 모델을 통하여 연구하고자 하였다. 뉴우튼 유체로 증류수와 글리세롤/증류수 혼합용액을 이용하였으며, 비뉴우튼 유체는 혈액을 이용하여 실험을 수행하였다. 액체의 흐름은 중공사의 외부로 평행하게 흐르도록 하였다. 내경의 직경을 3cm로 고정한 관에 삽입되는 중공사 개수의 변화에 파른 압력손실을 측정하였으며 실험에 의하여 얻어진 압력손실과 중공사의 전면면적과의 상관관계를 curve fitting을 통하여 유도하였고 유도되어진 관계식을 이용하여 관내에 삽입되는 중공사 개수의 변화에 따른 압력손실을 예측하였다 그리고 실험을 통하여 예측되어진 값과 비교 검토하여 유사성을 찾고자 하였다. 실험결과 40%글리세롤 용액에서의 압력손실과 혈액에서의 압력손실과 마찰계수는 유사한 결과를 보였다. 이 실험에서 VIVLAD의 압력손실을 측정하는데 40%글리세롤 용액이 이용될 수 있음을 보였다 또한 장치 내에서의 압력손실과 마찰계수에 대한 관계식을 중공사 충진율의 함수로 관계식을 유도할 수 있었으며. 관계식에 의하여 압력손실을 예측할 수 있었다. 또한. 실험에 의한 압력손실과 비교하였을 때 유사한 경향성을 보여 줌으로써 압력손실 예측의 신뢰성을 얻을 수 있었다. 이와 같은 연구결과는 VIVLAD를 설계하는데 유용한 자료가 될 것이다.

Xanthomonas sp. EPS-1이 생산하는 다당류의 리올로지 특성 (Rheological Properties of Exopolysaccharide Produced by Xanthomonas sp. EPS-1)

  • 손봉수;박석규;강신권;이상원;성낙계
    • 한국미생물·생명공학회지
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    • 제23권3호
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    • pp.269-274
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    • 1995
  • For the screening of a new functional exopolysaccharide, sugar composition and rheological properties of exopolysaccharide produced from Xanthomonas sp. EPS-1 were investigated. The average molecular weight of exopolysaccharide was determined to be approximately 2.l $\times$ 10$^{6}$ dalton. The new exopolysaccharide EPS-1 was composed of mannose, glucose, galactose and gluco- samine. IR analysis showed that the exopolysaccharide EPS-1 was assumed to be polymer with carbohydrates. NMR analysis showed that exopolysaccharide EPS-1 was presumed to be 4 units of sugar and trace of CH$_{3}$ group. Exopolysaccharide EPS-1 solution showed a characteristic of non-Newtonian fluid properties. At the concentration of 1.0%, the consistency index and the flow behavior index were shown at 10.8352 poise-sec and 0.4419, respectively. All dispersions were pseudoplastic fluids described accurately by Power-law model. Exopolysaccharide EPS-1 was highly viscous at low concentration, with good stability over a wide range of pH 5 to 13. The excellent compatibility of exopolysaccharide EPS-1 was represented with salts such as sodium chloride.

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인젝터 형상 변화에 따른 Gel 추진제의 유동 특성 연구 (Study of Flow Characteristics of Gel Propellant through Various Injector Geometries)

  • 오정수;전두성;최상태;김덕윤;최양호;이정혁;문희장
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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    • pp.300-303
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    • 2010
  • 다양한 형상의 인젝터 내부 젤 추진제 유동을 수치적으로 연구하였다. 모사 젤 추진제의 유변학적물성치를 측정하고 plain-orifice, chamfered-orifice 및 venturi 형상 인젝터의 유동 특성을 분석하였다. Plain-orifice 및 chamfered-orifice 인젝터의 경우 하류방향으로 유동이 진행할수록 점도가 높아지는 특성이 나타났으며 Venturi 형상의 경우 인젝터 내부 유동에서 낮은 점도가 지속적으로 유지됨을 알 수 있었다. Reynolds 수가 증가할수록 이러한 경향이 뚜렷하게 나타나는 것이 확인되었다.

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U-자형 덕트에서의 $Al_2O_3$ 나노 입자를 포함한 모사 Gel 추진제의 유동 특성 수치해석 (Flow Simulation of Simulant Gel Propellant with $Al_2O_3$ Nano Particles in A U-Type Duct)

  • 오정수;박지훈;장석필;문희장
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2010년도 제34회 춘계학술대회논문집
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    • pp.377-382
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    • 2010
  • 젤 추진제와 유변학적 특성이 유사한 모사 젤 추진제를 물, Carbopol 941, NaOH 농축액을 혼합하여 제작하였고, $Al_2O_3$ 나노 입자를 첨가하여 점도 특성을 비교하였다. 두 가지 모사 추진제의 물성치를 바탕으로 곡관 덕트 내에서의 유동특성을 수치모사하여 해석하였고 덕트에 Dean vortices가 발생하는 임계 Dean 수를 도출하였다. 젤-나노 추진제의 경우 비록 높은 겉보기 점성계수를 가지나 젤 추진제와 비교시 같은 범위의 임계 Dean 수가 도출되었다. 이는 Fellouah et al.[1]이 제시한 바와 같이 비슷한 값의 Power law 지수에 기인하는 것으로 판단된다.

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Metarrhizium anisopliae (Metschn.) Sorok이 생산하는 Biopolymer YU-122의 물리, 화학적 특성 (Properties of Biopolymer YU-122 from Metarrhizium anisopliae (Metschn.) Sorok)

  • 최용석;옥승호;유주현;배동훈
    • 한국식품과학회지
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    • 제29권1호
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    • pp.138-144
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    • 1997
  • 토양으로부터 분리한 Metarrhizium anisopliae (Metschn.) Sorok이 생산하는 biopolymer YU-122의 물리, 화학적 특성을 알아보고, 그의 식품 및 생물산업에의 응용 가능성을 검토하여보았다. Biopolymer YU-l22의 flow behavior index (n)는 0.173으로서 pseudoplastic한 non-Newtonian용액 특성을 보였으며, 농도, 온도 및 pH의 변화에 따른 점도의 변화를 검토한 결과 0.3% 이상의 농도에서부터 농도의 증가에 따라 급격한 점도의 증가를 나타냈으며, $60^{\circ}C$, pH 11.0까지 점도의 변화 없이 안정한 성질을 갖는 것으로 나타났다. 또한 기존에 보고된 다른 polymer와는 달리 $NaCl,\;CaCl_2$ 등의 무기염의 첨가에 대하여서도 점도의 변화를 나타내지 않았다. Metarrhizium anisopliae (Metschn.) Sorok이 생산하는 biopolymer YU-122의 산업적 응용성을 검토하기 위하여 유화안정제로서의 성질 및 film 형성능, 해빙시간에 미치는 영향 등을 검토한 결과 옥수수유를 사용한 경우 xanthan gum보다 4배인 120시간동안 유화효과를 나타내었다. 또한 xanthan gum보다 우수한 film 향성능을 나타내었으며, 1% biopolymer YU-122용액에서 해빙시간이 3배까지 연장되어 해빙에 미치는 영향도 매우 우수한 것으로 나타났다.

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