As a carrier of malaria and sneak of blood, mosquitoes are an unpleasant insect. However, there are several unknown natural secretes related with mosquitoes. Among them, we focused on the blood sucking process of a female mosquito. The main objective of this study is to understand the mosquito's blood sucking mechanism that can be used to resolve the problem encountered in the injection or transport of infinitesimal biological fluids in a micro-chip. At first, the velocity fields of blood-sucking flow in a proboscis were measured using a micro-particle image velocimetry (PIV) technique. The velocity signals of flow in the proboscis show periodic variation. This seems to be resulted from the beating of the pharyngeal pump which works as driving power. To analyze the pumping mechanism, the temporal variation of the pharyngeal pump was visualized using the synchrotron X-ray micro-imaging technique. The volume variation was estimated by the help of digital image processing techniques. Once the main mechanism of blood sucking process was found, a effective micro-pumping system with high efficiency would be developed in near future.
We present a finite difference solution for electrokinetic flow in rectangular microchannels encompassing Navier's fluid slip phenomena. The externally applied body force originated from between the nonlinear Poisson-Boltzmann field around the channel wall and the flow-induced electric field is employed in the equation of motion. The basic principle of net current conservation is applied in the ion transport. The effects of the slip length and the long-range repulsion upon the velocity profile are examined in conjunction with the friction factor. It is evident that the fluid slip counteracts the effect by the electric double layer and induces a larger flow rate. Particle streak imaging by fluorescent microscope and the data processing method developed ourselves are applied to straight channel designed to allow for flow visualization of dilute latex colloids underlying the condition of simple fluid. The reliability of the velocity profile determined by the flow imaging is justified by comparing with the finite difference solution. We recognized the behavior of fluid slip in velocity profiles at the hydrophobic surface of polydimethylsiloxane wall, from which the slip length was evaluated for different conditions.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.22
no.6
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pp.874-887
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1998
A 2-frame PTV (particle tracking velocimetry) system using the concept of match probability between two consequent image frames has been developed to obtain instantaneous velocity fields. The overall 2-frame PTV system including image pre-processing, tracking algorithm and post-processing routine was implemented to apply to real flows. The developed 2-frame PTV system has several advantages such as high recovery ratio of velocity vectors, low error ratio and small computational time compared with the conventional 4-frame PTV and the FFT-based cross-correlation PIV technique. The 2-frame PTV system was applied to a turbulent channel flow over a rectangular block to check its reliability and usefulness. Total 96 sequential image frames have been captured and processed to get both mean and fluctuating velocity vector fields over the recirculating region. The mean velocity and turbulent intensity profiles were well agreed with hte LDV measurements in the separated region behind the block. Time-averaged reattachment length is about 6.3 times of the block height.
Kim, Do-Hoon;Chu, Sang-Hyon;Ahn, Kyung-Hyun;Lee, Seung-Jong
Korea-Australia Rheology Journal
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v.11
no.3
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pp.233-240
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1999
In order to understand the flow behavior of Electrorheological (ER) fluid, dynamic simulation has been intensively performed for the last decade. When the shear flow is applied, it is easy to carry out the simulation with relatively small number of particles because of the periodic boundary condition. For the squeezing flow, however, it is not easy to apply the periodic boundary condition, and the number of particles needs to be increased to simulate the ER system more realistically. For this reason, the simulation of ER fluid under squeezing flow has been mostly performed with some representative chains or with the approximation that severely restricts the flow geometry to reduce the computational load. In this study, Message Passing Interface (MPI), which is one of the most widely-used parallel processing techniques, has been employed in a dynamic simulation of ER fluid under squeezing flow. As the number of particles used in the simulation could be increased significantly, full domain between the electrodes has been covered. The numerical treatment or the approximation used to reduce the computational load has been evaluated for its validity, and was found to be quite effective. As the number of particles is increased, the fluctuation of the normal stress becomes diminished and the prediction in general was found to be qualitatively In good agreement with the experimental results.
This paper analyzes the four game physics engines in terms of real time techniques. Real time physics is the technology that simplifies the physics-based simulation to apply for the real time applications such as game. Our study includes two commercial physics engines, Havok's Physics SDK and NVIDIA's PhysX SDK, and two open source projects, Open Dynamics Engine and Bullet physics engine. As a result, most of them covers rigid body dynamics and some include either deformable body simulation or fluids simulation, or both. For real time simulation, they adopt the simplified numerical methods, the effective in collision detection/response, and also use the parallel processing hardwares, i.e., multi core CPU, Physics processing unit(PPU), or graphics processing unit(GPU).
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.22
no.1
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pp.15-21
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2013
In this paper, a high-speed imaging and an image processing technique have been applied to detect the position of a meniscus as a function of time in the micro capillary flows. Two fluids with low and high viscosities, ethylene glycol and glycerin, were dropped into the entrance well of a circular capillary tube. The filling times of the meniscus in both cases of ethylene glycol and glycerin were compared with the theoretical models - Washburn model and its modified model based on Newman's dynamic contact angle equation. To evaluate the model coefficients of Newman's dynamic contact angle, time-varying contact angles under the capillary flows were measured using an image processing technique. By considering the dynamic contact angle, the estimated filling time from the modified Washburn model agrees well with the experimental data. Especially, for the lower-viscosity fluid, the consideration of dynamic contact angle is more significant than for the higher-viscosity fluid.
ISO 21029 cryogenic vessel is used to transport cryogenic fluids. High-manganese steel (High-Mn steel) is widely regarded as suitable for use at cryogenic temperatures. The conventional way of manufacturing an ellipsoidal vessel head involves incremental stretching, followed by a spinning process. In this study, an alternative method for forming an ellipsoidal vessel head was proposed. Finite element analysis (FEA) was used to theoretically examine the strain evolution during a multi-stage forming process, which involved progressive stretching, deep drawing, and spinning of High-Mn steel. The distribution of effective strain and strain components were analyzed at different regions of the formed part. The FEA results revealed that only normal strains were evident in the dished region of the vessel head due to the stretching process. However, the flange region experienced complex strain evolution during the subsequent deep drawing and spinning process.
Construction waste is known to include a large part of coarse and fine aggregates, which can be recirculated in the industry. Separating those aggregates economically from the waste has been thus considered to be one of the most important issues in this field. In particular, paste mixed in the waste causes significant complain from the inhabitants living near the place where waste-processing equipments are built and operated. In this study, we investigate the operational principle of a newly developed paste separator by using theoretical (in this first part) and CFD (in the second part) analysis. The separator consists of a rotor which turned out to play a significant role in separating those pastes from the aggregates. Under suitable assumptions regarding the air flow velocity as well as the particle velocity, we show that particles can be stagnant at the outlet of the roto channel for a wide range of parameter values, which allow the particles to get enough time to settle down via the gravitation. We also demonstrate such phenomenon by using a simple numerical simulation.
Kim, J.K.;Jang, K.J.;Kim, T.Y.;Cho, D.R.;Kim, S.D.;Choi, J.Y.
Journal of computational fluids engineering
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v.18
no.1
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pp.83-90
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2013
OpenMP is becoming more and more useful as a simple parallel processing paradigm on SMP (Shared Memory Multi-Processors) computing environment with the development of multi-core processors. However, very few data is available publically regarding the OpenMP performance in CFD (Computational Fluid Dynamics). In the present study a CFD test suite is prepared for the performance evaluation of OpenMP on various multi-core systems. The test suite is composed of two-dimensional numerical simulations for inviscid/viscous and reacting/non-reacting flows using three different levels of grid systems. One to five test runs were carried out on various systems from dual-core dual threads to 16-core 32-threads systems by changing the number of threads engaged for each test up to 80. The results exhibit some interesting results and the lessons learned from the tests would be quite helpful for the further use of OpenMP for CFD studies using multi-core processor systems.
Heat transfer augmentation based on the process intensification concept in heat exchangers and thermal reactors has received much attention in recent years, mainly due to energy efficiency and environmental considerations. The concept consists of the development of novel apparatuses and techniques that, compared to those commonly used today, are expected to bring dramatic improvements in manufacturing and processing, substantially decreasing equipment size, energy consumption, and ultimately resulting in cheaper, sustainable technologies. The objective of this paper was to investigate the heat transfer characteristics of tubular thermal reactor using static mixing technology. Glycerin and water were used as the test fluids and water was used as the heating source. The results for heat transfer rate were strongly influenced by tube geometry and flow conditions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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