• 한국항공우주학회지
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• 제30권5호
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• pp.32-40
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• 2002

희박상태나 극소장치에 관련된 기체운동을 해석하는 문제가 최근 중요한 연구주제로 부각되고 있다. 잘 알려진 DSMC와 더불어 모우멘트 기법, Chapman-Enskog 기법으로 분류되는 고차 비평형 유동 해석모델들이 이 문제에 적용되어 왔다. 본 연구에서는 Eu의 일반유체역학을 근간으로 이원자 기체에 관한 고차 해석모델을 개발하고자 한다. 회전 비평형 효과는 기체의 용적 점성계수에 관한 초과 수직응력을 고려하여 감안하였다. 개발된 계산모델을 일차원 충격파 내부구조와 단순 형상 외부의 희박 극초음속 유동장 해석에 적용하였다. 충격파 내부구조 및 전단유동 해석을 통해 회전 비평형에 의한 용적 점성계수 효과가 중요함을 확인하였다. 충격파 내부구조에 관한 이론적 예측이 실험과 잘 일치함도 확인하였다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 1998년도 추계 학술대회논문집
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• pp.71-77
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• 1998

In this study we calculated the flowfields around the axisymmetric bodies in the rarefied gas regime by using the DSMC. A flat-ended cylinder was selected as a representative axisymmetric body and the gas used for all calculations was nitrogen. With zero angle of attack, an increasingly rapid rise in density and the effect of shock waves near the flat-ended face were examined. And on the cylinder surface velocity slips and boundary layers could be observed in the results. Larsen-Borgnakke model was used for the energy redistribution in inelastic collisions. And by considering all internal energy modes, the distributions of translational, rotational and vibrational temperatures were plotted. The calculations were peformed for various Knudsen numbers, Especially the rotational temperatures calculated for a case were compared with the experimental results. And the simulation results show good agreements with the experimental ones.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2003년도 춘계학술대회
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• pp.2101-2104
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• 2003

Experimental investigations are performed for the rarefied gas flows in a disk-type drag pump (DTDP). The pump considered in this paper consists of grooved spiral channel on rotors and planar stators. The flow-metre method is adopted to calculate the pumping speed. Compression ratio and pumping speeds for the nitrogen gas are measured under the inlet pressure range of $0.001{\sim}4$ Torr. The maximum of compression ratio was about 3300 for three-stage DTDP, 1000 for two-stage and 100 for single-stage DTDP at zero throughput. The number of stage influences the pumping speed of DPDT

• 한국항공우주학회지
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• 제30권7호
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• pp.90-97
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• 2002

희박 상태 비행체 외부 및 추진장치 내부 유동이나 MEMS 장치의 기체유동은 높은 열적 비평형성으로 인해 벽면 슬립모델을 필요로 한다. 조절계수와 벽면속도 구배를 바탕으로 하는 Maxwell 조건이 주로 사용되어 왔지만, 조절계수를 자체적으로 정의할 수 없고, 일차 미분 형태로 인해 실제 적용시 수치적 관점에서 효율적이지 못한 어려움이 있었다. 본 연구에서는 이 문제를 해결하고자 Langmuir의 벽면-기체입자 흡착이론을 이용한다. 벽면온도, 벽면-기체입자간 물리적 힘의 함수인 조절계수를 유도하고, 입자형태의 차이를 감안할 수 있는 물리적 슬립모델을 개발하여 기존 Maxwell 모델과 비교하였다. 또한 내부, 외부, 열유체 유동에 관한 슬립모델의 해석적 해를 실험값과 비교하여 그 유용성을 확인하였다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제19권3호
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• pp.77-84
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• 2014

The lattice Boltzmann (LB) method has been used to simulate rarefied gas flows in a micro-system as an alternative tool. However, previous results were mainly focused on a simple geometry with flat walls because the LB method is modeled on uniform Cartesian lattices. When previous boundary conditions for the microflows are applied to curved walls, the use of them requires approximation of the curved boundary by a series of stair steps, and introduces additional errors. For macroflows, no-slip curved wall boundary treatments have been developed remarkably in order to overcome these limits. However, the investigations for the slip curved wall boundary have rarely been performed for microflows. In this work, a curved boundary treatment of the LB method for a slip flow has been introduced. The results of the LB method for 2D microchannel and 3D microtube flows are in excellent agreement with the analytical solutions.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 유체기계공업학회 2006년 제4회 한국유체공학학술대회 논문집
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• pp.493-496
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• 2006

Rarefied gas flows through two-dimensional micro channels are studied numerically for the performance optimization of a nanomembrane-based Knudsen compressor. The effects of the wall temperature distributions on the thermal transpiration flow patterns are examined. The flow has a pumping effect, and the mass flow rates through the channel are calculated. The results show that a steady one-way flow is induced for a wide range of the Knudsen number. The DSMC(direct simulation Monte Carlo) method with VHS(variable hard sphere) model and NTC(no time counter) techniques has been applied in this work to obtain numerical solutions.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제10권5호
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• pp.27-33
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• 2007

Rarefied gas flows through two-dimensional micro channels are studied numerically for the performance optimization of a nanomembrane-based Knudsen compressor. The effects of the wall temperature distributions on the thermal transpiration flow patterns are examined. The flow has a pumping effect, and the mass flow rates through the channel are calculated. The results show that a steady one-way flow is induced for a wide range of the Knudsen number. The DSMC(direct simulation Monte Carlo) method with VHS(variable hard sphere) model and NTC(no time counter) techniques has been applied in this work to obtain numerical solutions. A critical element that drives Knudsen compressor Is the thermal transpiration membrane. The membranes are based on aerosol or machined aerogel. The aerogel is modeled as a single micro flow channel.

• 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.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권2호
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• pp.1-9
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• 2003

본 연구에서는 비정렬 격자를 이용한 병렬화된 3차원 직접모사법을 개발하였다. 모사 입자의 추적에는 선형 형상 함수를 3차원으로 확장하여 적용하였다. 프로그램에서는 효율적인 병렬계산을 위하여 모사 입자의 수에 기초한 영역 재분할 방식을 이용하여 프로세서간의 작업 균형을 유지하였다. 밀도 차가 큰 두 개 이상의 유동이 동시에 존재할 경우를 효과적으로 모사하기 위해서 입자에 가중치를 적용하는 기법을 도입하였다. 프로그램의 검증을 위해서 3차원 삼각 날개 유동을 해석하여 실험치나 다른 계산 결과와 비교하였다. 또한 고도 100km의 희박한 환경헤서 우주발사체 탑재부 주의 유동을 해석하여 노즐 전방으로 고온의 풀룸이 역류하여 비행체 표면에 영향을 미칠 수 있는 가능성을 타진하였다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제1권1호
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• pp.142-149
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• 1996

이차원 노즐을 통하여 저밀도 환경으로 팽창하는 희박류의 분석에 있어서 불연속좌표법과 결합된 유한차분법(finite-difference method coupled with the discrete-ordinate method, FDDO)과 직접모사법(direct-simulation Monte-Carlo method, DSMC)이 비교되었다. FDDO를 이용한 분석에서는 충돌적분모델을 도입하여 간단해진 볼츠만식(Boltzmann equation)이 불연속좌표법을 이용하여 물리적 공간에서는 연속이나 분자속도 공간에서는 불연속좌표로 표시되는 편미분방정식군으로 변환되어 유한차분법에의하여 수치해석 되었다. 직접모사법에서는 분자모델로 가변강구모델(variable hard sphere model, VHS)이, 충돌샘플링모델로는 비시계수법(no time counter method, NTC)이 채택되었다. 전혀 다른 두 가지 방법에 의한 노즐 내부에서의 유체흐름 해석결과는 매우 잘 일치하였으며, 노즐 외부의 plume 영역에서는 FDDO에 의한 해석결과가 직접모사법에 의한 해석결과에 비하여 약간 느린 팽창을 보였다.