• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2012년도 제38회 춘계학술대회논문집
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• pp.350-355
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• 2012

최근 다양한 공학 응용 분야에 Micro Shock Tube의 중요성이 커지고 있다. Pharma Ballistic 기술은 기존의 약물주입방법과 달리 약물입자를 가속하여 피부로 침투시키기 위해 Micro Shock Tube를 적용하는 기술 중 하나이다. 그러나 이러한 장치의 효율적인 설계를 위해서는 Micro Shock Tube 내부유동과 충격특성에 대한 상세한 지식을 필요로 한다. 경계층과 같은 많은 요소들 때문에 Micro Shock Tube 내부의 낮은 Reynolds Number와 높은 Knudsen Number가 형성되며, 이 때의 충격파 전파는 기존의 Macro Shock Tube와 상이하게 나타난다. 본 연구에서는 Micro Shock Tube에서의 충격파 전파와 유동특성을 조사하기 위해 직경 3mm의 Micro Shock Tube를 이용하여 실험을 수행하였으며, 압력은 저압관의 세 지점에서 측정되었다. 충격파 속도와 같은 다른 변수들의 실험값으로부터 충격파 강도를 찾고 충격파 선도를 나타내었다.

• 한국추진공학회지
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• 제17권3호
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• pp.37-46
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• 2013

최근, micro shock tube는 Micro combustion, Micro propulsion, Particle delivery systems 등과 같은 다양한 공학응용분야에서 사용 되고 있다. Micro shock tube 에서 일어나는 유동 특성은 아주 작은 레이놀즈수 와 높은 누센수의 영향으로 인해 잘 알려진 기존의 macro shock tube 유동 특성과 상당한 차이가 나타난다. 또한 기존의 많은 shock tube의 순간적 과정으로 간주되는 격막파막 과정은 micro shock tube의 격막 근처의 유동장과 충격파 형성을 결정하는 중요한 요인이 될 것이다. 본 논문에서는 micro shock tube를 모사하기 위해 축 대칭, Maxwell's 슬립속도 조건과 온도 변화 경계 조건을 적용하여 수치 해석을 수행 하였다. 또한 유동장과 충격파 형성에 대한 유한 파막 과정의 영향을 자세히 조사 하였고, 결과로부터 충격파 강도는 micro shock tube를 통해 전파됨에 따라 급격히 감소하였다.

• 한국가시화정보학회지
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• 제10권1호
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• pp.40-46
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• 2012

Recently micro shock tube is extensively being used in many diverse fields of engineering applications but the detailed flow physics involved in it is hardly known due to high Knudsen number and strong compressibility effects. Unlike the macro shock tube, the surface area to volume ratio for a micro shock tube is very large. This unique effect brings many complexities into the flow physics that makes the micro shock tube different compared with the macro shock tube. In micro shock tube, the inter- molecular forces of working gas can play an important role in specifying the flow characteristics of the unsteady shock wave flow which is essentially generated in all kinds of shock tubes. In the present study, a CFD method was used to predict and visualize the unsteady shock wave flows using the unsteady compressible Navier-Stokes equations, furnished with the no-slip and slip wall boundary conditions. Maxwell's slip equations were used to mathematically model the shock movement at high Knudsen number. The present CFD results show that the propagation speed of the shock wave is directly proportional to the initial pressure and diameter of micro shock tube.

• 한국추진공학회지
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• 제16권5호
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• pp.74-80
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• 2012

최근 Micro Combution, Micro Propulsion, Particle Delivery Systems 등 다양한 공학 응용 분야에서 Micro Shock Tube의 중요성이 커지고 있다. 그러나 여러 분야에 Micro Shock Tube를 효율적으로 적용하기 위해서는 관내유동과 충격특성에 대한 상세한 지식을 필요로 한다. 경계층과 같은 많은 요소들 때문에 Micro Shock Tube 내부의 낮은 Reynolds Number와 높은 Knudsen Number가 형성되며, 이때의 충격파 전파는 기존의 Macro Shock Tube와 상이하게 나타난다. 본 연구에서는 Micro Shock Tube에서의 충격파 전파와 유동특성을 조사하기 위해 직경 3 mm와 6 mm의 두 가지 Micro Shock Tube를 이용하여 실험을 수행하였으며, 압력은 고압관의 파막압력과 저압관의 세 지점에서 측정되었다. 충격파 속도와 같은 다른 변수들의 실험값으로부터 충격파 강도를 찾고 충격파 선도를 나타내었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.178-181
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• 2011

Recently, micro shock tube is being extensively used in various fields of engineering applications. The flow characteristics occurring in the micro shock tube may be significantly different from that of conventional macro shock tube due to very low Reynolds number and Knudsen number effects which are, in general, manifested in such flows of rarefied gas, solid-gas two-phase, etc. In these situations, Navier-Stokes equations cannot properly predict the micro shock tube flow. In the present study, a two-dimensional CFD method has been applied to simulate the micro shock tube, with slip velocity and temperature jump boundary conditions. The effects of wall thermal conditions on the unsteady flow in the micro shock tube were also investigated. The unsteady behaviors of shock wave and contact discontinuity were, in detail, analyzed. The results obtained show much more attenuation of shock wave, compared with macro-shock tubes.

• 한국추진공학회지
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• 제17권5호
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• pp.54-59
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• 2013

현재 Micro Shock Tube는 다양한 공학응용분야에 적용되고 있으며, 특히 우주항공 및 연소기술 그리고 약물전달 등의 분야에서 광범위한 잠재력을 가진 장치 중 하나이다. 그러나 Micro Shock Tube에서의 유동 특성은 작은 직경으로 인해 형성되는 매우 낮은 Reynolds Number와 높은 Knudsen Number의 영향으로 일반적으로 잘 알려진 Macro Shock Tube의 유동 특성과 상이하게 나타난다. 본 연구에서는 이러한 Micro Shock Tube의 유동 특성을 상세히 연구하기 위해 직경이 다른 두 가지 Micro Shock Tube의 실험을 수행하였다. 충격파 전파를 측정하기 위해 고압관의 파막압력 그리고 저압관의 세 지점에 센서를 설치하여 압력을 측정하고 분석하였다. 본 연구로부터, 동일한 파막압력에서 Micro Shock Tube 직경의 증가에 따라 충격파 전파속도가 증가하였고, 반사파의 영향도 더 크게 받았다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2012년도 제38회 춘계학술대회논문집
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• pp.309-317
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• 2012

Recent years have witnessed the use of micro shock tube in various engineering applications like micro combustion, micro propulsion, particle delivery systems etc. The flow characteristics occurring in the micro shock tube shows a considerable deviation from that of well established conventional macro shock tube due to very low Reynolds number and high Knudsen number effects. Also the diaphragm rupture process, which is considered to be instantaneous process in many of the conventional shock tubes, will be crucial for micro shock tubes in determining the near diaphragm flow field and shock formation. In the present study, an axi-symmetric CFD method has been applied to simulate the micro shock tube, with Maxwell's slip velocity and temperature jump boundary conditions. The effects of finite diaphragm rupture process on the flow field and the shock formation was investigated, in detail. The results show that the shock strength attenuates rapidly as it propagates through micro shock tubes.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권9호
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• pp.615-622
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• 2017

충격파관에서 발생하는 충격파는 저압관단으로 전파하며, 관단에서 반사한다. 반사 충격파와 경계층의 간섭으로 반사 충격파에 분지가 발생하게 되고, 분지한 반사 충격파는 접촉면과 간섭하며, shock train이 발생하게 된다. 그러나 충격파관에서 발생하는 shock train 현상에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 2차원 축대칭 충격파관을 사용하여 비정상, 압축성 Navier-Stokes 방정식을 적용한 수치해석을 수행하였으며, shock train의 상세한 특성을 조사하기 위하여, 고정된 압력비에서 충격파관의 길이 및 직경을 변화시켰다.

• 한국가시화정보학회지
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• 제10권2호
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• pp.32-38
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• 2012

In recent years a unique drug delivery system named as the transdermal drug delivery system has been developed which can deliver drug particles to the human skin without using any external needle. The solid drug particles are accelerated by means of high speed gas flow through a shock tube imparting enough momentum so that particles can penetrate through the outer layer of the skin. Different systems have been tried and tested in order to make it more convenient for clinical use. One of them is the contoured shock tube system (CST). The contoured shock tube consists of a classical shock tube connected with a correctly expanded supersonic nozzle. A set of bursting membrane are placed upstream of the nozzle section which retains the drug particle as well as initiates the gas flow (act as a diaphragm in a shock tube). The key feature of the CST system is it can deliver particles with a controllable velocity and spatial distribution. The flow dynamics of the contoured shock tube is analyzed numerically using computational fluid dynamics (CFD). To validate the numerical approach pressure histories in different sections on the CST are compared with the experimental results. The key features of the flow field have been studied and analyzed in details. To investigate the performance of the CST system flow behavior through the shock tube under different operating conditions are also observed.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권5호
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• pp.385-390
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• 2015

Micro shock tube에서 발생하는 비정상파 거동을 실험적으로 조사 하기위해 파막 실험을 수행하였다. 실험은 스테인리스 재질의 micro shock tube를 사용하였으며, 총 8개의 압력센서를 설치하여, 충격파관에서 발생하는 충격파 및 팽창파를 측정하였다. 초기 압력비는 6.3에서 30.5까지 변화시켰으며, 관의 직경은 3mm와 6mm로 하였다. 그리고 두 가지 재질의 격막을 사용하여 격막 조건을 다양하게 실험을 수행하였다. 그 결과로부터 초기 압력비 및 관 직경의 증가에 따라 관내에서 발생되는 충격파 강도는 커지며, 가장 얇은 재질의 격막 조건에서 가장 큰 충격파 강도가 발생했다. 그리고 충격파 감쇠는 관의 직경에 가장 큰 영향을 받았다.