• 제목/요약/키워드: Solidification theory

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이성분 혼합액의 방향성 응고에서 자연 대류 (Natural Convection During Directional Solidification of a Binary Mixture)

  • 황인국;최창균
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제47권2호
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    • pp.174-178
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    • 2009
  • 이성분 혼합물의 응고중에 수지상 결정으로 이루어진 mush 층이 형성될 수 있다. 본 연구진이 개발한 전파이론으로 mush 층에서 성분적 대류의 발생을 해석하였다. Emms와 Fowler의 모델로부터 유도한 자기유사 안정성 방정식을 사용하여 대류 발생에 대한 임계 Rayleigh 수를 수치방법으로 계산하였다. 과열량이 아주 크거나 mush 층의 성장률이 아주 작은 극한의 경우에 본 연구 결과는 준정적 안정성 해석 결과와 같아진다.

On Compositional Convection in Near-Eutectic Solidification System Cooled from a Bottom Boundary

  • Hwang, In Gook
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제55권6호
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    • pp.868-873
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    • 2017
  • Natural convection is driven by the compositional buoyancy in solidification of a binary melt. The stabilities of convection in a growing mushy layer were analyzed here in the time-dependent solidification system of a near-eutectic melt cooled impulsively from below. The linear stability equations were transformed to self-similar forms by using the depth of the mushy layer as a length scale. In the liquid layer the stability equations are based on the propagation theory and the thermal buoyancy is neglected. The critical Rayleigh number for the mushy layer increases with decreasing the Stefan number and the Prandtl number. The critical conditions for solidification of aqueous ammonium chloride solution are discussed and compared with the results of the previous model for the liquid layer.

염화암모늄 수용액 응고시에 Mush 층에서 성분적 대류의 선형안정성 (Linear Stability of Compositional Convection in a Mushy Layer during Solidification of Ammonium Chloride Solution)

  • 황인국
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제50권1호
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    • pp.61-65
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    • 2012
  • 이성분 용융액의 시간의존형 응고계에서 mush 층의 대류발생을 선형 안정성 이론으로 해석하였다. 본 연구에서는 근공융물 mush 층을 다공성 블록으로 가정한 단순화된 모델에 전파이론을 적용하여 대류발생 임계조건을 구하였다. 본 연구 모델에서는 기존의 실험결과 및 mush층 위의 액체층을 포함하여 고려한 이론적 연구의 결과보다 더 높은 임계 Rayleigh 수가 얻어졌다. mush 층의 윗 경계면에 일정압력(투과)조건을 적용하는 경우가 비투과조건에 비해 임계 Rayleigh 수를 더 작게 하며 염화암모늄 수용액의 응고실험결과와 더 근접한 것으로 조사되었다.

역확산을 고려한 이원합금의 비평형 수지상응고 해석 (Analysis on the non-equilibrium dendritic solidification of a binary alloy with back diffusion)

  • 정재동;유호선;이준식
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제20권10호
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    • pp.3361-3370
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    • 1996
  • Micro-Macro approach is conducted for the mixture solidification to handle the closely linked phenomena of microscopic solute redistribution and macroscopic solidification behavior. For this purpose, present work combines the efficiency of mixture theory for macro part and the capability of microscopic analysis of two-phase model for micro part. The micro part of present study is verified by comparison with experiment of Al-4.9 mass% Cu alloy. The effect of back diffusion on the macroscopic variables such as temperature and liquid concentration, is appreciable. The effect, however, is considerable on the mixture concentration and eutectic fraction which are indices of macro and micro segregation, respectively. According to the diffusion time, the behavior near the cooling wall where relatively rapid solidification permits short solutal diffusion time, approaches Scheil equation limit and inner part approaches lever rule limit.

분무된 금속액적의 급속응고과정에 관한 열전달 해석 (Heat Transfer Analysis on the Rapid Solidification Process of Atomized Metal Droplets)

  • 안종선;박병규;안상호
    • 대한기계학회논문집
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    • 제18권9호
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    • pp.2404-2412
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    • 1994
  • A mathematical model has been developed for predicting kinematic, thermal, and solidification histories of atomized droplets during flight. Liquid droplet convective cooling, recalescence, equilibrium-state solidification, and solid-phase cooling were taken into account in the analysis of the solidification process. The spherical shell model was adopted where the heterogeneous nucleation is initiated from the whole surface of a droplet. The growth rate of the solid-liquid interface was determined from the theory of crystal growth kinetics with undercooling caused by the rapid solidification. The solid fraction after recalescence was obtained by using the integral method. The thermal responses of atomized droplets to gas velocity, particle size variation, and degree of undercooling were investigated through the parametric studies. It is possible to evaluate the solid fraction of the droplet according to flight distance and time in terms of a dimensionless parameter derived from the overall energy balance of the system. It is also found that the solid fraction at the end of recalescence is not dependent on the droplet size and nozzle exit velocity but on the degree of subcooling.

SL 광조형 공정에서 고전적층이론을 적용한 곡률 변형 예측 (Prediction of Curl Distortion using Classical Lamination Theory in Stereolithography)

  • 김기대;이재곤
    • 한국정밀공학회지
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    • 제22권11호
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    • pp.210-217
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    • 2005
  • A curl distortion induced by shrinkage during stereolithography polymerization process is analyzed with the classical lamination theory. Test parts of different layer thickness and part thickness are manufactured and their deformations are measured with CMM. Curl distortion is generated by the differential shrinkage of the layers, where the total shrinkage includes the shrinkages due to solidification and the change of temperature. It is shown that the curl distortion increases exponentially with decreasing the total thickness of the part, whose smaller layer thickness induces larger curl distortion. It is verified that only a part of the total shrinkage plays a role in generating the curl distortion.

합금응고과정에서 이중확산대류가 거시편석에 미치는 영향 (The Effects of Thermosolutal Convection on Macrosegregation during Alloy Solidification)

  • 이균호;목진호;이진호
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제25권10호
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    • pp.1337-1345
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    • 2001
  • Numerical investigation is made to study the effects of thermosolutal convection on the formation of macrosegregation in a Pb-Sn alloy solidification process in a two dimensional confined rectangluar mold. The basic equations are sovled using the Contrinum Model theory with the SIMPE algorithm during the solidification process. In addition, to track the liquid-solid interface with time variations, the moving boundary condition was adopted and moving irregular interface shapes were treated with the time-dependent, boundary-fitted coordinate system. As the temperature reduces from the liquidus to the solidus, the liquid concentration of Sn, the lighter constituent, increases. Then the buoyancy-driven flow due to temperature and liquid composition gradients occurs in the mushy region and forms the complicated macrosegregation maps. belated to this phenomena, effects on the macrosegregation formation depending on the cooling condition and gravity values are examined.

일정한 응고속도를 갖는 2성분 응고에서 조성 대류의 특성 및 안정성 (Characteristics and Stability of Compositional Convection in Binary Solidification with a Constant Solidification Velocity)

  • 황인국
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제52권2호
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    • pp.199-204
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    • 2014
  • 2성분 응고계에서 다공성 mush 층에서의 조성 대류는 생성되는 제품의 질에 영향을 준다. 본 연구에서는 일정한 속도로 응고되는 mush 층을 고려하였다. 선형 안정성 이론을 사용하여 mush 층에 대한 교란방정식을 유도하였고, 기본상태 온도장과 mush 층에서 기공률의 분포를 수치해법으로 조사하였다. 과열량이 클 때 mush 층의 두께는 열경계층의 두께에 비해 상대적으로 작았다. 과열량이 감소함에 따라 mush 층의 두께를 기준으로 한 Rayleigh 수는 증가하였고, mush 층은 조성 대류에 대해 안정해졌다. mush 층의 윗면에 등온조건을 적용한 경우보다 온도 및 열속의 연속조건을 액체-mush 계면에 적용한 경우에 임계 Rayleigh 수가 더 작게 얻어졌다.

액상화된 모래지반의 과잉간극수압 소산모델 개발 (Development of Dissipation Model of Excess Pore Pressure in Liquefied Sand Ground)

  • 김성렬;황재익;고혼임;김명모
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제23권10호
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    • pp.13-22
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    • 2007
  • 최근 액상화 이후의 구조물 거동에 관심이 높아지면서, 액상화 지반의 과잉간극수압 소산에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 연구에서는 포화된 수평모래지반에 대한 원심모형실험을 수행하여 액상화 이후의 과잉간극수압 소산거동을 계측하고 계측결과를 바탕으로 견고화층의 비선형적인 두께 변화에 대한 예측모델을 제안하였다. 기존의 침강이론과 압밀이론에 이 예측모델을 결합함으로써 과잉간극수압 소산을 모델링하는 새로운 소산 예측모델을 개발하였다. 개발된 소산모델은 원심모형실험 결과와 비교하여 견고층 두께 증가와 과잉간극수압 소산양상을 잘 모사하는 것으로 나타났다.