• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2002년도 학술대회지
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• pp.491-494
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• 2002

To assess the electrostatic interaction of surfaces at the triple contact line, the electrostatic field is analyzed by using the finite element method. The Helmholtz free energy is used as a functional which should be minimized under an equilibrium condition. The numerical results are compared with the nonlinear analytical solution for a two-dimensional charged interface and linear solution for a wedge shaped geometry, which shows fairly good agreement. The method is applied to the analysis of electrostatic influence on the contact angle on a charged substrate. The excess free energy found to increase drastically as the contact angle approaches to zero. This excess free energy Plays an opposite role to the Primary electrocapillary effect, as the contact angle gets smaller. This enables an alternative explanation for the contact-angle saturation phenomenon occurring in electrical control of surface tension and contact angle.

• 한국가시화정보학회지
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• 제16권2호
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• pp.16-22
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• 2018

This study investigates dynamic wetting behaviors of a water droplet placed on surfaces with different wettability and nano-structures. Hydrophobic and hydrophilic properties on as-received silicon wafers were prepared by fabricating thin films of hydrophobic polymer and hydrophilic nanoparticles via layer-by-layer coating. Dynamic advancing contact angle of droplets on the prepared surfaces was measured at various moving velocities of triple contact line with a high-speed video camera. As advancing velocity of triple contact line increased, dynamic advancing contact angle on the as-received silicon and hydrophobic surfaces sharply increased up to $80^{\circ}$ in the range of order of mm/sec whereas the SiO2 nanoparticle-coated hydrophilic surface maintained low contact angles of about $30^{\circ}$ and then it gradually increased in the velocity range of order of hundred mm/sec. The improved dynamic wetting ability observed on the nanostructured hydrophilic surface can benefit the performance of various phase-change heat transfer phenomena under forced convective flow.

• 한국가시화정보학회지
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• 제18권3호
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• pp.116-121
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• 2020

In this study, a single-phase analysis of droplet slug with different contact angles was performed based on the visualization of experimental results. Droplet slug - flowing between gases in a hydrophobic mini channel - moves with a triple contact line without a gas liquid film on the wall. The results show that the rotational flow inside the droplet occurred; this was compared and verified with the results of two-phase analysis. The pressure field shows pressure rise at the front and rear ends. The effective length - the section that satisfies the laminar flow condition - became shorter as the droplet velocity increased. The Choi's correlation for the effective length agrees with this analysis results with a slight difference. This difference is judged as the difference in the contact angle of the slug model.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권7호
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• pp.619-624
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• 2014

나노 구조가 형성된 열전달 표면에서 유체의 비등 시 임계 열유속 값이 나노 구조가 없는 표면보다 현저히 증가한다는 것은 잘 알려진 사실이다. 다수의 물리적 메커니즘들이 이러한 나노 구조에서의 임계 열유속 증진 현상을 설명하기 위해 제안되어 왔다. 하지만 지금까지 대부분의 연구들은 정성적인 결과를 제시해 왔으며, 이러한 현상을 일반적으로 설명할 수 있는 이론은 아직 확립되지 않았다. 본 연구에서는 나노 구조가 형성된 표면에서의 임계 열유속 증진에 관한 정량적인 메커니즘을 증기 반동력 및 표면 접착력에 기초하여 제안하고자 한다. 특히, 본 연구에서는 임계 열유속 증진 현상을 표면에 형성된 나노 구조로 인한 액체, 증기, 고체의 삼중선 길이의 증가 및 나노 구조와 액체 사이의 접착력에 근거하여 설명하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제39권7호
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• pp.579-589
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• 2015

본 연구의 목적은 수직으로 강제 진동하는 소수성 표면 위에 놓인 액적의 유동 및 증발 특성을 이해하는 것이다. 액적의 공진주파수를 예측하기 위해서 Lamb과 Strani and Sabetta의 이론적 고유진동수식을 이용하였고, 실험값과 비교하여 보다 근접한 고유진동수 식에 대해 타당성을 검증하였다. 액적의 형상 및 내부 유동을 가시화하기 위해 초고속카메라, 초접사렌즈 그리고 연속광을 사용하여 진동하는 소수성 표면 위 액적의 유동 및 증발 특성을 확인하였다. 그 결과 각각의 모드에서 액적은 다양한 형상을 가졌으며, 각각의 액적 내부에서 복잡한 와류가 관찰되었다. 일반적으로, 유동흐름이 대칭축을 따라 위로 상승하여 액적상단에서 표면을 따라 접촉선부근으로 이동하였고, 2차, 4차 모드는 분기형, 6차, 8차 모드는 큰 타원형의 유동패턴을 갖는 것을 확인하였다. 여러 가지 모드 중 4차 모드에서 가장 빠른 유동속도를 가졌으며, 다음은 8, 6, 2차 모드 순서였다. 네 가지 진동 모드에서의 증발률은 4, 8, 6, 2차 모드 순서로 빨랐으며, 각각의 공진에서는 그 주위 주파수 영역보다 빠른 증발률을 보였다. 마지막으로 진동을 이용한 액적의 증발은 4차 모드에서 진행되어야 보다 효율적인 진동 증발을 유도할 수 있다.