• Korea-Australia Rheology Journal
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• 제12권3_4호
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• pp.165-173
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• 2000

Three-dimensional numerical simulation of isothermal/nonisothermal coextrusion process of two immiscible polymers through a rectangular channel has been done using the finite element method. The encapsulation phenomenon with the less viscous layer encapsulating the more viscous layer was investigated with the generalized Newtonian fluids. The interface position around the symmetric plane obtained by numerical simulation nearly coincided with the one observed in experiments, but the degree of encapsulation was less than the one observed experimentally. Open boundary condition method was found to be applied to the simulation of nonisothermal coextrusion process, however, the results are not far from those using the fully developed boundary condition, because the temperature development along the downstream direction is very slow in the case of convection dominated flow. When the inlet velocity is increased, the interface profile does not change in isothermal flow, while it moves upward in nonisothermal situation. The degree of encapsulation decreases along the downstream direction in nonisothermal flow. When the inlet temperature increases compared to the wall temperature, the outlet interface moves downward and the degree of encapsulation increases. The difference of degree of encapsulation between the simulation and the experiments seems to arise from the viscoelastic effect of the materials. It was concluded that the nonisothermal effect alone does not explain the complex coextrusion process and the viscoelastic effect needs to be considered.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제10권10호
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• pp.451-455
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• 2010

수리학에서 다루는 유체 현상은 물과 공기의 경계면인 자유수면을 포함할 때가 많다. 수표면의 곡률이 작은 경우에는 정수압 가정이 적절하지만, 그렇지 않은 경우에는 비정수압 분포를 고려하여야 한다. 이와 같은 문제에서는 수심적분된 천수방정식이 아닌, 네비어-스토크스 방정식(Navier-Stokes equations)에 의존해야 할 때가 많다. 특성이 다른 두 유체, 예를 들면, 물과 공기, 물과 기름과 같이 섞이지 않는 두 유체의 모의를 위하여 본 연구에서는 널리 알려진 레블셑V 기법을, 고전적인 문제인 댐 파괴 문제의 모의에 적용하여 이를 실험결과, 기존 수치모델링 결과와 비교하고 효용성을 확인하였다.

• 한국표면공학회지
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• 제56권1호
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• pp.1-11
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• 2023

Lubricant-impregnated nanoporous surfaces (LIS), which is created by impregnating water-immiscible oil into nanoporous surface structure, have been explored considering wide range of application fields. Due to the lubricant impregnated in nanoporous structure, the surface shows extreme de-wetting with a high mobility of water droplets, so that various functionalities can be realized. The lubricant layer inhibits the contact of corrosive media to porous structure as well as metal substrate, thus the surface improves the corrosion resistance. The water on the surface freeze without any contact to solid porous structure, showing a low ice adhesion for de-icing an anti-icing. The extremely high mobility of water droplets on lubricant-impregnated porous surfaces also contributes the enhancement of condensation heat transfer as well as water harvesting from fog and moisture. Moreover, the bacteria adhesion on metal surface forming biofilms causing serious hygiene issues can be inhibited on the lubricantimpregnated surfaces. Despite of such superior functionalities, the lubricant-impregnated porous surface has a limitation of lubricant depletion by external flow of fluids. Therefore, extensive efforts to improve the durability of lubricant-impregnated surface are required for practical applications.

• 자원환경지질
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• 제27권4호
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• pp.345-361
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• 1994

Lens shaped titanomagnetite ore bodies in the Soyeonpyeong iron mine are embedded in amphibolites, which were intruded into Precambrian metasediments such as garnet-mica schist, marble, mica schist, and quartz schist. Mineral chemistry, K-Ar dating and hydrogen and oxygen stable isotopic analysis for the amphibolites and titanomagnetite ores were conducted to interpret petrogenesis of amphibolite and ore genesis of titanomagnetite iron ore deposits. Amphibolites of igneous origin have unusually high content of $TiO_2$, ranging from 0.94 to 6.39 wt.% with an average value of 4.05 wt.%. REE patterns of the different lithology of the amphibolite show the similar trend with an enrichment of LREE. Amphiboles of amphibolites are consist mainly of calcic amphiboles such as ferro-hornblende, tschermakite, ferroan pargasite, and ferroan pargasitic hornblende. K-Ar ages of hornblende from amphibolite and gneissic amphibolite were determined as $440.04{\pm}6.39Ma$ and $351.03{\pm}5.21Ma$, respectively. This indicates two metamorphic events of Paleozoic age in the Korean peninsula which are correlated with Altin orogeny in China. The titanomagnetite mineralization seems to have occurred before Cambrian age based on occurrence of orebodies and ages of host amphibolites. The Soyeonpyeong iron ores are composed mainly of titanomagnetite, ilmenite, and secondary minerals such as ilmenite and hercynite exsolved in titanomagnetite. The temperature and the oxygen fugacity estimated by the titanomagnetite-ilmenite geothermometer are $500{\sim}600^{\circ}C$ (ave. $550^{\circ}C$) and about $2{\pm}10^{-23}bar$, respectively. Hornblendes from ores and amphibolites which responsible for magnetite ore mineralization, have a relatively homogeneous isotopic composition ranging from +0.8 to +3.9 ‰ in ${\delta}^{18}O$ and from -87.8 to -113.3 ‰ in ${\delta}D$. The calculated oxygen and hydrogen isotopic compositions of the fluids which were in equilibrium with hornblende at $550^{\circ}C$, range from 2.8 to 5.9‰ in ${\delta}^{18}O_{H2O}$ and from -60.41 to -81.31 ‰ in ${\delta}D_{H2O}$. The ${\delta}^{18}O_{H2O}$ value of magnetite ore fluids are in between +6.4 to + 7.9 ‰. All of these values fall in the range of primary magmatic water. A slight oxygen shift means that $^{18}O$-depleted meteoric water be acted with basic fluids during immiscible processes between silicate and titaniferous oxide melt. Mineral chemistry, isotopic compositions, and occurences of amphibolites and orebodies, suggest that the titanomagnetite melt be separated immisciblely from the titaniferous basic magma.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.93-100
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• 2021

고정된 격자시스템에서 임의형상의 불투과 경계를 갖는 물체와 유체와 연성해석이 가능한 IB(Immersed Boundary)법이 개발 된 이후로 다양한 CFD 모델에서 IB법의 활용이 증가하고 있다. 기존의 IB법의 대부분은 구조물의 경계면에서 산정되는 유체력으로부터 수치적으로 경계조건을 만족시키는 directing-forcing법이나 구조물 내부에 가상셀을 위치시켜 보간을 통해 경계조건을 만족시키는 ghost-cell법들로 알고리즘이 복잡하다. 본 연구에서는 고정된 격자시스템에서 가동물체형 구조물 해석이 가능함과 더불어 3차원으로의 확장도 용이한 SIB(Simplified Immersed Boundary)법을 제안하였다. 본 연구에서 제안한 SIB법은 각 상(phase)의 밀도함수가 국소질량의 중심과 함께 이동하는 것으로 가정한 단일유체모델(one-field model for immiscible two-phase fluid)을 기초로 하였다. 또한 이동하는 고체상태의 구조물을 취급하기 위해 고체의 밀도함수를 이용한 체적가중평균법을 적용하고, 수치확산을 방지하기 위해 이류계산에는 CIP법을 적용하였다. 제안된 SIB법의 해석성능을 검토하기 위해 자유수면으로 낙하하는 물체에 대한 수치모의를 수행하였다. 수치해석결과는 자유수면으로 낙하하는 물체를 양호하게 재현하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제51권4호
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• pp.265-273
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• 2014

Wave-body interaction is simulated using a developed code based on the flux-difference splitting scheme for immiscible and incompressible fluids and the hybrid Cartesian/immersed boundary method. A free surface is captured as a moving contact discontinuity within a fluid domain and an approximated Riemann solver is used to estimate the inviscid flux across the discontinuity. Immersed boundary nodes are identified inside an instantaneous fluid domain near a moving body, then dependent variables are reconstructed at those immersed boundary nodes based on interpolation along local normal lines to the boundary. Free surface flows around an oscillating cylinder are simulated and the computed wave elevations are compared with other reported results. The generation of a solitary wave by a moving wave-maker is simulated and the time histories of wave elevations at two different points are compared with other results. The developed code is applied to simulate body motion of an elastically mounted circular cylinder as a solitary wave passes the body. The force acting on an elastically mounted cylinder is compared with the force acting on a fixed cylinder. Grid independency of the computed body motion is established based on a comparison of results using three different-size grids.

• 대한조선학회논문집
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• 제55권1호
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• pp.56-65
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• 2018

Pressure oscillation caused by the compressibility of entrapped air in dam break flow is analyzed using an open source code, which is a two-phase compressible code for non-isothermal immiscible fluids. Since compressible flows are computed based on a pressure-based method, the code can handle the equation of state of barotropic fluid, which is virtually incompressible. The computed time variation of pressure is compared with other experimental and computational results. The present result shows good agreements with other results until the air is entrapped. As the entrapped air bubbles pulsate, pressure oscillations are predicted and the pressure oscillations damp out quickly. Although the compressibility parameter of water has been varied for a wide range, it has no effects on the computed results, because the present equation of state for water is so close to that of incompressible fluid. Grid independency test for computed time variation of pressure shows that all results predict similar period of pressure oscillation and quick damping out of the oscillation, even though the amplitude of pressure oscillation is sensitive to the velocity field at the moment of the entrapping. It is observed that as pressure inside the entrapped air changes quickly, the pressure field in the neighboring water adjusts instantly, because the sound of speed is much higher in water. It is confirmed that the period of pressure oscillation is dominated by the added mass of neighboring water. It is found that the temperature oscillation of the entrapped air is critical to the quick damping out of the oscillations, due to the fact that the time averaged temperature inside the entrapped air is higher than that of surrounding water, which is almost constant.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권10호
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• pp.603-617
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• 2023

본 연구는 포말대 흐름의 난류특성에 대한 이해를 목표로 한다. 포말대 흐름을 재현하기 위해 이중 댐-붕괴 파랑생성법이 제시되었다. 기존 단일 댐-붕괴 실험과 비교하여 이중 댐-붕괴 실험은 두 개의 수문의 개방 시간을 조절하여 처오름과 처내림의 다양한 상호작용을 구현할 수 있다. 수치모형으로는 OpenFOAM의 overInterDyMFoam이 활용되었다. overInterDyMFoam은 밀도가 다른 두 유체(i.e., 공기, 물)의 경계면 추적기법과 동격자 및 중첩 격자 기법을 결합한 모형이다. 질량보존 및 운동량 방정식으로는 𝜅-𝜖 난류모형이 결합된 이차원 Reynolds-Averaged Navier-Stokes 모형이 채택되었다. 수치모형실험 결과는 수리모형실험의 수심 및 흐름 방향 유속 시계열과 비교하여 정확도가 검증되었다. 난류 운동 에너지 분포특성을 확인하여 각 흐름 단계(i.e., 처오름, 처내림, 흐름의 상호작용)의 난류 진화 특성을 고찰하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권5B호
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• pp.575-589
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• 2008

본 연구는 지진해일단파(tsunami bore) 혹은 조석단파(tidal bore)와 같은 단파의 동수역학적인 거동특성을 검토할 목적으로, 댐파괴류에서 단파의 형성과 동일한 방법, 즉 수조의 한쪽 끝단에 있는 고수위의 저수조(貯水槽) 게이트를 순간적으로 제거하는 방법으로 단파를 발생시킨다. 이러한 단파의 형성과 전파에 관한 수치시뮬레이션에 이상유(二相流)모델에 기초한 Navier-Stokes식을 적용하며, 이 때 비압축성 및 비혼합성의 액체와 기체흐름을 각각 고려한다. 기체와 액체의 접면을 VOF법으로 추적하고, Navier-Stokes방정식을 수치적으로 풀기 위하여 MCIP법을 적용한다. 1차원인 CIP법을 분할스텝기법을 사용하여 고차원으로 확장한 MCIP법은 수치확산이 매우 작고, 또한 안정된 스킴으로 알려져 있다. 게다가, 난류를 시뮬레이션하기 위하여 그의 유용성이 잘 알려져 있는 LES모델을 사용한다. 단파의 형성과 전파에 관한 수치해석결과를 검증하기 위하여 수리실험을 수행하였으며, 시간경과에 따른 수위변동과 평균유속변동에 대한 수치해석결과 및 실험결과를 비교하여 매우 양호한 상호대응관계를 확인할 수 있었다.

• 접착 및 계면
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• 제25권1호
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• pp.157-161
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• 2024

양친매성 금나노입자는 표면에 친수성 및 소수성 리간드가 동시에 결합된 입자로 에너지, 바이오, 광학, 전자 기술 분야 등 그 응용분야가 다양하다. 특히 이러한 양친매성 금나노입자는 친수성과 소수성 특성을 모두 지니고 있어 서로 섞이지 않는 두 유체의 경계면에서 계면을 활성화하고 정렬된 구조체를 형성할 수 있다. 여기서, 금나노입자의 표면 특성은 두 유체의 경계면에서 금나노입자의 거동에 중요한 영향을 미친다. 따라서 본 연구에서는 양친매성 금나노입자의 표면 특성 및 유기용매의 종류에 따른 금나노입자의 유기용매-물 경계면에서의 흡착 거동을 확인하였다. 소수성 리간드의 탄화수소가 길수록, 유기용매의 탄화수소가 짧을수록 계면에 흡착되는 금나노입자의 양이 증가함을 확인하였다. 또한 Langmuir 흡착등온식을 토대로 양친매성 금나노입자가 단일층을 이루고 있음을 확인함과 동시에 유의미한 열역학적 값(K_L, C_max)들을 얻었다.