나란히 배열된 한 쌍의 원형실린더를 지나는 유동의 특성

강상모(Sangmo Kang) 대한기계학회 2003 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2003 No.4

Two-dimensional flow over a pair of circular cylinders in side-by-side arrangements at low Reynolds<br/> numbers has been numerically investigated in this study. Numerical simulations are performed, using the<br/> immersed boundary method, in the ranges of 40≤Re≤160 and g* < 5, where Re and g* are,<br/> respectively, the Reynolds number and the spacing between the two cylinder surfaces divided by the<br/> cylinder diameter. Results show that total six kinds of wake patterns are observed over the ranges:<br/> antiphase-synchronized, inphase-synchronized, flip-flopping, single bluff-body, deflected, and steady wake<br/> patterns. It is found that the characteristics of the flow significantly depends both on the Reynolds<br/> number and gap spacing, with the latter much stronger than the former. Instantaneous flow fields, time<br/> traces, flow statistics and so on are presented to identify the wake patterns and then to understand the<br/> underlying mechanism. It is remarkable that, for the deflected wake pattern, the gap flow is deflected<br/> invariably to the cylinder of higher drag coefficient and the deflection way does not change at all.<br/> Moreover, the bifurcation phenomena where either of two wake patterns can occur are found at certain<br/> flow conditions.

비전도성 벽과의 상호작용에 따른 단일 입자의 직류 유전영동 운동

강상모(Sangmo Kang) 대한기계학회 2015 大韓機械學會論文集B Vol.39 No.5

본 논문에서는 외부에서 균일한 직류전기장이 인가될 때 점성유체에 자유롭게 잠겨있는 단일 입자가 근처의 비전도성 평면 벽과의 상호작용 때문에 유발되는 2차원 유전영동 운동에 대하여 수치연구를 수행하였다. 특히 입자-유체 경계면에서 불연속적으로 급격히 변화하는 전기전도도를 가진 Maxwell 방정식을 해석하고 전기장을 구한 후 Maxwell 응력텐서를 적분하여 입자에 작용하는 유전영동 힘을 계산하였다. 해석 결과 전기장이 벽과 평행하게 인가될 때 입자는 항상 반발력이 유도되어 벽으로부터 멀어지는 방향으로 유전영동 운동이 발생하였으며, 그 운동특성은 입자와 벽 사이 간격과 입자의 전도도에 따라 크게 달라졌다. 운동 강도는 입자와 유체의 전도도가 서로 같으면 사라지나, 전도도가 서로 다르면 그 차이가 클수록 강도는 증가하였다. In this paper, we have numerically investigated two-dimensional dielectrophoretic (DEP) motions of a single particle suspended freely in a viscous fluid, interacting with a nearby nonconducting planar wall, under an externally applied uniform direct-current electric field. Particularly, we solve the Maxwell equation with a large sharp jump in the electric conductivity at the particle-fluid interface and then integrate the Maxwell stress tensor to compute the DEP force on the particle. Results show that, under an electric field parallel to the wall, one particle is always repelled to move far away from the wall and the motion depends strongly on the particle-wall spacing and the particle conductivity. The motion strength vanishes when the particle is as conductive as the fluid and increases as the conductivity deviates further from that of the fluid.

평면 벽 근처에 있는 단일 입자가 벽면과 수직으로 인가된 균일 전기장 하에서 겪는 유전영동 운동

강상모(Sangmo Kang) 대한기계학회 2018 大韓機械學會論文集B Vol.42 No.2

본 논문에서는 직접수치모사를 수행하여 평면 벽과 유체가 서로 접촉해 있고 그 경계와 수직으로 외부 직류 전기장이 균일하게 인가되었을 때 벽 근처에 매달려 있는 단일 입자가 겪는 2차원 유전영동(DEP) 운동을 연구하였다. 따라서 Taylor & Melcher의 leaky-dielectric 모델을 풀어 전기장을 해석한 후 Maxwell 응력텐서를 적분하여 입자에 작용하는 DEP 힘을 계산하였으며, 반면에 연속방정식과 Stokes 방정식을 풀어 유동장을 예측하였다. 전기장과 유동장을 해석하기 위해 각각 예면경계법과 가상경계법으로 구성된 유한체적법을 개발하여 수치모사를 수행하였다. 결과에 따르면 근처에 평면 벽이 존재함으로써 벽-유체 경계와 수직방향으로 입자 DEP 운동이 발생하였으며, 이 운동은 입자와 벽의 전기전도율 조합과 그들 사이의 간격에 따라 그 특성이 크게 달라졌다. In this paper, we use a direct numerical simulation to investigate the two-dimensional dielectrophoretic (DEP) motion of a single particle in the vicinity of a planar wall under a uniform direct-current electric field imposed externally at a right angle to the wall-fluid interface. Accordingly, we solve the leaky dielectric model of Taylor and Melcher for the electric potential, and then integrate the Maxwell stress tensor to compute the DEP force. Further, we solve the continuity and Stokes equations for the flow field. For the simulations, we employ a finite volume approach, comprising a sharp interface method for the electric potential and an immersed boundary method for the flow field. The results show that the particle motion is initiated only in a direction perpendicular to the wall-fluid interface by the nearby wall, and depends strongly on the conductivity set of the particle and the wall, and their separation gap.

유사 소프트웨어의 신뢰성을 고려한 체계적인 소프트웨어 신뢰성 목표 설정 방법

강상모(Sangmo Kang),백종문(Jongmoon Baik) 한국정보과학회 2017 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.2017 No.12

불규칙 타공 스트레이너의 압력강하 해석

강상모(Sangmo Kang),정일선(Il-Sun Jung),박재현(Jae-Hyun Park),장호길(Ho-Gil Jang) 한국마린엔지니어링학회 2012 한국마린엔지니어링학회 학술대회 논문집 Vol.2012 No.6

비전도성 벽과의 상호작용에 따른 한 쌍 입자의 직류 유전영동 운동

강상모(Sangmo Kang) 대한기계학회 2015 大韓機械學會論文集B Vol.39 No.10

본 연구에서는 외부에서 균일한 직류전기장이 벽과 평행하게 인가될 때 점성유체 안에 자유롭게 잠겨있는 한 쌍의 입자들이 근처의 비전도성 평면 벽과의 상호작용 때문에 유발되는 2차원 유전영동운동에 대하여 수치연구를 수행하였다. 해석 결과 운동 특성은 입자들이 가지는 전기전도도 부호 조합과 입자들과 벽 사이 간격에 따라 크게 달라졌다. 두 입자가 서로 같은 전도도 부호를 가지면 입자들은 공전을 하다가 최종적으로 전기장과 평행하게 정렬한다. 반면에 서로 다른 부호를 가지면 입자들은 반대방향으로 공전하다 결국 전기장과 수직하게 정렬한다. 동시에 입자들은 전도도 조합과 무관하게 반발력을 받아 벽으로부터 멀어지는 쪽으로 이동한다. 입자들이 벽으로부터 멀리 떨어져 있을수록 입자들과 벽 사이 유전영동 상호작용 효과는 서서히 사라지며 대신 입자와 입자 사이 효과가 점점 두드러진다. The present study numerically investigated two-dimensional dielectrophoretic motions of a pair of particles suspended freely in a viscous fluid, interacting with a nearby nonconducting planar wall, under an external uniform electric field. The results show that the motions depend strongly on the set of two electric conductivity signs and the particles-wall separation gap. When both particles have the same sign, they revolve and finally align parallel to the electric field. In contrast, with different signs, they revolve in the opposite direction and finally align perpendicular to the field. Simultaneously, they are repelled to move farther away from the wall regardless of their conductivity set. With further separation from the wall, the particles-wall interaction effect diminishes and tthe particle-particle effect dominates.

산업용 안전 릴리프밸브 유동특성에 관한 수치연구

강상모(Sangmo Kang),이봉희(Bong-Hee Lee) 한국마린엔지니어링학회 2009 한국마린엔지니어링학회지 Vol.33 No.5

PML 동반 엇갈림 격자 유한차분 기법을 활용한 광섬유 초음파 송신기에 대한 수치 연구

강상모(Sangmo Kang) 대한기계학회 2020 大韓機械學會論文集B Vol.44 No.1

본 논문에서는 PML 동반 엇갈림 격자 유한 차분 기법을 개발하고 이를 2차원 축 대칭 광섬유 초음파 송신기에 대한 직접 수치 모사에 적용하였으며, 광-음향 효과에 따른 초음파 발생에 관한 기본 작동 원리를 파악하였다. 온도 분포와 음파 발생 및 전파를 예측하기 위해 모두 1차 시·공간 미분을 가지며 쌍곡선 미분방정식인 열전도 방정식 그리고 상호 결합된 음파 및 탄성파 방정식을 도출하였다. 개발된 기법은 완전 명시적이기 때문에 기존 COMSOL에 비해 매우 빠른 계산 속도를 가져다준다. 결과에 따르면 광섬유를 따라 전달된 레이저 광 펄스가 조사되면 광 흡수 층에서 광-음향 효과에 의해 탄성파가 발생하고, 이는 음파로 바뀌어 주변에 있는 물매질로 전달되었다. 물매질 안에서 음향 압력으로 측정되는 송신기의 성능은 조사된 광 펄스 에너지, 침투 깊이, 흡수층 두께, 펄스 지속 시간 등에 크게 의존하였다. In this study, we developed a staggered-grid finite-difference method with PML and then applied it to direct numerical simulations of a two-dimensional axisymmetric fiber-optic ultrasound transmitter to understand the occurrence mechanism of photoacoustic ultrasound. For the simulations, the heat conduction equation and coupled acoustic and elastic wave equations were derived, all of which are first-order hyperbolic. The computational speed of the developed method was significantly faster than that by the commercial software COMSOL. Furthermore, the results revealed that the laser light pulse irradiation induced one strong wave to originate from the absorption layer and propagate through the surrounding water medium. The transmitter performance depended heavily on the light pulse energy, penetration depth, and pulse duration.

Numerical simulation of an open Helmholtz photoacoustic cell

Madhusoodanan Mannoor,Sangmo Kang(강상모) 대한기계학회 2017 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2017 No.11

마이크로 유동 네트워크 설계를 위한 1차원 GUI 해석 프로그램 개발에 관한 연구

박인형(In Hyung Park),강상모(Sangmo Kang),서용권(Yong Kweon Suh) 대한기계학회 2009 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2009 No.11

Nowadays. the development of Microfluidic chip (i.e. Biochip. Micro-total analysis system (μ-TAS) and LOC (Lab on a Chip)) becomes more active. and the microchannels to deliver fluid by pressure or electroosmotic forces tend to be more complex like electronic circuits or networks. For a simple network of channels. we may calculate the pressure and the flow rate easily by using suitable formula. But for complex network, it is not handy to obtain those information with such a simple way. For this reason. Graphic User Interface program which can rapidly give required information should be necessary for microchip designers. In this paper, we present a GUI program named 'MFNS: Micro Fluidic Network System' developed in our laboratory including simple theoretical formula. We applied our program to simple case and could get a result compared well with other numerical result. Further. we applied our program to several complex cases and obtained reasonable results.