PURPOSES: In this paper, the applicability of DEM to a coarse graining method was evaluated by simulating a series of minicone tests for cement pasteMETHODS: First, the fundamental physical quantities that are used in a static liquid bridge model were presented with three basic quantities based on the similarity principle and coarse graining method. Then, the scale factors and surface tensions for six different sizes of particles were determined using the relationship between the physical quantities and the basic quantities. Finally, the determined surface tensions and radii were utilized to simulate the fluidal behavior of cement paste under a minicone test condition, and the final shape of the cement paste with reference DEM particle radii was compared with the final shape of the others.RESULTS : The simulations with adjusted surface tensions for five different radii of particles and surface tension showed acceptable agreement with the simulation with regard to the reference size of the particle, although disagreement increases as the sizes of the particle radii increase. It seems reasonable to increase the particle radii by at least 0.196 cm considering the computational time reduction of 162 min.CONCLUSIONS: The coarse graining method based on the similarity principle is applicable for simulating the behavior of fluidal materials when the behavior of the materials can be described by a static liquid bridge model. However, the maximum particle radius should be suggested by considering not only the scale factor but also the relationship of the particle size and number with the radius of the curve of the boundary geometry.

본 연구에서는 볼텍스 세퍼레이터 내부의 밀폐된 영역 내에서 발생하는 회전에 의한 입자상 물질과 유체의 분리 특성 파악을 위하여 전산유체역학을 이용한 수치해석을 수행하였다. 볼텍스 세퍼레이터는 접선방향 운동량으로 인해 회전유동이 발생하여 원심력과 중력으로 인한 입자상 물질과 유체의 분리가 이루어지므로 비정상 상태의 복잡한 흐름을 갖는다. 본 연구에서는 유한체적법 기반의 3차원 점성 유동장의 비정상 해석을 수행하였으며 이상유동의 해석을 위하여 오일러-오일러 모델을 이용하였다. 효율적인 설계를 위하여 세 가지 형태의 볼텍스 세퍼레이터 내부 구조에 대한 분석을 수행하였으며, 입자상 체적비, 입자 직경의 변화에 따른 분리 효율을 비교하였다. 또한 전산해석을 통하여 얻어진 분리성능을 확인하였으며 실험을 통한 검증을 수행하였다.

시멘트 페이스트의 동적인 거동을 수치적으로 해석하는 방법으로는 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics, CFD)를 이용하는 방법과 이산요소법(Discrete Element Method, DEM)을 이용하는 방 법이 있다. 그러나 시멘트 페이스트와 같이 입자의 크기가 작은 건설재료에 대하여 이산요소법을 활용하 기 위해서는 매우 작은 입자(particle)를 적용해야하는데, 이때 필요한 해석시간은 급격하게 증가하기 때 문에 실제 적용에 어려움이 많다. 따라서 합리적인 수치해석 도구로서 이산요소법을 효율적으로 활용하기 위해서는 재료의 동적 특성에 대하여 상사성을 최대한 유지하는 조건에서 최대 입자크기를 합리적으로 결 정하는 것이 가장 현실적인 방법이라 할 수 있다. 이러한 결정조건을 활용하면, 이산요소법 또는 이산요 소법과 전산유체역학과의 결합(Coupling)을 통하여 도로하부의 동공의 발생이나 함몰의 발생, 자가다짐 콘크리트(Self-Compacting Concrete, SCC), 사면에서 흙의 전단파괴 및 3D 프린터에서 사용되는 유동 적 건설재료의 거동을 합리적으로 예측하거나 수치해석을 기반으로 조건에 맞는 재료의 조성을 결정할 있 는 가능성이 매우 높아진다. 영국의 Swansea 대학의 Feng 교수는 상사적 특성(Similarity)를 이용하여 해석시간을 단축시키기 위한 이론적인 접근 방법을 제시하기 위하여 기하학적 변수, 운동학적 변수 및 역 학적 물성 모두에 조정계수를 적용하는 완전 조정법(Exact Scaling Approach)과 특정조건에서 얻어진 역학적 물성을 상수로 취급하고 기하학적 변수와 운동학적 변수에만 조정계수를 적용하는 부분 조정법 (Partial Scaling Approach)을 제시하였다. 본 연구에서는 정적 액체 가교 모형(Static Liquid Bridge Model)에 부분 조정법을 적용하였으며, 이 산요소법을 이용하여 시멘트 페이스트에 대한 미니콘 실험(Mini-Cone Test)을 모사하고자 하였다. 해석 시간의 단축과 결과의 합리성을 판단하기 위하여 입자의 크기를 변화시키기고 이에 대하여 재료의 물성을 역학기반 이론으로 조정하여 모사를 수행하였다.

In this study, we numerically analyzed flow and particle transport near the electrostatic precipitator in the tunnel according to train runs. When there was no train running, flow field was formed by a precipitator. Flow emitted from precipitator blocks the path along the tunnel, and therefore most contaminated air passes through the precipitator and can be cleaned. On the other hand, flow pattern during the train run was affected by train induced wind. A strong straight flow was generated at the front of train, and back flow was formed in the opposite line. When a train runs upward only (train start from suction section to blow section), the subway train transports contaminated particles along the tunnel. For downward train runs only case, the cleaned air reentered the contaminated section with train wind. Both train runs case showed combined flow and particle concentration pattern of both single train runs.

본 연구에서는 트랜섬 선미 후류 난류유동 특성을 알아보기 위하여 Re = 3.5×103 및 Re = 7.0×103에서 2-프레임 그레이레벨 상호상관 PIV기법을 적용하여 실험을 수행하였다. 트랜섬 선미의 형상은 선저와 트랜섬이 이루는 각을 기준으로 45˚(모델 A), 90˚(모델 B) 및 135˚(모델 C)로 구분하여 적용하였다. 모델의 침수깊이는 40 mm로 자유수면과 접하도록 설치하였다. 난류유동을 평균하여 난류강도, 레이놀즈 응력, 난류운동에너지에 대한 통계적 유동정보를 제공하였다. 난류강도는 자유수면과 모델의 하부 박리유동과의 상호작용으로 강하게 작용하며, 레이놀즈 응력과 난류운동에너지는 모델 C형(Raked transom)에서 낮은 분포가 나타났다.

일반적으로 순환유동층 열교환기에서 최적의 운전과 설계에 대한 지식은 아직 잘 알려져 있지 않다. 입자 유동에 관한 기초적 지식이 부족하기 순환유동층 열교환기를 최적 설계하는 데에는 아직 제한적이다. 그러므로 본 연구에서는 순환하는 물속에 고체입자(유리)가 유동하는 수평 원형관에서 압력강하와 마찰계수에 대해 실험적으로 측정한다. 고체입자의 직경은 3 mm와 4 mm를 각각 취급하였고 레이놀즈수의 범위는 10,000에서 45,000이었다. 연구 결과 4 mm 직경의 입자가 3 mm의 입자보다 마찰계수가 더 컸다. 그리고 고체입자의 농도가 낮은 경우에서는 마찰계수는 고체입자의 농도보다 유체속도에 의해서 더 영향이 컸다. 그러나 입자의 농도가 큰 운전조건에서는 고체입자의 농도도 마찰계수에 큰 영향을 주었다.

가공이나 저장 중 쉽게 산화되는 특성을 갖는 비타민 C의 안정성과 가공적성을 향상시키고자 Zein-DP와 HPMC-FCC를 코팅제로 한 유동층 코팅법을 이용하여 코팅한 비타민 C 분말의 품질 특성에 대하여 조사하였다. 유동층 코팅은 비타민 C의 입자크기()와 코팅액의 혼합비(1:1.6, 1:2.5, 1:3(w/w))를 달리하여 실시하였다. 코팅효율은 의 경우가 보다 높았고 코팅액의 혼합량이 많을수록 감소함을 보였다. 코팅된 필름의 두께는 의 경

본 연구에서는 부유입자를 포함하는 유동을 입자크기와 입자량을 달리한 몇 가지 경우에 대하여 수치적으로 해석하고 Coleman(1981, 1986)의 실험결과와 비교하였다. 완전 난류 유동장을 해석하기 위하여 k-난류모형을 사용하였으며, 농도장 해석을 위해서는 침강속도를 고려한 일반화된 농도방정식을 적용하였다. 유동과 입자의 상호작용은 Einstein과 Chien(1955)의 모형을 도입하여 수치계산하였다. 기존의 대부분 연구에서는 소유사의 두께를 고려하