자성유체는 지름 10nm 정도의 마그네타이트, 페라이트, 철, 니켈 등과 같은 강자성체미립자를 침전이나 응집이 생기지 않도록 오레인산 등의 계면활성제로 특수표면처리를 하여 에텔, 에스텔, 케로진 또는 순수한 물 등의 액체 용액 속에 안정하게 혼합시킨 콜로이드상태의 현탁액이며, 금속 특유의 강자성과 유체특유의 유동성을 겸비한 유체로 외견상 액상 자체가 자성을 갖는 것처럼 인공적으로 만들어진 일종의 고액혼상유체이다. 자성유체는 현재 그 미시적 구조가 복잡하기 때문에 자성유체에 관한 이론적 연구는 아직 충분한 성과를 얻지 못하고, 지배방정식계와 이러한 모델에 적용한 해석이 충분히 확립되어 있지 않다. 특히 외부자장의 영향 하에 있어서 자성유체의 흐름의 거동에 관해 상세한 연구가 필요하게 되었다. 따라서 본 연구에서는 작동유체를 자성유체로 한 밀폐된 정방형 용기를 모델로 하여 한쪽벽면을 가열벽면으로 하고 나머지 벽면은 냉각벽면으로 유지시키면서, 인가자장의 방향과 세기에 따른 ...
자성유체는 지름 10nm 정도의 마그네타이트, 페라이트, 철, 니켈 등과 같은 강자성체미립자를 침전이나 응집이 생기지 않도록 오레인산 등의 계면활성제로 특수표면처리를 하여 에텔, 에스텔, 케로진 또는 순수한 물 등의 액체 용액 속에 안정하게 혼합시킨 콜로이드상태의 현탁액이며, 금속 특유의 강자성과 유체특유의 유동성을 겸비한 유체로 외견상 액상 자체가 자성을 갖는 것처럼 인공적으로 만들어진 일종의 고액혼상유체이다. 자성유체는 현재 그 미시적 구조가 복잡하기 때문에 자성유체에 관한 이론적 연구는 아직 충분한 성과를 얻지 못하고, 지배방정식계와 이러한 모델에 적용한 해석이 충분히 확립되어 있지 않다. 특히 외부자장의 영향 하에 있어서 자성유체의 흐름의 거동에 관해 상세한 연구가 필요하게 되었다. 따라서 본 연구에서는 작동유체를 자성유체로 한 밀폐된 정방형 용기를 모델로 하여 한쪽벽면을 가열벽면으로 하고 나머지 벽면은 냉각벽면으로 유지시키면서, 인가자장의 방향과 세기에 따른 자연대류 현상의 변화를 자성유체의 지배방정식계에 GSMAC법을 적용하여 수치 해석하였고 그 결과 아래와 같은 결론을 얻었다. 1. 자장을 가하지 않은 자성유체는 뉴턴 유체의 유동과 거의 같았다. 2. 해석모델의 우측벽면을 가열 면으로 했을 때, 수직으로 자장을 가한 경우 자장의 방향과 반대인 면의 근방에서 외관상 Grashof 수가 증가한 거동을 하였다. 수평으로 자장을 가한 경우 자장을 열 전달 방향과 같은 방향으로 가할 때 외관상 Grashof 수가 감소한 거동을 하였고, 반대방향으로 가한 경우 외관상 Grashof 수가 증가한 거동을 하였다. 3. 해석모델의 밑바닥을 가열 면으로 했을 때, 자성유체의 유동은 중력방향으로 일정한 자장을 가한 경우 외관상 Grashof 수가 증가한 거동을 하고, 반대방향으로 가한 경우 외관상 Grashof 수가 감소하는 거동을 하였다. 수평으로 자장을 가한 경우 자장의 방향과 반대인 면의 근방에서 외관상 Grashof 수가 증가한 거동을 하였다. 4. 해석모델의 우측벽면을 가열 면으로 했을 경우, 수직으로 자장을 가할 때 인가자장이 무 차원수 -4000 근방에서는 자기 체적력 과 부력이 균형을 이루는 무중력 상태가 되어 전도 열 전달 현상이 나타났다. 5. 자성유체에 가하는 자장의 세기와 방향에 대한 유동점의 개수와 위치의 변화가 나타났다. 6. 자성유체에 가하는 자장의 세기가 증가할수록 평균 Nusselt 수는 증가하였다.
자성유체는 지름 10nm 정도의 마그네타이트, 페라이트, 철, 니켈 등과 같은 강자성체 미립자를 침전이나 응집이 생기지 않도록 오레인산 등의 계면활성제로 특수표면처리를 하여 에텔, 에스텔, 케로진 또는 순수한 물 등의 액체 용액 속에 안정하게 혼합시킨 콜로이드상태의 현탁액이며, 금속 특유의 강자성과 유체특유의 유동성을 겸비한 유체로 외견상 액상 자체가 자성을 갖는 것처럼 인공적으로 만들어진 일종의 고액혼상유체이다. 자성유체는 현재 그 미시적 구조가 복잡하기 때문에 자성유체에 관한 이론적 연구는 아직 충분한 성과를 얻지 못하고, 지배방정식계와 이러한 모델에 적용한 해석이 충분히 확립되어 있지 않다. 특히 외부자장의 영향 하에 있어서 자성유체의 흐름의 거동에 관해 상세한 연구가 필요하게 되었다. 따라서 본 연구에서는 작동유체를 자성유체로 한 밀폐된 정방형 용기를 모델로 하여 한쪽벽면을 가열벽면으로 하고 나머지 벽면은 냉각벽면으로 유지시키면서, 인가자장의 방향과 세기에 따른 자연대류 현상의 변화를 자성유체의 지배방정식계에 GSMAC법을 적용하여 수치 해석하였고 그 결과 아래와 같은 결론을 얻었다. 1. 자장을 가하지 않은 자성유체는 뉴턴 유체의 유동과 거의 같았다. 2. 해석모델의 우측벽면을 가열 면으로 했을 때, 수직으로 자장을 가한 경우 자장의 방향과 반대인 면의 근방에서 외관상 Grashof 수가 증가한 거동을 하였다. 수평으로 자장을 가한 경우 자장을 열 전달 방향과 같은 방향으로 가할 때 외관상 Grashof 수가 감소한 거동을 하였고, 반대방향으로 가한 경우 외관상 Grashof 수가 증가한 거동을 하였다. 3. 해석모델의 밑바닥을 가열 면으로 했을 때, 자성유체의 유동은 중력방향으로 일정한 자장을 가한 경우 외관상 Grashof 수가 증가한 거동을 하고, 반대방향으로 가한 경우 외관상 Grashof 수가 감소하는 거동을 하였다. 수평으로 자장을 가한 경우 자장의 방향과 반대인 면의 근방에서 외관상 Grashof 수가 증가한 거동을 하였다. 4. 해석모델의 우측벽면을 가열 면으로 했을 경우, 수직으로 자장을 가할 때 인가자장이 무 차원수 -4000 근방에서는 자기 체적력 과 부력이 균형을 이루는 무중력 상태가 되어 전도 열 전달 현상이 나타났다. 5. 자성유체에 가하는 자장의 세기와 방향에 대한 유동점의 개수와 위치의 변화가 나타났다. 6. 자성유체에 가하는 자장의 세기가 증가할수록 평균 Nusselt 수는 증가하였다.
Magnetic fluid is the suspension of a colloidal state that 10nm sized ferromagnetic particles such as magnetite, ferrite, iron, nickel take special surface treatment using surfactant to avoid sedimentation and agglomeration and mix it and water or kerosene. Magnetic Fluid which has characteristics o...
Magnetic fluid is the suspension of a colloidal state that 10nm sized ferromagnetic particles such as magnetite, ferrite, iron, nickel take special surface treatment using surfactant to avoid sedimentation and agglomeration and mix it and water or kerosene. Magnetic Fluid which has characteristics of the ferromagnetic metal and the fluidity of the liquid is artificially acts like it has the strong magnetism itself. In this study, temperature of a cubic cavity injected magnetic fluid is kept same at all wall except heated wall, By varying the magnetic field direction and intensity, numerically analyzed of the change in natural convection of a magnetic fluid in a cubic cavity. It is used GSMAC-FEM on the base of governing equations of magnetic fluids. The main results are showed as follows : 1. Without the applied magnetic field, the flow of magnetic fluid is similar to that of Newtonian fluid. 2. The case where the right side of the analysis model is the heating surface. when the magnetic field is applied vertically, It externally shows increased Grashof number in the opposite side of magnetic field direction. The case which horizontally applies the magnetic field. When the magnetic field is applied in the same direction as heat conduction, It externally shows decreased Grashof number. On the other hand, When the magnetic field is applied in the opposite direction as heat conduction, it externally shows increased Grashof number. 3. The case where the bottom of the analysis model is the heating surface. When the magnetic field is applied in the same direction as gravity, It externally shows increased Grashof number. On the other hand, When the magnetic field is applied in the opposite direction as gravity, it externally shows decreased Grashof number. The case which horizontally applies the magnetic field. It externally shows increased Grashof number in the opposite side of magnetic field direction. 4. The case where the right side of the analysis model is the heating surface. When the magnetic field is applied vertically, A gravity-free state shows when especially magnetic field near H=-4000 is applied, and it is a heat conduction phenomenon. 5. The number and position of the flowing point changed according to power and direction of magnetic field. 6. As the power of the impressed Magnetic Field increases in Magnetic Fluid, the Nusselt number grows.
Magnetic fluid is the suspension of a colloidal state that 10nm sized ferromagnetic particles such as magnetite, ferrite, iron, nickel take special surface treatment using surfactant to avoid sedimentation and agglomeration and mix it and water or kerosene. Magnetic Fluid which has characteristics of the ferromagnetic metal and the fluidity of the liquid is artificially acts like it has the strong magnetism itself. In this study, temperature of a cubic cavity injected magnetic fluid is kept same at all wall except heated wall, By varying the magnetic field direction and intensity, numerically analyzed of the change in natural convection of a magnetic fluid in a cubic cavity. It is used GSMAC-FEM on the base of governing equations of magnetic fluids. The main results are showed as follows : 1. Without the applied magnetic field, the flow of magnetic fluid is similar to that of Newtonian fluid. 2. The case where the right side of the analysis model is the heating surface. when the magnetic field is applied vertically, It externally shows increased Grashof number in the opposite side of magnetic field direction. The case which horizontally applies the magnetic field. When the magnetic field is applied in the same direction as heat conduction, It externally shows decreased Grashof number. On the other hand, When the magnetic field is applied in the opposite direction as heat conduction, it externally shows increased Grashof number. 3. The case where the bottom of the analysis model is the heating surface. When the magnetic field is applied in the same direction as gravity, It externally shows increased Grashof number. On the other hand, When the magnetic field is applied in the opposite direction as gravity, it externally shows decreased Grashof number. The case which horizontally applies the magnetic field. It externally shows increased Grashof number in the opposite side of magnetic field direction. 4. The case where the right side of the analysis model is the heating surface. When the magnetic field is applied vertically, A gravity-free state shows when especially magnetic field near H=-4000 is applied, and it is a heat conduction phenomenon. 5. The number and position of the flowing point changed according to power and direction of magnetic field. 6. As the power of the impressed Magnetic Field increases in Magnetic Fluid, the Nusselt number grows.
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