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물질의 물성을 측정하는 것과 새로운 물질로의 합성은 넓은 산업 분야에서 유용하게 사용될 수 있다. 최근에는 금속뿐만이 아닌 금속산화물 및 세라믹의 물성측정에도 많은 관심을 가지고 있다. 하지만 초고온 상태에서 용융된 물질은 높은 온도 때문에 외부로부터 오염이 발생할 수 있으며, 외기와 외부 용기와의 반응으로 화학양론이 변하여 정확한 물성 측정이 어렵다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해서 비접촉 물성측정법이 필요로 하며, 비접촉 물성측정법 중 하나인 ...

물질의 물성을 측정하는 것과 새로운 물질로의 합성은 넓은 산업 분야에서 유용하게 사용될 수 있다. 최근에는 금속뿐만이 아닌 금속산화물 및 세라믹의 물성측정에도 많은 관심을 가지고 있다. 하지만 초고온 상태에서 용융된 물질은 높은 온도 때문에 외부로부터 오염이 발생할 수 있으며, 외기와 외부 용기와의 반응으로 화학양론이 변하여 정확한 물성 측정이 어렵다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해서 비접촉 물성측정법이 필요로 하며, 비접촉 물성측정법 중 하나인 공중부양(Levitation)을 사용하여 외부의 영향을 줄일 수 있다.
공중부양 방법 중 비교적 넓은 범위에서 구동 가능하며, 공중부양 된 물체의 움직임이 안정적일 수 있는 정전기적 공중부양(Electrostatic Levitation, ESL) 방법을 현재 많이 사용되고 있다. 하지만 정전기적 공중부양(ESL) 방법은 공중부양 될 물체가 대전되어 있어야 하는 문제점이 있다. 물체를 대전시키기 위해 물체를 고온으로 만들어 물체 표면에서 열전자방출(Thermionic Emission) 이 되도록 유도하여 물체를 대전시킨다. 물체를 대전시키는 과정 동안 물체를 공중부양 시키기 위해서 공기역학적 공중부양(Aerodynamic Levitation, ADL) 방법을 사용하며, 열전자방출 (Thermionic Emission)이 일어나는 과정 동안 레이저로부터 안정적인 에너지를 받기 위해 물체의 움직임을 안정화시킬 수 있는 제트설계가 필수적이다.
본 연구에서는 공기역학적 공중부양(ADL) 방법을 사용하는 동안 제트 내 공중부양 된 물체의 안정화에 영향을 끼치는 인자를 찾기 위해 2차원 및 3차원 전산해석을 시행하였고, 이전 연구의 실험 결과와 비교하였다. 2차원 전산해석에서는 실험 결과와 유사한 경향성을 확인하였으며, 3차원 전산 해석에서는 실험 결과와 동일한 경향성을 확인하였다.
구체 움직임에 영향을 끼치는 인자를 찾기 위해 구체 표면에 작용하는 힘을 점성력과 압력으로 나누어 분석하였다. 3차원 전산해석에서 좌우 움직임의 경우 구체의 진동을 가진 시키는 힘은 점성력이며, 진동을 감쇠시키는 힘은 압력인 것을 확인하였다. 상하의 경우에는 압력의 증가가 있지만, 전체 힘의 경향성이 점성력 분포의 경향성을 따랐고 점성력의 영향이 큰 것을 확인하 였다.
본 연구에서는 구체의 움직임에 영향을 끼치는 힘을 분석하였으며, 구체를 가진 하는 힘이 점성력인 것을 확인하였다. 따라서 공기역학적 공중부양 (ADL)방법을 사용하기 위한 제트 및 작동 유체, 주위 구조물 설계 시 구체에 작용하는 점성력을 줄일 수 있는 설계를 하여야 한다.

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