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문제 정의
- 본 연구는 모세관력 불균형에 의해 구동되는 낮은 웨버수에서의 액적 퍼짐현상에 관한 수치적 연구로, 충돌 없이 표면위에 놓여 있는 단일 액적에 대해 초기 액적 형상, 접촉각 그리고 표면장력(또는 Bond 수)의 변화에 따른 액적의 시간에 따른 액적 거동을 수치해석하고, 그 결과를 통해 액적퍼짐의 물리적 현상에 대한 이해를 높이고자 한다. 또한 본 해석결과는 향후 실험 및 수치해석 연구결과와의 비교분석을 위한 연구 자료를 제공하고자 한다.
- 본 연구는 모세관력 불균형에 의해 구동되는 낮은 Weber 수에서의 액적퍼짐에 관한 연구로, 비정렬격자계와 체적포착법을 채택한 VOF 방법을 사용하여 다양한 조건하에서 충돌 없이 바닥 표면위에 놓여 있는 공기 중의 단일 물 액적을 고려하여 액적의 시간에 따른 형상 변화와 같은 액적 거동을 수치해석 하였다.
- 본 연구는 모세관력 불균형에 의해 구동되는 낮은 웨버수에서의 액적 퍼짐현상에 관한 수치적 연구로, 충돌 없이 표면위에 놓여 있는 단일 액적에 대해 초기 액적 형상, 접촉각 그리고 표면장력(또는 Bond 수)의 변화에 따른 액적의 시간에 따른 액적 거동을 수치해석하고, 그 결과를 통해 액적퍼짐의 물리적 현상에 대한 이해를 높이고자 한다. 또한 본 해석결과는 향후 실험 및 수치해석 연구결과와의 비교분석을 위한 연구 자료를 제공하고자 한다.
- 본 연구를 통해 액적이 고착될 때까지의 시간에 따른 상세한 액적 거동이 다양한 초기 액적형상, 접촉각 및 표면장력(또는 Bond 수)의 조건하에서 얻어졌으며, 이 조건들이 액적 이송 메커니즘에 미치는 영향에 대해 고찰하였다. 또한 최대 액적퍼짐까지의 퍼짐 이력에 대한 식이 특성 퍼짐시간을 의미하는 #로 무차원화한 퍼짐시간, 접촉각과 함께 Bo의 함수형태로 되어야 함을 제시하였다.
- 본 연구에서는 아래와 같은 이유로 이 분리된 물방울 형태의 액적 생성 결과가 단순히 격자계에 의존해서 나타나는 수치적인 현상이 아니라, 친수성 표면 위에 위치하는 액적이 초기에 모세관력 불균형이 매우 큰 상태에 있어 액적 계면 곡률이 급격히 변하는 경우에 일종의 모세관 분리(capillary breakup)에 의해 물리적으로 나타날 수 있는 현상으로 설명하고자 한다. 먼저, 전술한 바와 같이 이러한 격자 의존성이 Fig.
- 본 연구에서는 해석대상으로 충돌 없이 수평 표면위에 놓여 있는 공기 중의 단일 물 액적을 고려하고, 이것으로 초기화시킨 초기경계치문제로 수치해석 하였다. 참고로 바닥 표면위에 놓인 구형 액적의 퍼짐현상은 충돌속도가 없어 We = Re = 0인 경우에 해당 되므로, 모세관력 불균형에 의해 구동되는 낮은 Weber 수에서의 액적 퍼짐현상에 대한 액적 실험결과와 비교분석하기에 적합하다.
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