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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 강태곤
- 발행연도
- 2016
- 저작권
- 한국항공대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수7
이 논문의 연구 히스토리 (5)
2016
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본 연구에서는 유한요소법과 가상영역법에 기초한 직접수치해석법을 사용하여 외부에 자기장이 인가된 스톡스 유동에서의 형상비가 다른 야누스 자성 입자의 운동을 해석하였다. 주제는 자기장의 종류에 따라 크게 두 가지로 분류하였다.
첫째, 외부 수평 자기장이 인가되는 타원형 야누스입자의 운동을 연구하였다. 원형 야누스 입자에 대한 기존의 선행연구에서 나아가 형상적 비등방 특성이 입자 운동에 미치는 영향을 중점적으로 해석하였다. 외부에 균일한 자기장이 가해지면 입자는 일정한 과도기간 후에 평형상태에 도달한다. 단일입자 문제에서는 입자의 형상비에 따른 평형상태의 변화를 관찰하였다. 또한 형상비가 다른 타원형 입자의 다중입자 문제에서는 초기 배향, 두 입자 중심의 벡터와 자기장이 이루는 각도차이, 그리고 초기 배열의 효과에 대해 기술하였다. 자기적 이방 특성을 가진 자성 입자에 형상학이 다른 타원형 야누스 자성입자는 다중입자 문제에서 복잡한 거동 특성을 보인다. 특히 입자 형상비의 변화는 입자가 움직이는 궤적과 최종 조립구조를 결정하며, 나아가 사슬 구조를 형성하는 데에 큰 영향을 미친다.
둘째, 외부 자기장이 회전하는 경우 원형 야누스 입자와 타원형 야누스 입자의 운동을 연구하였다. 균일자기장 문제와 마찬가지로 단일입자 문제부터 다중입자 문제로 확대해 나갔다. 먼저 단일입자는 자성토크와 점성토크의 상대적인 비인 메이슨 수에 따라 다른 거동특성을 보이며 임계 메이슨 수를 갖는다. 그러나 입자의 형상비가 달라짐에 따라 이 임계 메이슨 수도 달라지며 거동특성에도 영향을 미친다. 또한 자화율의 변화는 입자 결합시간 등을 좌우하는 요소로 작용한다. 유체 내에 두 입자가 존재하는 경우 회전자기장이 가해지기 시작하면 두 입자의 병진운동과 개별입자의 회전운동이 동시에 일어나는 복잡한 거동을 보인다. 이때 초기 배열과 형상비에 따라 입자의 결합 특성이 달라진다. 다중 입자 문제를 통해서는 메이슨 수의 변화에 따른 입자의 궤적과 사슬 구조를 살펴보았다. 초기조건의 변화는 야누스 입자 주변의 유동에 차이를 주며, 유선의 정의에 따라 입자의 움직임을 예측할 수 있다.
첫째, 외부 수평 자기장이 인가되는 타원형 야누스입자의 운동을 연구하였다. 원형 야누스 입자에 대한 기존의 선행연구에서 나아가 형상적 비등방 특성이 입자 운동에 미치는 영향을 중점적으로 해석하였다. 외부에 균일한 자기장이 가해지면 입자는 일정한 과도기간 후에 평형상태에 도달한다. 단일입자 문제에서는 입자의 형상비에 따른 평형상태의 변화를 관찰하였다. 또한 형상비가 다른 타원형 입자의 다중입자 문제에서는 초기 배향, 두 입자 중심의 벡터와 자기장이 이루는 각도차이, 그리고 초기 배열의 효과에 대해 기술하였다. 자기적 이방 특성을 가진 자성 입자에 형상학이 다른 타원형 야누스 자성입자는 다중입자 문제에서 복잡한 거동 특성을 보인다. 특히 입자 형상비의 변화는 입자가 움직이는 궤적과 최종 조립구조를 결정하며, 나아가 사슬 구조를 형성하는 데에 큰 영향을 미친다.
둘째, 외부 자기장이 회전하는 경우 원형 야누스 입자와 타원형 야누스 입자의 운동을 연구하였다. 균일자기장 문제와 마찬가지로 단일입자 문제부터 다중입자 문제로 확대해 나갔다. 먼저 단일입자는 자성토크와 점성토크의 상대적인 비인 메이슨 수에 따라 다른 거동특성을 보이며 임계 메이슨 수를 갖는다. 그러나 입자의 형상비가 달라짐에 따라 이 임계 메이슨 수도 달라지며 거동특성에도 영향을 미친다. 또한 자화율의 변화는 입자 결합시간 등을 좌우하는 요소로 작용한다. 유체 내에 두 입자가 존재하는 경우 회전자기장이 가해지기 시작하면 두 입자의 병진운동과 개별입자의 회전운동이 동시에 일어나는 복잡한 거동을 보인다. 이때 초기 배열과 형상비에 따라 입자의 결합 특성이 달라진다. 다중 입자 문제를 통해서는 메이슨 수의 변화에 따른 입자의 궤적과 사슬 구조를 살펴보았다. 초기조건의 변화는 야누스 입자 주변의 유동에 차이를 주며, 유선의 정의에 따라 입자의 움직임을 예측할 수 있다.
목차
제 1 장. 서 론 1제 2 장. 이 론 42.1 모델링 42.2 수치해석기법 12제 3 장. 균일 자기장이 가해지는 유동에서 타원형 야누스 자성 입자의 운동 163.1 문제 정의 163.2 단일입자 문제 : 입자의 평형과 표면힘 183.3 두 입자 문제 : 입자간 상호작용 213.4 세 입자의 운동 : 313.5 다중입자 문제 : 입자간 사슬 조립 363.6 결 론 38제 4 장. 회전 자기장이 가해지는 유동에서 타원형 야누스 입자의 운동 404.1 원형 야누스 입자 404.2 타원형 야누스 입자 544.3 결과 및 토의 63제 5 장. 결론 63SUMMARY 65참 고 문 헌 68
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