Converging shear rheometer

백형민,Adam W. Mix,A. Jeffrey Giacomin 한국유변학회 2014 Korea-Australia rheology journal Vol.26 No.2

For highly viscous fluids that slip in parallel sliding plate rheometers, we want to use a slightly convergingflow to suppress this wall slip. In this work, we first attack the steady shear flow of a highly viscousNewtonian fluid between two gently converging plates with no slip boundaries using the equationof motion in cylindrical coordinates, which yields no analytical solution. Then we treat the same problemusing the lubrication approximation in Cartesian coordinates to yield exact, explicit solutions for dimensionlessvelocity, pressure and shear stress. This work deepens our understanding of a drag flow througha gently converging slit of arbitrary convergence angle. We also employ the corotational Maxwell modelto explore the role of viscoelasticity in this converging shear flow. We then compare these analytical solutionsto finite element calculations for both Newtonian and corotational Maxwell cases. A worked examplefor determining the Newtonian viscosity using a converging shear rheometer is also included. Withthis work, we provide the framework for exploring other constitutive equations or other boundary conditionsin future work. Our results can also be used to design the linear bearings used for the parallel slidingplate rheometer (SPR). This work can also be used to evaluate the error in the shear stress that iscaused by bearing misalignment and specify the parallelism tolerance for the linear bearings incorporatedinto a SPR.

민족 개념의 변주와 아리랑 너머의 아리랑

백형민,김풍기 고려대학교 한국언어문화학술확산연구소 2023 Journal of Korean Culture Vol.63 No.-

이 논문은 아리랑이 세계로 확산되는 과정에서 한민족의 민족 개념이 다양한 나라의 민족 개념으로 변주되는 현상을 논의하기 위해 작성되었다. 다양한 모습의 작품을 아리랑이라는 공통된 이름으로 부를 수 있는 근거를 원형이라고 할 때, 아리랑의 원형 중에 중요한 것은 민족이다. 애정을 비롯하여 인간의 삶을 관통하는 많은 보편 감정이 아리랑에 수용되어 있지만 그것을 전체적으로 포괄하는 것이 민족이다. 외국으로 뻗어나가는 아리랑은 대체로 20세기 한민족의 고난과 그에 따른 이주에 발맞추어 확산되었다. 외국으로 이주한 한민족 구성원들은 아리랑을 통해서 민족적 정체성을 공유했다. 그러나 시간이 흐르면서 해당 국가에서 아리랑을 하나의 예술 작품으로 받아들이면서 그 안에 한민족의 민족 개념에서 자신들의 민족 개념으로 확산하려는 모습이 발견된다. 이러한 사례는 아리랑이 한민족의 아리랑에서 인류 보편의 문화 자산으로서의 아리랑으로 확산되는 현상을 말한다. 이를 통해서 민족 개념은 아리랑을 수용하는 국가의 상황에 맞추어 변용되면서 아리랑의 새로운 변주에 기여하고 있다. This paper was written to discuss the phenomenon in which the Korean concept of ethnicity is transformed into that of various countries in the process of spreading Arirang around the world. If we can say that the original form is the basis for calling works of various shapes under the common name Arirang, the most important of the archetypes of Arirang is the nation. Many universal emotions that penetrate human life, including affection, are accepted in Arirang, but what encompasses them as a whole is the nation. Arirang, which has spread abroad, largely followed the hardships and subsequent migration of the Korean people in the 20th century. Members of the Korean community who migrated abroad shared their national identity through Arirang. However, as time goes by, as the country accepts Arirang as a art work, it is found that it is trying to spread from the Korean people's concept of nationality to their own national concept. This case refers to the phenomenon of Arirang spreading from the Arirang of the Korean people to Arirang as a universal cultural asset of humanity. Through this, the concept of nation is transformed to fit the situation of the country that accepts Arirang, contributing to new variations of Arirang.

원형실린더 점성 롤댐핑에 관한 이론적 접근 및 실험적 연구

양승호,백형민 한국산학기술학회 2022 한국산학기술학회논문지 Vol.23 No.7

Due to the strong nonlinear characteristics of fluid viscosity, it is very difficult to obtain accurate values for the roll damping of ships and floating offshore structures theoretically, numerically, or experimentally. This study calculated the viscous shear force acting on the surface of a circular cylinder according to the initial rotation angle and radius of the cylinder. In particular, the viscous shear force was calculated by rotation period through the theoretical formula for viscous shear force on the surface of the circular cylinder during the forced oscillation of the cylinder. Subsequently, the study compared the calculated viscous shear force with the viscous roll damping value for the cylinder measured using a newly designed experimental device. Additionally, the pure shear force on the surface of the circular cylinder was measured by installing the cylinder vertically in a water tank to perform a model test, and the change in the torque according to the forced oscillation of the cylinder was closely observed. Even though the viscous shear force acting on the surface of the circular cylinder was very small, the shear force derived from the theoretical formula and experiments, respectively, agreed very well. Thus, the effectiveness and accuracy of the theoretical formula and the experimental method were verified. Finally, through the results of the study, a theoretical and experimental foundation for pure viscous roll damping from a new perspective was laid, and through the verification, the understanding level of the floating body roll damping phenomenon was raised to the next level. 유체점성에 의한 강한 비선형 특성으로 인해 선박 및 부유식 해양구조물의 롤댐핑은 이론적으로, 수치해석적으로, 혹은 실험적으로도 정확한 값을 구해내기가 대단히 어렵다. 본 연구에서는 강제동요 시 원형실린더 접수표면에서의 점성 전단력에 관한 이론식을 통해 파라미터 변화 즉, 초기 회전각도와 반경 크기에 따른 점성 전단력을 회전주기별로 구한 후 새롭게 고안된 실험방법을 통한 점성 롤댐핑 계측결과와 비교검토하였다. 순수 점성 전단력 계측을 위해 수조 내 원형실린더를 수직으로 설치하여 강제동요 모형시험을 수행하였고 강제동요에 따른 토크값의 변화양상을 면밀히 관찰하였다. 원형실린더 접수표면에 작용하는 점성 전단력 자체가 아주 작은 값임에도 불구하고 이론식과 실험결과로부터 도출된 전단력 결과가 서로 아주 잘 일치함을 확인하였고 이를 통해 이론식 및 실험방법의 유효성과 정확도를 입증하였다. 본 연구결과를 통해 순수 점성 롤댐핑에 관해 새로운 시각에서 접근할 수 있는 이론적, 실험적 토대를 마련하였고 이의 검증과정을 통해 부유체 롤댐핑 현상에 대한 이해수준을 한단계 끌어올릴 수 있는 기반을 마련하였다.

수중운동체의 순수 횡동요 시험 기구 개발

김동휘(Dong-Hwi Kim),백형민(Hyung-Min Baek),이승건(Seung-Keon Lee),김은수(Eun-Soo Kim) 한국항해항만학회 2021 한국항해항만학회지 Vol.45 No.1

동유체력 미계수는 수중운동체의 조종성능을 예측하기 위해 정확히 추정되어져야 하며 추정 방법의 일환으로 다양한 모형시험이 수행되어오고 있다. 수중운동체는 횡동요 모멘트 변화에 민감하므로 관련 동유체력 미계수를 추정하는 작업은 정확히 수행되어져야 한다. 본 연구에서는 횡동요 운동과 관련한 동유체력 미계수를 간단하게 추정할 수 있는 순수 횡동요 장비를 새롭게 설계하였다. 횡동요 운동은 간단한 기계적 메커니즘을 통하여 구현하였으며, 메커니즘의 원리와 적용과정 그리고 설계한 장비의 system identification에 대해 기술하였다. 또한 순수 횡동요 시험의 해석방법을 제시하고 설계한 장비에 대해 반복시험을 거쳐 결과의 재현성을 확인하였다. Hydrodynamic coefficients should be accurately estimated to predict the maneuverability of underwater vehicles. Various captive model tests have been performed as part of estimation methods for these coefficients. Estimating hydrodynamic coefficients related to roll motion is important because underwater vehicles are sensitive to changes of roll moment. In this research, a pure roll motion equipment was newly designed to simply estimate hydrodynamic coefficients with respect to roll motion. Roll motion was implemented through a brief mechanical mechanism. The principle of operation, application process, and system identification of the equipment are described. An analysis method of the pure roll test is also suggested. Repeated tests of the newly equipment were carried out to check its reproducibility.

VPMM 시험을 통한 선수부에 프로펠러를 갖는 수중운동체의 조종성능 추정

신명섭,김동휘,김야긴,황종현,백형민,김성재,박상준,최영명,박홍래,김은수 한국항해항만학회 2022 한국항해항만학회지 Vol.46 No.3

본 연구에서는 선수부에 프로펠러를 갖는 수중운동체의 연직면 조종성능을 추정하기 위해 저항시험, 연직면 사항시험, VPMM 시험을 부산대학교 예인수조에서 수행하였다. 연직면 사항시험은 대각도에서 발생하는 횡교차력 성분을 고려하기 위해 –40도에서 40도 범위 내에서 수행하였다. 프로펠러의 회전 상태는 특정 rpm으로 회전하는 경우와 예인속도에 맞춰 자연스럽게 프로펠러가 회전하는 경우로 나눠 시험을 수행하였다. 구속모형 시험을 통해 수중운동체의 연직면 조종 유체력 미계수를 추정하였으며 최종적으로 동유체력 미계수를 기반으로 연직면 동적 안정성지수를 산정하고 프로펠러 회전 상태가 동적 안정성에 미치는 영향을 분석하였다. 본 시험 결과는 전방에 프로펠러를 갖는 수중운동체의 조종시험 참고자료로서 활용될 것으로 기대된다. In this study, the resistance test, the vertical static angle of the attack test and VPMM test will be conducted to estimate the maneuverability of underwater vehicles with ahead propeller. The vertical static test will be conducted within the range of –40deg to 40deg, to investigate the cross-flow drag at high incidence angles. The tests will be conducted by dividing the propeller rotation into a case in which the propeller rotates at a specific rpm, and a case in which the propeller rotates naturally, according to the towing speed. Hydrodynamic coefficients of vertical direction will be estimated by the captive model tests. Additionally, the vertical dynamic stability index based on estimated hydrodynamic coefficients will be calculated and the impact of the propeller revolution state on the index will be investigated. The results are expected to be used as reference test data for underwater vehicles with ahead propeller.

두 원형실린더의 유동유발진동 현상을 이용하는 해양신재생에너지 변환기의 발전 효율에 발전기의 감쇠비가 미치는 영향에 관한 연구

김은수(Eun Soo Kim),박홍래(Hongrae Park),김동휘(Dong Hwi Kim),백형민(Hyung-min Baek),Michael M. Bernitsas 한국신재생에너지학회 2020 신재생에너지 Vol.16 No.1