생체모방 구조물을 이용한 점성유체에서의 기포조절 = Bubble control in the viscous fluids inspired by biomimetic architectures
With the development of the petrochemical industry, various types of plastics are widely used not only in industry but also in most everyday life. Injection molding is the most widely used method of plastic molding. Recently, many research and design improvements have been made to reduce the generation of bubbles in the process of injection molding.
The interest in plants that use water as a unique mechanism and high efficiency in a context of these studies are emerging as a new research topic.
In this study, we focused on the unique internal structure of the plant and the unique way of controlling the bubbles. We fabricated the structure inside the transparent container and produced bubbles after injecting the viscous fluid.
The process of forming, moving, and disappearing of bubbles by viscous fluid was studied according to the structure by generating the bubbles after injecting the viscous fluid into the transparent container.
A theoretical study on the formation and extinction of bubbles in viscous fluids with various properties and specific structures were used. Through experiments to control the bubble, a visualization study was made to prevent the growth and cavitation of the bubble in the viscous fluid.
석유화학산업의 발달로 다양한 종류의 플라스틱이 산업뿐만 아니라 일상생활 대부분에서 널리 사용되고 있다. 플라스틱의 성형 방법 중 가장 많이 사용되는 것이 사출성형이다. 최근 이 사출성형(Injection Molding)의 과정에서 발생하는 기포의 생성을 줄이기 위한 연구 및 설계 개선 사례가 많이 수행되고 있다. 이러한 연구의 한 맥락으로 독특한 기작과 높은 효율로 물을 이용하고 있는 식물에 대한 관심이 새로운 연구 화두로 대두되고 있다. 식물의 경우 뿌리에서 물을 흡수하고 물관으로 전달하면서 빠른 속도로 액체가 이동할 때 액체의 압력이 대기압 이하로 낮아져서 액체 내에 증기 기포가 필수적으로 발생하는데 식물 내부에서 발생하는 기포를 자연적이고 효과적으로 제거하고 있다.
본 연구에서는 식물의 특수한 내부 구조와 기포를 조절하는 독특한 방법에 착안하여 투명한 용기 내부에 구조물을 제작하여 점성유체를 투입 후 기포를 발생시켜 점성 유체별 기포의 생성, 이동 소멸하는 과정을 연구하였고 다양한 물성을 가진 점성유체에서의 기포의 생성과 소멸에 관한 이론적 고찰과 특정한 구조물을 이용하여 기포를 조절하는 실험을 통하여 점성유체 내에서 기포의 성장과 공동화를 막는 시각화 연구를 하였다.
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