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저자정보
곽노균 (한국과학기술연구원) Van Sang Pham (Massachusetts Institute of Technology) 강지윤 (한국과학기술연구원) 한종윤 (Massachusetts Institute of Technology)
저널정보
대한기계학회 대한기계학회 춘추학술대회 대한기계학회 창립 70주년 기념 학술대회
발행연도
2015.11
수록면
403 - 407 (5page)

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Rotating shear flow is a common tool to suppress turbulence and control transport in plasma physics. Despite the desires to apply this phenomenon to other fields, it has rarely been observed in non-ionized fluids. Here, we visualize this effect on a generic neutral-fluid situation in electro-membrane systems: electroconvective vortex (EC) under Hagen-Poiseuille (HP) flow, which initiated by ion concentration polarization (ICP) on ion exchange membranes. This is the first demonstration of “flow-shear-induced transport barrier” in electrochemical systems, which was found only in magnetized flow previously. Combining scaling analysis and experiment, we capture the effect by pinpointing the threshold for shear suppression. Selected by balancing velocity fluctuation (with EC vortices) and flow shear (with noslip walls), the threshold is scaled as the dimensionless EC height dec/w=0.618. Stable EC occurs under the threshold, while chaotic EC occurs over the threshold by velocity fluctuation overwhelming flow shear. The threshold we identify here has wide applications to prevent chaotic flows in various electro-membrane systems.
#shear flow (전단유동) #transport barrier (이동장벽) #ion concentration polarization (이온농도분극) #vortex (와류) #electro-membrane (전기-막)

목차

Abstract
1. Introduction
2. Ion Concentration Polarization (ICP) and Two Modes of Electroconvective Vortex (EC)
3. Flow-shear-induced Transport Barrier
4. Conclusion
References

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