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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 강태곤
- 발행연도
- 2013
- 저작권
- 한국항공대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수1
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우리는 유한요소법과 가상영역법에 기초한 직접수치해석 기법을 사용하여 균일한 외부 자기장이 인가된 전단유동에서의 원형 야누스 자기입자의 거동을 규명하였고, 전단유동의 유무에 따라 2가지 소주제로 나누어 기술하였다.
첫 번째, 균일한 외부 자기장 하에서의 야누스 자기입자의 거동을 연구하였다. 야누스 입자의 거동에 영향을 끼치는 인자는 입자의 배향, 입자 내 자성영역의 자화율, 시스템 내 입자 비율이 있다. 우선 단일 입자의 정렬 문제를 해석하였다. 입자의 배향이 외부 자기장과 평행/수직하지 않다면 야누스 자기 입자의 자기이방성으로 인해 외부 자기장과 입자의 배향이 서로 평행하도록 회전 운동한다. 이 때 입자의 각속도는 입자의 배향에 의해 결정된다.
다음으로 두 입자의 상호작용에 대해 소개하였다. 개별 입자의 배향이 외부 자기장과 평행하지 않을 경우 입자는 초기의 짧은 시간동안 외부 자기장 방향으로 정렬한다. 그 후 입자의 거동은 오로지 두 입자간의 상호작용에 의해 발생하며 곧은 배열 혹은 엇갈림 배열의 사슬형태로 조립한다. 최종 조립구조는 입자의 초기배열과 입자의 배향에 의해 결정된다. 자기적 상호작용력의 종류―인력 또는 척력―를 결정하는 임계각은 외부 자기장과 두 입자의 중심 간 각도의 영향을 받는다. 각각의 초기 배열에 따라 상호작용력을 구분하는 임계각은 이다. 한편 자화율도 입자의 거동에 보조적인 영향을 주는 인자라는 점을 확인하였다. 나아가 다량의 입자의 거동을 해석하여 다른 연구에서 보이는 다중 입자의 조립을 재연할 수 있었다.
두 번째 소주제로 균일한 외부 자기장이 인가된 전단유동에서의 야누스 자기입자의 거동을 살펴보았다. 이 때 자기력과 점성력의 비를 나타내는 메이슨 수의 영향에 대해 중점을 두었다.
단일 입자 문제를 통해 우리는 메이슨 수에 따라 평형과 회전의 두 가지 거동을 관찰하였다. 인 경우 임계 메이슨 수는 이다. 임계 메이슨 수를 기준으로 입자의 거동 영역을 나눈다. 입자가 계속 회전하는 경우, 입자의 회전주기는 메이슨 수의 증가에 따라 점근값에 도달한다. 우리는 또한 자화율이 입자의 거동을 결정하는 또 다른 인자라는 점을 확인하였다.
우리는 두 입자 문제를 통해 등방성 자기 입자와 야누스 자기 입자의 거동을 살펴보았다. 두 종류의 입자는 모두 통과, 반환, 조립의 세 가지 거동을 보인다. 자기 입자의 거동은 메이슨 수와 입자간의 수직거리의 영향을 받는다.
첫 번째, 균일한 외부 자기장 하에서의 야누스 자기입자의 거동을 연구하였다. 야누스 입자의 거동에 영향을 끼치는 인자는 입자의 배향, 입자 내 자성영역의 자화율, 시스템 내 입자 비율이 있다. 우선 단일 입자의 정렬 문제를 해석하였다. 입자의 배향이 외부 자기장과 평행/수직하지 않다면 야누스 자기 입자의 자기이방성으로 인해 외부 자기장과 입자의 배향이 서로 평행하도록 회전 운동한다. 이 때 입자의 각속도는 입자의 배향에 의해 결정된다.
다음으로 두 입자의 상호작용에 대해 소개하였다. 개별 입자의 배향이 외부 자기장과 평행하지 않을 경우 입자는 초기의 짧은 시간동안 외부 자기장 방향으로 정렬한다. 그 후 입자의 거동은 오로지 두 입자간의 상호작용에 의해 발생하며 곧은 배열 혹은 엇갈림 배열의 사슬형태로 조립한다. 최종 조립구조는 입자의 초기배열과 입자의 배향에 의해 결정된다. 자기적 상호작용력의 종류―인력 또는 척력―를 결정하는 임계각은 외부 자기장과 두 입자의 중심 간 각도의 영향을 받는다. 각각의 초기 배열에 따라 상호작용력을 구분하는 임계각은 이다. 한편 자화율도 입자의 거동에 보조적인 영향을 주는 인자라는 점을 확인하였다. 나아가 다량의 입자의 거동을 해석하여 다른 연구에서 보이는 다중 입자의 조립을 재연할 수 있었다.
두 번째 소주제로 균일한 외부 자기장이 인가된 전단유동에서의 야누스 자기입자의 거동을 살펴보았다. 이 때 자기력과 점성력의 비를 나타내는 메이슨 수의 영향에 대해 중점을 두었다.
단일 입자 문제를 통해 우리는 메이슨 수에 따라 평형과 회전의 두 가지 거동을 관찰하였다. 인 경우 임계 메이슨 수는 이다. 임계 메이슨 수를 기준으로 입자의 거동 영역을 나눈다. 입자가 계속 회전하는 경우, 입자의 회전주기는 메이슨 수의 증가에 따라 점근값에 도달한다. 우리는 또한 자화율이 입자의 거동을 결정하는 또 다른 인자라는 점을 확인하였다.
우리는 두 입자 문제를 통해 등방성 자기 입자와 야누스 자기 입자의 거동을 살펴보았다. 두 종류의 입자는 모두 통과, 반환, 조립의 세 가지 거동을 보인다. 자기 입자의 거동은 메이슨 수와 입자간의 수직거리의 영향을 받는다.
목차
제 1 장. 서 론제 2 장. 이 론2.1. 모델링2.2. 수치해석기법제 3 장. 외부 자기장에 의한 야누스 자기 입자의 거동3.1. 문제 정의3.2. 단일 입자의 정렬3.3. 두 입자의 상호작용3.4. 다중 입자의 조립3.5. 결 론제 4 장. 외부 자기장과 전단 유동에 의한 야누스 자기 입자의 거동4.1. 문제 정의4.2. 단일 입자의 거동 : 평형과 회전4.3. 두 입자의 거동 : 통과, 반환과 조립4.4. 결 론제 5 장. 결 론
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