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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 발행연도
- 2014
- 저작권
- 서울대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수2
이 논문의 연구 히스토리 (7)
2019
2015
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대기압 조건에서 DBD 플라즈마 액츄에이터에 의해 생성된 플라즈마 유동을 해석할 수 있는 프로그램을 개발하였다. DBD 플라즈마 액츄에이터에 의해 발생한 플라즈마의 밀도는 최대 20승 order까지 올라가게 되는데, 이러한 플라즈마 유동의 고밀도 특성 때문에 relaxation time이 -12승 order보다 작게 되어 전산 해석 시 많은 계산량과 시간이 요구된다. 계산량을 줄이기 위해 일반적으로 전자, 양이온, 음이온 등 3화학종을 고려한 drift-diffusion 모델이 많이 사용되는데, drift-diffusion 모델은 각각의 화학종의 동적 특성에 대한 모사가 정확히 이루어지지 않는다는 단점이 있다. 이를 보완하고자 비평형 방전에 의해 플라즈마가 생성될 때 주요한 역할을 하는 8개의 화학종들을 고려한 모델을 선정하여 플라즈마 유동 해석 결과의 정확성을 높였다. 지배방정식은 화학종들의 질량 및 운동량 보존 방정식 형태로 이루어져 있으며, 이를 Poisson 방정식과 연립하여 전산 해석을 수행하였다. 계산된 결과는 Naveir-Stokes 방정식의 운동량과 에너지 생성항으로 들어가게 된다. 개발된 프로그램에 나노초 단위의 펄스로 전압을 걸어서 시뮬레이션을 수행해 본 결과, 유동에서 몇 마이크로초 이내에 상당한 압력변화가 발생하는 것을 볼 수 있었다. 이러한 결과는 실험을 통해 최근 보고된 슐리렌 결과와 일치한다.
목차
초록 Ⅰ목차 Ⅱ그림 목차 Ⅳ표 목차 Ⅵ1. 서론 11.1 연구 배경 11.2 DBD 플라즈마 액츄에이터 32. DBD 플라즈마 액츄에이터 모델 52.1 공기 화학반응 52.1.1 비평형 방전에 의한 공기 화학반응 52.1.2 8화학종을 고려한 공기 화학반응 72.2 8화학종의 화학반응을 고려한 비평형 플라즈마 모델 82.2.1 플라즈마 지배방정식 82.2.2 이동도, 확산계수, 화학반응속도 상수 102.2.3 경계 조건 112.2.4 무차원화 122.2.5 좌표변환 152.2.6 Source Jacobian의 내재적 처리 172.3 전기장 해석 모델 182.3.1 전기장 해석 지배방정식 182.3.2 전류밀도 계산 192.3.3 전기장 해석 수치기법 203. 유동 지배방정식 및 수치기법 213.1 플라즈마 발생에 의한 유동 생성항 213.2 비평형 유동 지배방정식 223.2.1 3차원 비평형 유동 지배방정식 223.2.2 화학반응 생성항 및 진동에너지 생성항 273.2.3 Transport Property 313.3 유동 수치기법 343.3.1 AUSMPW+ 공간차분법[32] 343.3.2 LU-SGS 시간적분법 373.3.3 Dual Time Stepping Method 404. 수치해석 및 결과 414.1 전산해석 조건 414.2 형상 및 격자계 434.3 전산해석 결과 454.3.1 전기장 퍼텐셜 방정식 전산해석 결과 454.3.2 플라즈마 유동 전산해석 결과 : 전자 및 음이온 발생 474.3.3 플라즈마 유동 전산해석 결과 : 중성입자 발생 504.3.4 플라즈마 유동 전산해석 결과 : 양이온 발생 534.3.4 유동(fluid flow) 전산해석 결과 및 검증 564.3.5 전기장과 플라즈마 발생 상관관계 585. 결론 596. 참고문헌 60
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