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평면 벽 근처에 있는 단일 입자가 벽면과 수직으로 인가된 균일 전기장 하에서 겪는 유전영동 운동 -
분야 공학 > 기계공학
저자 강상모
발행기관 대한기계학회
간행물정보 대한기계학회 논문집 B권 2018년, 대한기계학회논문집 B권 제42권 제2호(통권 제389호), 117page~128page(총12page)
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목차
부제 : Dielectrophoretic Motions of a Single Particle in the Vicinity of a Planar Wall Under a Uniform Electric Field Perpendicular to the Wall Surface
초록
Abstract
1. 서론
2. 수치 방법
3. 결과 및 논의
4. 결론
참고문헌(References)
 
 
국문초록
본 논문에서는 직접수치모사를 수행하여 평면 벽과 유체가 서로 접촉해 있고 그 경계와 수직으로 외부 직류 전기장이 균일하게 인가되었을 때 벽 근처에 매달려 있는 단일 입자가 겪는 2차원 유전영동(DEP) 운동을 연구하였다. 따라서 Taylor & Melcher의 leaky-dielectric 모델을 풀어 전기장을 해석한 후 Maxwell 응력텐서를 적분하여 입자에 작용하는 DEP 힘을 계산하였으며, 반면에 연속방정식과 Stokes 방정식을 풀어 유동장을 예측하였다. 전기장과 유동장을 해석하기 위해 각각 예면경계법과 가상경계법으로 구성된 유한체적법을 개발하여 수치모사를 수행하였다. 결과에 따르면 근처에 평면 벽이 존재함으로써 벽-유체 경계와 수직방향으로 입자 DEP 운동이 발생하였으며, 이 운동은 입자와 벽의 전기전도율 조합과 그들 사이의 간격에 따라 그 특성이 크게 달라졌다.
 
 
영문초록
In this paper, we use a direct numerical simulation to investigate the two-dimensional dielectrophoretic (DEP) motion of a single particle in the vicinity of a planar wall under a uniform direct-current electric field imposed externally at a right angle to the wall-fluid interface. Accordingly, we solve the leaky dielectric model of Taylor and Melcher for the electric potential, and then integrate the Maxwell stress tensor to compute the DEP force. Further, we solve the continuity and Stokes equations for the flow field. For the simulations, we employ a finite volume approach, comprising a sharp interface method for the electric potential and an immersed boundary method for the flow field. The results show that the particle motion is initiated only in a direction perpendicular to the wall-fluid interface by the nearby wall, and depends strongly on the conductivity set of the particle and the wall, and their separation gap.
 
 
Base Electric Field(기저전기장), Leaky-Dielectric Model of Taylor and Melcher(Taylor & Melcher의 Leaky-Dielectric 모델), Wall-Induced Dielectrophoresis(벽-유발 유전영동), Electric Conductivity(전기전도율), Maxwell Stress Tensor(Maxwell 응력텐서)
 
 
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