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기체 유동장 내에서 거동하는 입자의 분열 후 상기 입자의 크기를 예측하는 방법에 있어서,상기 입자의 분열 전 에너지를 구하는 단계;상기 입자의 분열 후 에너지를 구하는 단계; 및상기 입자의 분열 전 에너지와 상기 입자의 분열 후 에너지의 보존 관계를 이용하여 분열 후 상기 입자의 크기를 예측하는 단계;를 포함하며,분열 후 상기 입자의 크기를 예측하는 단계는 상기 입자가 변형되면서 발생하는 상기 입자의 내부 유동이 상기 입자의 점성에 의해 감쇠되는 상기 입자의 점성에 의한 내부 유동 감쇠 효과를 반영하는, 분열 입자 크기 예측 방법
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제1항에 있어서,상기 입자의 분열 전 에너지를 구하는 단계는 분열 전 상기 입자에 축적되는 에너지를 구하는 단계 및 분열 전 상기 입자의 표면 에너지를 구하는 단계를 포함하고,상기 입자의 분열 후 에너지를 구하는 단계는 분열 후 상기 입자의 표면 에너지를 구하는 단계 및 분열 후 상기 입자의 운동 에너지를 구하는 단계를 포함하는, 분열 입자 크기 예측 방법
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제2항에 있어서,분열 전 상기 입자에 축적되는 에너지를 구하는 단계는 외부로부터 공기역학적 항력을 받아 상기 입자의 모양이 변형되는 과정을 스프링-댐퍼 시스템에 부착된 질량체가 운동하는 과정에 모사(analogy)하고,상기 스프링-댐퍼 시스템에 부착된 상기 질량체의 운동을 해석하는 2차 미분 방정식을 다음 수학식(여기서, Feff는 유효힘, m은 질량체, F는 입자의 표면을 가압하는 공기역학적 항력, x는 질량체의 변위량, d는 스프링-댐퍼 시스템의 감쇠비, k는 스프링 상수이다
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제3항에 있어서,상기 수학식의 d에 관한 항은 입자의 점성에 의한 마찰력에 대응하고 k에 관한 항은 입자의 표면장력에 대응하며,m은 입자의 질량에 대응하고 x는 입자의 적도 변위량에 대응하는, 분열 입자 크기 예측 방법
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제4항에 있어서,상기 입자의 점성에 의한 내부 유동 감쇠 효과는 입자의 표면을 가압하는 공기역학적 항력(F)에서 입자의 점성에 의한 마찰력()을 제외함으로써 반영되는, 분열 입자 크기 예측 방법
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제4항에 있어서,분열 전 상기 입자에 축적되는 에너지를 구하는 단계는 상기 유효힘(Feff)에 의해 상기 입자에 축적되는 에너지를 다음 수학식(여기서, Eacc는 입자에 축적되는 에너지, y는 무차원 상수, Cb는 경험 상수, r은 입자의 분열 전 크기이다
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제6항에 있어서,상기 무차원 상수(y)는 길이 차원을 가지는 변위량(x)을 무차원으로 바꾸기 위한 상수이고, 다음 수학식에 의해 산출되며,상기 경험 상수(Cb)는 외부로부터 공기역학적 항력을 받아 상기 입자의 모양이 변형하는 과정을 스프링-댐퍼 시스템에 부착된 질량체가 진동하는 과정에 모사하기 위해 도입된 무차원 상수인, 분열 입자 크기 예측 방법
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제7항에 있어서,분열 전 상기 입자의 표면 에너지를 구하는 단계는 다음 수학식(여기서, Esurf,old는 입자의 분열 전 표면 에너지, σl는 입자의 표면장력이다
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제8항에 있어서,분열 후 상기 입자의 표면 에너지를 구하는 단계는 다음 수학식(여기서, Esurf,new는 분열 후 입자의 표면 에너지, Nprod는 분열 후 입자의 개수, rp,mean은 분열 후 입자의 평균 크기, n은 경험상수이다
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제9항에 있어서,분열 후 상기 입자의 운동 에너지를 구하는 단계는 다음 수학식(여기서, Ekin,new는 분열 후 입자의 운동에너지, ρl은 입자의 밀도, Vn은 분열 후 입자가 외력이 작용하는 방향의 수직방향으로 운동하는 속도이다
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제10항에 있어서,분열 후 상기 입자의 크기를 예측하는 단계는 다음 수학식과 같은 상기 입자의 분열 전과 분열 후에 상기 입자가 가지는 에너지 보존 관계를 이용하여,분열 전 상기 입자의 크기(r)와 분열 후 상기 입자의 평균 크기(rp,mean)의 비를 다음 수학식에 의해서 산출하는, 분열 입자 크기 예측 방법
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