Dead times appear often in describing process dynamics and raise some difficulties in simulating process dynamics or analyzing process control systems. To relieve these difficulties, it is needed to approximate the infinite dimensional dead time by the finite dimensional transfer function and, for this, the Pade approximation method is often used. For the accurate approximation of the dead time, high order Pade approximation is needed and the high order Pade approximation is not easy to memorize and is not stable numerically. We propose a method based on the continued fraction expansion that provides the same transfer functions. The method is excellent numerically as well as systematic to be memorized easily. It can be used conveniently for the process control lecture and computations.
기존의 소성가공공정에서의 미세조직 예측 기술은 온도 및 외력에 의한 금속학적 변화를 모사하기 위해 다수의 실험에 기반한 경험적 모델링 작업이 요구되고 이를 구현할 수 있는 기계 및 재료적 지식 기반이 동시에 요구되기 때문에 현재까지는 신뢰성을 갖는모델 및 수치해석기술은 충분히 확보되지 못한 상태이다. 이러한 미세조직 예측기술의 정확도를 향상시키고자 하는 일환으로, 최근에는 매크로 스케일의 FE 해석과의 결합을 통해 소성가공공정과 이후의 열처리 공정에서의 정적 재결정 동적 재결정 상변태 변형유기변태 등 복잡한 미세조직 현상을 그 변화가 일어나는 실제 메조 스케일에서 예측하고자 하는 연구가 시도되고 있다. 본고에서는 그 중에서도 소성가공에서 발생하는 재결정 거동 예측에 주로 적용되고 있는 데조스케일 해석 기법과 매크로-메조 다단위 스케일 해석 기법의 국내외 연구 현황에 대해 알아보고자 한다. 또한, 이를 이용한 소성가공공정에서의 미세조직 예측 사례와 미세조직 예측기술의 전망에 대해 기술하고자 한다.
최근 CAD/CAM의 발전과 더불어 사출성형공정은 여러분야에 폭넓게 응용되고 있 다. 사출성형공정은 크게 충전과정(filling stage), 냉각과정(cooling stage), 보압과정(packing stage)로 나누어 지는데 이중 충전과정은냉각과정과 보압과정에서 나타날 물리적인 현상과 최종 성형품의 기계적 성질에 중요한 영향을 끼치게 된다. 충전과정의 수치 해석 방법은 대 표적으로 control volume method, branching flow method, transient moving boun-dary method로 구분된다. 본 연구에서는 격자의 형태를 양호하게 형성시키고 유동선단의 형태를 개선하기위한 기법인 Spline 곡선을 이용한 선단격자 재구성(frontal remeshing using spline curve)과 수치해석에 소요되는 시간을 줄이기 위하여 벽면경계조건 처리를 위한 선단 유동 장생성(frontal flow field construction for wall boun-dary condition treatment)기법을 개발 하고 transient moving voundary method에 적용시켜 원형 평판과 인장 및 굽힘시편 그리고 두께가 변하는 사각 형상을 가진 캐비터에서의 충전과정을 수치해석하였다. 그결과 압력 분 포, 온도분포, 속도장, 유동선단의 진전형태 등이 기존에 제출된 해석결과와 비교하여 볼 때 만족스러운 수치해석결과를 보였다.
Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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v.18
no.1
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pp.45-49
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2008
The development of manufacturing process of silicon (Si) ingots is one of the important issues to the growth of the photovoltaic industry. Polycrystalline Si wafers shares more than 60% of the photovoltaic market due to its cost advantage compared to mono crystalline silicon wafers. Several solidification processes have been developed by industry including casting, heat exchange method (HEM) and electromagnetic casting. In this paper, the advanced directional solidification (ADS) method is used to growth of large sized polycrystalline Si ingot. This method has the advantages of the small heat loss, short cycle time and efficient directional solidification. The numerical simulation of the process is applied using a fluid dynamics model to simulate the temperature distribution. The results of simulations are confirmed efficient directional solidification to the growth of large sized polycrystalline Si ingot above 240 kg.
유한요소법을 이용하여 애뉼라다이 팽창현상을 수치 해석학적으로 분석하였다. 이보 고는 계속적인 연구의 일부로써 비탄성 비뉴토니안 유체인 지수법칙형의 유체에 대한 모사 이다. 이지수법칙형의 유체는 간단하나 고분자 공정 연구에 많이 쓰이는 구성식으로써, 분석 결과는 환형압축체의 두께는 지수법칙 지수에 비례하여 증가하였다. 높은 전단응력 감소유 체의 경우 두께는 증가하지 않고 감소하였다. 비등온 유체 및 여러 다른 형태의 압출형에 대한 수치해석 결과도 예시하였다.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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v.41
no.6
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pp.25-31
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2004
In this paper, we introduce kinetic Monte Carlo (kMC) methods for simulating diffusion process in nano-scale device fabrication. At first, we review kMC theory and backgrounds and give a simple point defect diffusion process modeling in thermal annealing after ion (electron) implantation into Si crystalline substrate to help understand kinetic Monte Carlo methods. kMC is a kind of Monte Carlo but can simulate time evolution of diffusion process through Poisson probabilistic process. In kMC diffusion process, instead of. solving differential reaction-diffusion equations via conventional finite difference or element methods, it is based on a series of chemical reaction (between atoms and/or defects) or diffusion events according to event rates of all possible events. Every event has its own event rate and time evolution of semiconductor diffusion process is directly simulated. Those event rates can be derived either directly from molecular dynamics (MD) or first-principles (ab-initio) calculations, or from experimental data.
단섬유 강화복합재료의 가공공정에 있어서 유동 중에 일어나는 섬유 배향상태를 정 확히 예측하고 제어하는 일은 대단히 중요하다. 본 연구에서는 섬유현탁액의 거동을 살펴보 기 위하여 뉴톤유체를 매질로하는 섬유현탁액을 대상으로 하여 유변학적 해석을 하였다. 이 를 위해 섬유간 상호계수는 섬유배향상태의 함수의 섬유간 평균거리를 이용하여 계산하였는 데, 섬유간 평균거리는 변형된 Doi-Edwards의 방법을 이용하였다. 축대칭 압출팽창 문제를 예로 수치모사를 하여 본 저자들이 앞서 행한 결과와 비교하였다. 유동장을 축대칭 이차원 으로 하고 섬유배향을 삼차원 모두 고려하여 구한 수치모사의 결과는 실험과 잘 일치하였 다. 진한 섬유현탁액의 경우 섬유간 상호계수는 중요한 인자로서 이것을 섬유 배향상태에 의존하는데 이섬유간 상호계수를 섬유간 거리와 섬유배향상태의 함수로 나타내는 방법을 사 용하여 보다 실제적인 해석을 할수 있었다.
Kim, Jeong-Hoon;Choi, Seung-Hak;Kim, Beom-Sik;Lee, Soo-Bok;Lee, Yong-Taek
Membrane Journal
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v.17
no.3
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pp.197-209
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2007
In this study, a multi-staged pilot-scale membrane plant was constructed and operated for the separation of $CO_2$ from LNG-fired boiler flue gas of 1,000 $Nm^3/day$. The target purity and recovery ratio of $CO_2$ required for the pilot plant were 99% and 90%, respectively. For this purpose, we previously developed the asymmetric polyethersulfone hollow fibers and evaluated the effects of operating pressure and feed concentration of $CO_2$ on separation performance[1,2]. The permeation data obtained were also analyzed in relation with the numerical simulation data using counter-current flow model[3,4]. Based on these results, we designed and prepared the demonstration plant consisting of dehumidification process and four-staged membrane process. The operation results using this plant were compared with the numerical simulation results on multi-staged membrane process. The experimental results matched well with the numerical simulation data. The concentration and the recovery ratio of $CO_2$ in the final stage permeate stream were ranged from $95{\sim}99%$ and $70{\sim}95%$, respectively, depending on the operating conditions. This study demonstrated the applicability of the membrane-based pilot plant for $CO_2$ recovery from flue gas.
Kim, Ik Hyun;Dan, Seungkyu;Cho, Seonghyun;Lee, Gibaek;Yoon, En Sup
Korean Chemical Engineering Research
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v.52
no.4
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pp.467-474
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2014
Preliminary design in chemical process furnishes economic feasibility through calculation of both mass balance and energy balance and makes it possible to produce a desired product under the given conditions. Through this design stage, the process possesses unchangeable characteristics, since the materials, reactions, unit configuration, and operating conditions were determined. Unique characteristics could be very economic, but it also implies various potential risk factors as well. Therefore, it becomes extremely important to design process considering both economics and safety by integrating process simulation and quantitative risk analysis during preliminary design stage. The target of this study is LNG liquefaction process. By the simulation using Aspen HYSYS and quantitative risk analysis, the design variables of the process were determined in the way to minimize the inherent explosion risks and operating cost. Instead of the optimization tool of Aspen HYSYS, the optimization was performed by using stochastic optimization algorithm (Covariance Matrix Adaptation-Evolution Strategy, CMA-ES) which was implemented through automation between Aspen HYSYS and Matlab. The research obtained that the important variable to enhance inherent safety was the operation pressure of mixed refrigerant. The inherent risk was able to be reduced about 4~18% by increasing the operating cost about 0.5~10%. As the operating cost increases, the absolute value of risk was decreased as expected, but cost-effectiveness of risk reduction had decreased. Integration of process simulation and quantitative risk analysis made it possible to design inherently safe process, and it is expected to be useful in designing the less risky process since risk factors in the process can be numerically monitored during preliminary process design stage.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.5
no.3
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pp.213-220
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2007
Appropriate numerical models for the simulation of off-gas flow in hot area of the vitrification plant have been developed in this study. The models have been applied to analyze the effect of design parameters of real plant and numerical analyses have been performed for CCM(Cold Crucible Melter), pipe cooler and HTF(High Temperature Filter). At first, the effect of excess oxygen and the ratio of oxygen distribution on combustion characteristics in the CCM has been studied. Next, solidification behavior of radio nuclide in the pipe cooler has been numerically modeled and scrutinized. Finally, flow pattern in accordance with the location of off-gas entrance of the HTF has been compared.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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