This paper presents a novel type of a semiactive damper featuring an electro-rheological(ER) fluid. Unlike conventional cylindrical ER damper, the proposed one has controllable orifices by the intensity of electric fields (We call it orifice type). The dynamic model of the orifice type ER damper is formulated by incorporating field-dependent Bingham properties of an arabic gum-based ER fluid. Design parameters such as electrode gap are subsequently determined on the basis of the dynamic model. After manufacturing the orifice type ER damper, field-dependent damping forces and damping force controllability are empirically evaluated. In the evaluation procedure, conventional cylindrical ER damper is adopted and its performance characteristics are compared with those of the orifice type ER damper. In addition, the proposed one is installed with a full-car model and its vibration control performance associated with a skyhook controller is investigated.
연료전지는 수소를 이용하여 전기를 생산하는 발전 시스템으로 운전 중 수소 누출과 폭발의 위험성을 항상 수반하고 있다. 따라서 안전성의 확보를 위해 연료전지 시스템 내부에서 수소 누출 시 유e동 특성으로 인한 특정 부근 농도 정체와 환기의 영향을 파악하는 것이 필요하다. 실험 장치와 전산유체역학 프로그램을 사용하여 챔버 내 수소의 유통 특성과 환기구에 따른 환기의 영향을 확인하였다. 수소의 누출 속도와 양에 따라 유동장의 형태는 크게 변하였으며 환기구의 위치와 크기는 특정 부근의 농도정체와 챔버 내 전체적인 수소 농도에 영향을 미침으로서 안정성을 확보하는 중요한 인자임을 알 수 있었다. 예측 결과를 실제 실험 모델과 비교하여 그 타당성을 검토하였으며 차후 가정용 연료전지 모듈의 환기구 설계에 적용할 수 있다.
The purpose of this study is to visualize the characteristics of ER fluids as preceding step of developing 3 port ER valves. ER fluids are made with silicone oil and 3 weight fraction starch having hydrous particles. The flow visualization of ER fluids flow is obtained by CCD camera with changing the strength of electric field to ER fluids flow. As the strength of the electric field increases, more clusters in flow are made and these clusters are though to be the reasons of the load flow rate being increased and the outlet flow rate being decreased. The ER Valves and load and outlet flow rate check method are considered to be applied to the fluid power control system.
This paper presents a proof-of-concept investigation on an active tension control using an ER (electro-rheological) brake actuator. Firstly, an ERF (electro-rheological fluid) which has an inherent reversible feature from Newtonian fluid to Bingham fluid upon applying an electric field is composed, and its property is tested to obtain intrinsic parameters of the Bingham model. An appropriate size of the ER brake is manufactured on the basis of the Bingham model, and dynamic characteristics of the brake are experimentally identified. After formulating a governing equation of motion of the tension control system, a sliding mode controller is designed to achieve a certain desired level of tension. Both simulation and experimental works are undertaken in order to demonstrate the efficiency and feasibility of the proposed active tension control method.
This paper presents an active position control of a moving table utilizing ER(electro-rheological) brake and ER clutch. A transformer oil-based ER fluid is composed and its Bingham properties are evaluated with respect to electric fields. The dynamics of the actuators : ER brake and ER clutch, are identified through experiments, and subsequently the governing equation of motion of the moving table system is formulated from the governing equation, a sliding mode controller is designed to achieve an accurate position control. Both simulation and experimental results and presented in order to demonstrate the effectiveness of the proposed control methodology.
본 연구의 목적은 대형 석탄 화력 발전소에 DSI(Dry Sorbent Injection)공법 적용 가능성에 대한 연구로서 전산유체역학(CFD; Computational Fluid Dynamics) 기법을 이용하여 N화력 S화력발전 본부에서 운용중인 500MW급 유연탄 발전시설의 보일러 후단에서 전기 집진기 전단까지 덕트 내의 배기가스에 대한 삼차원 유동장에 대한 전산 해석을 수행하였다. CFD상용코드를 이용하여 DSI공법적용 전 기술적 방향을 제시하였는데 덕트의 형상, 탈황제 분사 위치, 분사 속도에 따른 탈황제의 관내 분산 특성에 대한 연구를 중점으로 하였다. 그 결과 DSI공법 적용에 관한 최적의 조건을 확립하였고 그 중 탈황제의 분산에 가장 큰 영향을 미치는 인자는 덕트형상임을 확인하였으며 이에 Lobed-plate라는 탈황제 분산판을 적용한 결과 덕트 내 탈황제의 고른 분산을 유도할 수 있었다.
Electro-Rheological(ER) fluids undergo a phase-change when subjected to an external electic field, and this phase-change typically manifests itself as a many-order-of-magnitude change in the rheological behavior. This phenomenon permits the global stiffness and energy- dissipation properties of the beam structures to be tuned in order to synthesize the desired vibration characteristics. This paper reports on a proof-of-concept experimental investigation focussed on evaluation the vibration properties of hollow cantilevered beams filled with an ER fluid. and consequently deriving an empirical model for predicting field-dependent vibration characteristics. A hydrous-based ER fluid consisting of corn starch and silicone oil is employed. The beams are considered to be uniform viscoelastic materials and modelled as a viscously-damped harmonic oscillator. Natural frequency, damping ratio and elastic modulus are evaluated with respect to the electric field and compared among three different beams: two types of different volume fraction of ER fluid and one type of different particle concentration of ER fluid by weight. Transient and forced vibration responses are examined in time domain to demonstrate the validity of the proposed empirical model and to evaluate the feasibility of using the ERfluid as an actuator in a closed-loop control system.
This paper presents vibration control performance of a passenger vehicle installed with the mixed-mode type ER engine mounts. The performance is evaluated via hardware-in-the-loop-simulation(HILS) method. As a first step, a dynamic model of a vehicle featuring the ER engine mounts is formulated by taking into account the engine excitation forces. A new type of the fuzzy skyhook controller is then established in order to control both engine and body vibrations. This is accomplished by adopting a weighting parameter between two performance criteria which is to be determined from the fuzzy algorithm. Vertical displacement and acceleration of the engine mount obtained from the HILS method are provided in the frequency domain. In addition, vibration control performance between the conventional hydraulic engine mount and the proposed engine mount is compared in the time and frequency domains.
Discharge analysis technique for dielectric liquid was presented by using the Finite Element Analysis (FEA) under a lightning impulse incorporating two-phase flow phenomena which described gas and liquid phases in discharge space. Until now, the response of step voltage has been extensively explored, but that of lightning impulse voltage was rarely viewed in the literature. We, therefore, developed an analyzing technique for dielectric liquid in a tip-sphere electrode stressed by a high electric field. To capture the bubble phase, the Heaviside function was introduced mathematically and the material functions for the ionization, dissociation, recombination, and attachment were defined in liquid and bubble, respectively. By using this numerical setup, the molecular dissociation and ionization mechanisms were tested under low and high electric fields resulted from the lightning impulse voltage of 1.2/50 ${\mu}s$. To verify our numerical results, the velocity of electric field wave was measured and compared to the previous experimental results which can be viewed in many papers. Those results had good agreement with each other.
전기식 액중형 펌프 (electrical submersible pump, ESP)는 인공채유 (artificial lift) 기법 중 적용성과 운영 효율이 높아 전 세계 생산정에서 운영되고 있다. 저류층에서 ESP 운영 시 온도·압력, 가스·오일비, 유량 등의 변수는 ESP 성능에 영향을 미치는 요소로서, 특히 생산유체 내 자유 가스 (free gas)는 ESP의 수명 및 운영 효율을 감소시키는 주요 요인에 해당한다. 이에 본 연구에서는 ESP 성능에 영향을 미치는 변수를 정량적으로 분석하고자 현장 운영조건에서 ESP 성능실험과 손상모사 실험이 가능한 환형 유동 시스템 (flow loop system) 을 개발하였다. 개발 장치는 ESP와 튜빙 (tubing)을 하나의 시스템으로 연동시켜 ESP의 고장 및 원인 진단, 튜빙의 누출 특성을 파악할 수 있는 일체형 시스템에 해당한다. 본 연구에서는 ESP 성능 평가와 관련된 단상 유체 (single phase)와 2상 유체 (two phase) 실험을 통해 ESP를 안정적으로 운영하기 위한 유동 조건을 규명하였다. 도출된 결과값은 ESP 고장 예측 및 진단 프로그램 개발을 위한 기본 자료를 제공하며, ESP 운영을 위한 최적 운영 조건 및 고장 진단을 위한 실시간 모니터링에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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