The present study deals with a numerical simulation for the transport phenomena in three configurations of Membrane Distillation (Air Gap, Direct Contact and Sweeping Gas Membrane Distillation) usually used for desalination in order to make an objective comparison between them under the same operating conditions. The models are based on the conservation equations for the mass, momentum, energy and species within the feed saline and cooling solutions as well as on the mass and energy balances on the membrane sides. The theoretical model was validated with available data and was found in good agreement. DCMD configuration provided the highest pure water production while SGMD shows the highest thermal efficiency. Process parameters' impact on each configuration are also presented and discussed.
Due to the heterogeneity nature of the concrete, it is difficult to simulate the hyperdynamic behaviour and crack trajectory of concrete material when subjected to explosion loads. In this paper, a 3D nonlinear numerical study was conducted to simulate the hyperdynamic behaviour of concrete under various loading conditions using Riedel-Hiermaier-Thoma (RHT) model. Detailed calibration was conducted to identify the optimal parameters for the RHT model on the material level. For the component level, the calibrated RHT parameters were used to simulate the failure behaviour of plain concrete (PC) slab under free air blast load. The response was compared with an available experimental result. The results show the proposed numerical model can accurately simulate the crack trajectory and the failure mode of the PC slab under free air blast load.
Heterogeneous photocatalysis is developed rapidly in the field of engineering of environmental. It has a good potential to tackle with the enhancing traffic pollution. Adding photocatalyst to usual building materials such as cement and concrete makes friendly environmental materials against the air pollution. TiO2 nanoparticles are a good item for concrete structures for diminishing the air polluting affect by gasses of exhaust. In specific, the transformation of NOx to NO3- is studied and the interaction of TiO2 nanoparticles and concrete is investigated here by experimental test. This paper presents an overview of the principle of photocatalysis and the application in combination with cement, as well as the results of the laboratory research, especially towards air purifying action. In addition, by the analytical models, the influence of TiO2 nanoparticles is studied on the stiffness of the concrete. The Results show that TiO2 nanoparticles have significant effect on the reduction of environmental pollution and increase of stiffness in the concrete structures.
This paper presents calibration of flush air data sensing systems during ascent period of a satellite launch vehicle. Aerodynamic results are numerically computed by solving three-dimensional time dependent compressible Euler equations over a payload shroud of a satellite launch vehicle. The flush air data system consists of four pressure ports flushed on a blunt-cone section of the payload shroud and connected to on board differential pressure transducers. The inverse algorithm uses calibration charts which are based on computed and measured data. A controlled random search method coupled with neural network technique is employed to estimate pitch and yaw angles from measured transient differential pressure history. The algorithm predicts the flow direction stepwise with the function of flight Mach numbers and can be termed as an online method. Flow direction of the launch vehicle is compared with the reconstructed trajectory data. The estimated values of the flow direction are in good agreement with them.
Modeling and simulation of air humidification by hollow fiber membrane contactors are investigated in the current study. A computational fluid dynamic model was developed by solving the k-epsilon turbulence 2D Navier-Stokes equations as well as mass conservation equations for steady-state conditions in membrane contactors. Finite element method is used for the study of the air humidification under different operating conditions, with a focus on the humidity density, total mass transfer flux and velocity field. There has been good agreement between simulation results and experimental data obtained from literature. It is found that the enhancement of air stream decreases the outlet humidity from 0.392 to 0.340 (module 1) and from 0.467 to 0.337 (module 2). The results also indicated that there has been an increase in air velocity in the narrow space of shell side compared with air velocity wide space of shell side. Also, irregular arrangement has lower dead zones than regular arrangement which leads to higher water flux.
This article describes laboratory research done on strength evaluations for stabilized samples made of tropical fibrous peat. The stabilizing agents used were ordinary Portland cement (OPC) as binding agent and blast furnace slag (BFS) as additive. Stabilized samples were tested for their strength through unconfined compressive strength (UCS) and California bearing ratio (CBR). Different dosage rates of OPC and BFS were used in trial and error experiments for the most effective combination for stabilized peat samples that were at their natural moisture content. Stabilized trial samples were air cured for 90 days. After detecting the most effective dosage rate in the trial samples, their values were used to prepare CBR samples at their optimum moisture content (OMC). CBR samples were then air cured from 1 to 90 days and tested under un-soaked and soaked conditions. The most effective dosage rate for the stabilized peat samples was found to be close to when 75% for OPC and 25% of BFS per total weight of OPC, and BFS. As an example, if 11.25% OPC, and 3.75% BFS are mixed with peat and compacted at their OMC and air cured for 90 days, stabilized peat will have an increase in CBR of 0.8% to 45 % for un-soaked and 20% for soaked conditions.
A proposed topology method is introduced to measure the air content of fresh cement paste and hardened concrete. The method takes advantage of chromatographic analysis in void areas that are highlighted using different color schemes and later calculated using built-in computer software. The air content measured by the topology method is compared with results obtained from the conventional ASTM methods. It is concluded that the proposed method is reliable, and costs less and is easier to operate compared with the ASTM methods. In addition, 3 dimensional pore models can be created using image post-processing techniques. The proposed method helps researchers in understanding the formation and existence of concrete pores. This paper reports a detailed test program demonstrating the standard operating procedure used for the proposed method and presents a comparison of results between the proposed method and conventional ASTM Specifications. It is also concluded that the air content increases with increasing size of pores and increasing percentage of coarse aggregates.
This paper investigates the integrated control of an air-breathing hypersonic vehicle considering the safety of propulsion system under acceleration. First, the vehicle/engine coupling model that contains a control-oriented vehicle model and a quasi-one-dimensional dual-mode scramjet model is established. Next, the coupling process of the integrated control system is introduced in detail. Based on the coupling model, the integrated control framework is studied and an integrated control system including acceleration command generator, vehicle attitude control loop and engine multivariable control loop is discussed. Then, the effectiveness and superiority of the integrated control system are verified through the comparison of normal case and limiting case of an air-breathing hypersonic scramjet coupling model. Finally, the main results show that under normal acceleration case and limiting acceleration case, the integrated control system can track the altitude and speed of the vehicle extremely well and adjust the angle deflection of elevator to offset the thrust moment to maintain the attitude stability of the vehicle, while assigning the two-stage fuel equivalent ratio to meet the thrust performance and safety margin of the engine. Meanwhile, the high-acceleration requirement of the air-breathing hypersonic vehicle makes the propulsion system operating closer to the extreme dangerous conditions. The above contents demonstrate that considering the propulsion system safety will make integrated control system more real and meaningful.
Press drying was used on italian poplar (Populus euamericana) to find the profitable means of drying. This study was designed to investigate the process of platen drying considering core temperature, drying time, current moisture content, drying rate, shrinkage and recovery, and green volume specific gravity, equilibrium moisture content and dimensional stability of press dried material and air dried material, The drying tests were conducted using 1.5 centimeter thick material at platen temperature of $175^{\circ}C$. The results were summarized as follows. 1. Core temperature was divided into three stages of drying characterized by period initial heating, plateau temperature and rising core temperature. Plateau temperature was 114 to $119^{\circ}C$. 2. The following predicting equations of drying time(y) in different core temperatures were developed for initial thickness($x_1$), initial moisture content ($x_2$) and final moisture content ($x_3$) 3. The predicting equaltion of current moisture content(u) was log u=4.658-0.060t as funtion of drying time(t) and that of drying rate(r) was log r=-2.797-0.049t. Current moisture content and drying rate of air drying were shown in figure 2. 4. The predicting equation of shrinkage in thickness direction(y) was log y=1.933+0.038t as function of drying time(t), and that of expansion in width direction was $y=-0.692+0.043t-0.001t^2$. 5. Thickness shrinkage was increased more than proportional at to pressure increase. Width shrinkage and thickness recovery was greatest at 35psi. 6. Green volume specific gravity of press dried material was 25% greater than that of air dried material. But equilibrium moisture content of press dried material was less 24% than that of air dried material. Antishrinkage efficiency of press dried material were obtained 27.7%.
High amounts of air pollution in crowded urban areas are always considered as one of the major environmental challenges especially in developing countries. Despite the errors in air pollution prediction, the forecasting of future data helps air quality management make decisions promptly and properly. We studied the air quality of the Aqdasiyeh location in Tehran using factor analysis and the Box-Jenkins time series methods. The Air Quality Control Company (AQCC) of the Municipality of Tehran monitors seven daily air quality parameters, including carbon monoxide (CO), Nitrogen Monoxide (NO), Nitrogen dioxide ($NO_2$), $NO_x$, ozone ($O_3$), particulate matter ($PM_{10}$) and sulfur dioxide ($SO_2$). We applied the AQCC data for our study. According to the results of the factor analysis, the air quality parameters were divided into two factors. The first factor included CO, $NO_2$, NO, $NO_x$, and $O_3$, and the second was $SO_2$ and $PM_{10}$. Subsequently, the Box- Jenkins time series was applied to the two mentioned factors. The results of the statistical testing and comparison of the factor data with the predicted data indicated Auto Regressive Integrated Moving Average (0, 0, 1) was appropriate for the first factor, and ARIMA (1, 0, 1) was proper for the second one. The coefficient of determination between the factor data and the predicted data for both models were 0.98 and 0.983 which may indicate the accuracy of the models. The application of these methods could be beneficial for the reduction of developing numbers of mathematical modeling.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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