수치제어(Numerical control)의 개념은 1800년대부터 시작되었다. 프랑스의 Joseph Jacquard는 1801년에 구멍을 낸 카드(Perforated cards)를 이용하여 베틀기계에 직물의 모양을 Design하는데 자동적으로 Control 하는 방법을 창조해냈다. 그 후 구멍을 낸 카드를 이용하여 페달을 밟아 얻어진 공기를 Air motor와 Valve 를 조정하므로서 자동적으로 Piano를 연주하게 하는 방법도 역시 수치제어다. 이 NC의 개념이 실제 공작기계 에 적용된 것은 제2차 대전후의 일이다. 미공군(US Air force)에서는 복잡한 형상의 항공기부품가공과 그것을 검사할 검사용 Gauge를 고정밀도로 효율있게 제작할 필요성이 절실해졌다. 미국 Michigan주 Traverse시에 있던 Parsons회사도 Helicopter의 Rotor blade의 윤곽을 정확하게 검사하는 Plate gauge를 가공할 수 있는 기계를 개발하고 있었으며 그 회사의 사장 John T. Parsons씨는 Jig boringmachine을 전자적으로 제어하는 Plate gauge를 가공하는 방법을 미공군에 제안을 하였다. 1948년 미공군에서는 설계번경이 수없이 일어나는 Missile 의 부품을 단시간 내로 제작하기 위해서 Persons사와 기술계약을 맺고 새로운 공작기계 개발에 착수하므로서 NC공작기계 연구를 시작한 역사적인 시발점이 되었다.
In order to design a propeller with high efficiency and excellent cavitation performance, theoretical and experimental studies on the cavitation and noise characteristics according to the blade section shape are essential. In general, sheet cavitation, bubble cavitation, and cloud cavitation are the main causes of hull vibration and propeller surface erosion. However vortex cavitation, which has the greatest influence on the noise level because the fastest CIS in ship propeller, has been researched for a long time and studies have been conducted recently to control it. In this experiment, the development process of cavitation was measured by using three dimensional wings with two different wing section and wing tip shapes, and the noise level at that time was evaluated. In addition, we evaluated the relationship between cavitation inception and hydrodynamic force using three component load cell and we measured the velocity field of wing wake using LDV.
인력(人力)을 추진동력(推進動力)으로 하는 소형선(小型船)에서 쓰이고 있는 선미노(船尾櫓)의 기하학적(幾何學的)인 특성(特性)과 조작방법(操作方法)이 오래전부터 전승(傳承)되어 왔으나 그 내용이 구체적으로 밝혀져 있지 않음은 물론이고 추력발생기구(推力發生機構)에 대한 과학적(科學的)인 조사(調査)가 이루어진 바 없다. 선미노(船尾櫓)의 사용실태(使用實態)를 조사(調査)하여 기하학적(幾何學的)인 특성(特性)을 조사(調査)하고 숙련(熟練)된 擄手(櫓手)가 선미노(船尾櫓)를 조작(操作)할 때 노(櫓)의 운동(運動)을 6자유도운동계측(自由度運動計測) 장치(裝置)로 측정(測定)하였다. 또한 노(櫓)의 손잡이 부분과 노운동(櫓運動)의 회전중심(回轉中心)이 되는 노봉(櫓棒)위치에 검력계(檢力計)를 설계제작(設計製作)하여 삽입설치(揷入設置)함으로서 노(櫓)가 작동중(作動中)일 때의 검력계(檢力計)의 출력(出力)을 조사(調査)하였다. 계측된 운동과 검력계출력을 해석함으로서 노의 운동(運動)과 추력(推力)사이의 상관관계(相關關係)를 밝히고저 하였다. 얻어진 연구방법론(硏究方法論)을 확장하면 노운동(櫓運動)의 최적조건(最適條件) 구명(究明)에도 활용(活用)될 수 있을 것이며 선측노(船側櫓)를 쓰는 조정(槽艇)에서도 활용될 수 있을 것이다.
In this study, an experiment was conducted to confirm the applicability of the external shape control of the ultrasonic knife to the CFRTP material, which is the base material of thermoplastic. TC910 based on polyamide6 (PA6) was used as the material. The slope 와 and tool transfer speed of the material and tool were selected as process factors for processing, and the following results were obtained. Under all cutting conditions using an ultrasonic knife, friction heat caused by high-frequency vibration was issued at 150℃ at the contact part between the material and the knife during cutting. As a result of the cutting force analysis, the faster the transfer speed, the higher the cutting force as the angle of entry of the blade increased, and the size of the cutting force changed during cutting. As for the size of the burr in accordance with the transfer speed condition, the smallest burr occurred at 150mm/min in the side part, and the smallest burr occurred at 150mm/min and 200mm/min in the case of the outlet burr. The size of the burr according to the entry angle tended to decrease as the tool entry angle increased, and the side part tended to increase as the tool entry angle increased. As a result of the cutting surface analysis, it was confirmed that the base material was eluted under all conditions, and the faster the transfer speed, the lower the elution phenomenon of the base material. Based on the above results, cutting the CFRTP material with an ultrasonic knife is possible, but the effect on heat generation caused by friction needs to be minimized, and further research needs to be conducted on this.
Centrifugal fans are widely used and the noise generated by these machines causes one of the most serious problems. In general, the centrifugal fan noise is often dominated by tones at BPF(blade passage frequency) and its higher harmonics. This is a consequence of the strong interaction between the flow discharged from the impeller and the cutoff in the casing. However, only a few research have been carried out on predicting the noise because of the difficulty in obtaining detailed information about the flow field and casing effects on noise radiation. The objective of this study is to understand the generation mechanism of sound and to develop a prediction method for the unsteady flow field and the acoustic pressure field of a centrifugal fan. We assume that the impeller rotates with a constant angular velocity and the flow field of the impeller is incompressible and inviscid. So, a discrete vortex method(DVM) is used to model the centrifugal fan and to calculate the flow field. The force of each element on the blade is calculated by the unsteady Bernoulli equation. Lowsons method is used to predict the acoustic source. In order to compare the experimental data, a centrifugal impeller and wedge introduced by Weidemann are used in the numerical calculation and the results are compared with the experimental data. Reasonable results are obtained not only for the peak frequencies but also for the amplitudes of the tonal.
A two-frame PIV (Particle Image Velocimetry) technique is used to investigate the wake characteristics behind a marine propeller with 4 blades at high Reynolds number. For each of 9 different blade phases from $ 0^{\circ} $ to $ 80^{\circ} $, one hundred and fifty instantaneous velocity fields are measured. They are ensemble averaged to study the spatial evolution of the propeller wake in the region ranging from the trailing edge to one propeller diameter (D) downstream location. The phase-averaged mean velocity shows that the trailing vorticity is related to radial velocity jump, and the viscous wake is affected by boundary layers developed on the blade surfaces and centrifugal force. Both Galilean decomposition method and vortex identification method using swirling strength calculation are very useful for the study of vortex behaviors En the propeller wake legion. The slipstream contraction occurs in the near-wake region up to about X/D : 0.53 downstream. Thereafter, unstable oscillation occurs because of the reduction of interaction between the tip vortex and the wake sheet behind the maximum contraction point.
IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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제2권4호
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pp.240-247
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2013
The main aim of this study was to suppress the angular velocity against strong winds during storms and analyze the stability and performance of the phase plane method. The utilization of small-scale wind turbine system has become common in agriculture, houses, etc. Therefore, it is considered to be a scheme for preserving the natural energy or avoiding the use of fossil fuels. Moreover, settling small-scaled wind turbines is simpler and more acceptable compared to ordinary huge wind turbines. In addition, after converting the energy there is no requirement for distribution. Therefore, a much lower cost can be expected for small-scaled wind turbines. On the other hand, this system cannot be operated continuously because the small-scaled wind turbine consists of a small blade that has low inertia momentum. Therefore, it may exceed the boundary of angular velocity, which may cause a fault in the system due to the centrifugal force. The aim of this study was to reduce the angular velocity by controlling the stall factor. Stall factor control consists of two control methods. One is a shock absorber that is loaded in the junction of the axis of the blade of the wind turbine gear wheel and the other is pitch angle control. Basically, the stall factor itself exhibits nonlinear behavior. Therefore, this paper confirmed the feasibility of stall factor control in producing desirable performance whilst maintaining stability.
본 연구에서는 상용화된 로프절단장치 타입 중 국내에 가장 많이 도입되어있는 Scissor type을 대상으로 유한요소해석을 수행하여 다양한 로프 걸림 상황에서 안정성이 확보되는 적합한 구조 형태를 평가하였으며, 수조 실험 및 실선 실험을 통해 효용성을 검증하였다. 연구 결과, 로프 걸림에 의하여 프로펠러축이 회전하지 않을 경우 엔진에서 발생하는 지속적인 토크로 인하여 로프절단장치에 비틀림이 발생하고 유한요소 해석상 자유도가 구속되어 있지 않은 하부의 블레이드에서 가장 높은 변형이 발생하는 것을 확인하였다. 블레이드의 두께가 증가할수록 최대변형량은 줄어들고 최대응력은 낮아져 안전율이 증가하는 결과가 나타났으며, 동일한 블레이드 두께에서 토크의 변화량이 최대응력과 최대변형량에 미치는 영향은 로프절단장치의 외력이 미치는 위치와 무관하며 정비례하게 감소하는 것으로 나타났다. 해석 결과를 토대로 실시한 수조실험 및 실선실험 결과, 모든 조건과 환경에서 로프 및 어망이 원활하게 제거되는 것을 확인하였다.
COVID-19 대유행으로 인해 병원, 진료소, 검역소 및 의료 연구 기관을 포함한 의료 시설에서 매일 수많은 의료 폐기물이 발생함에 따라 의료폐기물 처리가 심각한 문제가 되고 있다. 이전에는 전통적인 소각방법이 사용되었지만 매립지 부족 및 관련 환경 문제로 인해 공중 보건이 위험에 처해 있다. 이런 문제를 극복하기 위해 멸균분쇄용 파쇄기를 개발하였다. 본 연구에서는 유해 및 감염성 의료폐기물에 대한 작동 성능을 결정하기 위해 분쇄용 파쇄 시스템의 설계 및 수치해석을 수행하였다. 파쇄기의 부품은 CAD 소프트웨어를 이용하여 모델링하였으며, ABAQUS를 사용하여 유한요소해석을 수행하였다. 정적, 동적 및 피로하중 조건 하에서 파쇄기 절단 날의 해석을 수행하였으며, 의료 폐기물을 분쇄하는데 필요한 절단력을 기반으로 절단 날의 형상이 효과적임을 입증하였다. 모달 해석을 통해 구조물의 동적 안정성을 검증하였다. 또한, 절단 날의 수명을 예측하기 위해 고주기 피로해석을 통해 S-N 선도를 생성하였다. 이를 통해 적절한 분쇄용 파쇄 시스템이 멸균 장치와 통합되도록 설계하여 의료 폐기물의 양과 처리 시간을 줄임으로써 환경 문제와 잠재적인 건강 위험을 극복하는 방안을 제시하였다.
The present study investigates convective heat/mass transfer and flow characteristics inside a cooling passage of rotating gas-turbine blades. The rotating duct has staggered ribs with $70^{\circ}$ attack angle, which are attached on leading and trailing surfaces. Naphthalene sublimation technique is employed to determine detailed local heat transfer coefficients using the heat and mass transfer analogy. Additional numerical calculations are conducted to analyze the flow patterns in the cooling passage. The present experiments employ two-surface heating conditions in the rotating duct because the exposed surfaces to hot gas stream are pressure and suction side surfaces in the middle passages of an actual gas-turbine blade. Secondary flows are generated by Coriolis and centrifugal forces in the spanwise and streamwise directions. The ribs attached on the walls disturb the mainflow resulting in recirculation and secondary flows near the ribbed wall. The local heat transfer and flow patterns in the passage are changed significantly according to rib configurations and duct rotation speeds. Therefore, the geometry and arrangement of the ribs are important for the advantageous cooling performance. The experimental results show that the ribs enhance the heat transfer more than $70\%$ from that of the smooth duct. The duct rotation generates the heat transfer discrepancy between the leading and trailing walls due to the secondary flows induced by the Coriolis force. The overal heat transfer pattern on the leading and trailing walls for the first and second passes are depended on the rotating speed, but the local heat transfer trend is affected mainly by the rib arrangements.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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