Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.10
no.4
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pp.31-40
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1986
With the tendency toward high speed and high pressure in centrifugal pumps, the problem of sub-synchronous vibration has arisen, caused by the hydraulic forces of the working fluid, such as wearring, balance piston, impeller, etc.. These forces can drastically alter the rotor critical speeds and stability characteristics, and can be acted significant destabilizing forces. For preventing such self-excited vibration, the desing of the rotor system needs, which would secure the stability of the machine. In this paper, a procedure is presented for dynamic modeling of rotor-bearing-seal-impeller systems which consist of rigid disks, distributed parameter finite rotor elements and discrete bearings, seals and impellers. A finite element model including the effects of rotatory inertia and gyroscopic moments is developed using the consistent matrix approach. The technique of dynamic matrix reduction is applied to the shaft matrices to reduce them to a set of matrices of dynamic of significantly fewer degrees of freedom. The representation of bearing, seal and impeller elements is in term of linearized stiffness and damping matrices by reasonably small perturbations from equilibrium. The stability behavior of a typical double suction centrifugal pump is presented. Results show the influence of clearance and flow conditions on running speeds and stability characteristics.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.11
no.6
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pp.93-100
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2003
This paper describes the thermoelastic instability arising from friction heat generation in braking and proposes the finite element methods to predict the variation of temperature and thermal deformation. In a conventional disc brake analysis, heat generation is only related with wheel speed and friction material and the interface pressure between disc and pad is assumed constant. But under dynamic braking conditions, the frictional heat causes the thermoelastic distortion that leads to more concentrated contact pressure distribution and hence more and more non-uniform temperature. In this paper, to complete the solution of the thermomechanically coupled problem, the linear relation model between pressure and temperature is proposed and demonstrated in examples of a simple two dimensional contact problem. And the two dimensional model has been extended to an annular three dimensional disc model in order to consider more realistic geometry and to provide a more accurate critical speed for automotive brake systems.
This paper deals with the detail rotordynamic analysis for BB5 eight stages pump as development of API 610 BB5 type pump. Dry-run analytical model, not considering operating fluid, and wet-run analytical model, considering operating fluid are established. In addition, plain circular and pressure dam bearings are chosen and it was discussed that each bearing has an effect on dynamic characteristics of pump rotor system. A rotordynamic analysis includes the critical speed map, Campbell diagram, stability, and unbalance response. As results, it was predicted that rated speed of the pump rotor passes through 1st critical speed in dry-run condition regardless of bearings, however, it was verified that, in wet-run condition, the rotor system doesn't have critical speeds even if more than twice rated speed. Hence the resonance problem caused by the critical speeds does not happen since actual operating is in wet-run condition including operating fluid. As a result of unbalance response analysis, the pump rotor has stable vibration response at rated speed, regardless of operating fluid and the proposed bearing types.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.7
no.2
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pp.70-85
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2006
The supersonic flutter suppression of a cantilevered plate wing is studied with the finite element method and the quasi-steady aerodynamic theory. We suppress wing flutter by using piezoelectric materials and electric devices. Two approaches to flutter suppression using piezoelectric materials are presented; an energy-recycling semi-active approach and a negative capacitance approach. To assess their flutter suppression performances, we simulate flutter dynamics of the plate wing to which piezoelectric patches are attached. The critical dynamic pressure drastically increases with our flutter control using a negative capacitor.
Although swash-plate type axial piston pumps have the merits of wide operating conditions and high efficiency, the characteristics of pressure pulsation and flow ripple which result in system noise generation are on-going problems. This research examined the analytic models of the dynamic oil pressure and flow characteristics in the pump. A new mathematical model which considered the pressure behaviors of each cylinder and discharge piping was developed to analyze the pump pressure and flow. This model also considered the leakages in the clearances which many researchers have ignored so far. Using the developed model, numerical calculations were implemented. The results showed that widely used simple model which considered only a single cylinder can not predict actual discrete flow dynamics and that fluid inertia effect has to be considered in the mathematical model. Several critical parameters were discussed such as port volume and discharge resistance on the assumption that the pipe length is not so long. The effect of leakages was studied on the final stage.
This paper considered the out-of-plane motion of the piping system conveying fluid through the elbow connecting two straight pipes. The extended Hamilton's principle is used to derive equations of motion. It is found that dynamic instability does not exist for the clamped-clamped, clamped-pinned and pinned-pinned boundary conditions. The frequency equations for each boundary conditions are solved numerically to find the natural frequencies. The effects of fluid velocity and Coriolis force on the natural frequencies of piping system are investigated. It is shown that buckling-type instability may occur at certain critical velocities and fluid pressures. Equivalent critical velocity, which is defined as a function of flow velocity and fluid pressure, are calculated for various boundary conditions.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.31
no.5
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pp.235-241
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2018
The internal pressure is a critical parameter for designing a pressure vessel. The static pressure that a pressure vessel must withstand is usually determined according to the various codes and standards with simple formula or numerical simulations considering the geometric parameters such as diameter and thickness of a vessel. However, there is no specific codes or technical standards we can use practically for designing of pressure vessels which have to endure the detonation pressure. Detonation pressure is a kind of dynamic pressure which causes an impulsive pressure on the vessel wall in a extremely short time duration. In addition, it is known that the magnitude of reflected pressure at the vessel wall due to the explosion can be over twice the incident pressure. Therefore, if we only consider the reflected pressure, the design of the pressure vessel can be too conservative from the economical point of view. In this study, we suggest a practical method to evaluate the magnitude of maximum allowable pressure that the pressure vessel can withstand against the detonation inside a vessel. As an example to validate the proposed method, we consider the pressure vessel containing hydrogen gas.
In this paper, the effect of oil conditions in rotor dynamic behaviors of a FFRB (Fully-Floating Ring Bearing) is investigated. Through the characteristic of a FFRB has two films, it has several advantages such as less friction loss and better stability over a wide speed range. However, it is difficult to supply a oil to the inner film. Thus, turbocharger makers have been paid significant attention to the lubrication of a FFRB because of its importance. This work focuses on the influence of oil inlet pressure and temperature. The methodologies of computational simulation and experimental test were used to estimate the rotor dynamic behaviors. In experimental test, the single-scroll turbocharger for the 1.4L diesel engine was used. The results show that the oil inlet pressure and temperature will place considerable influence on the rotor response. Oil conditions affect RSR (Ring Speed Ratio) which is cause of sub-synchronous vibrations, which also cause of oil whirling and whip even a critical speed. At higher speed range, the phenomenon of self-excited vibrations which is cause of instability of fluid whirl is investigated through the orbit shapes that consist of small orbit and large amplitude orbit. It is shown that some performance of a FFRB can be controlled by the conditions of oil supply. Finally, it was revealed that the oil induced operating conditions will strongly affect the turbocharger rotor dynamics behaviors.
Lee, Jong Myeong;Lee, Jeong Hoon;Ha, Jeong Min;Ahn, Byung Hyun;Kim, Won Cheol;Choi, Byeong Keun
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.37
no.12
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pp.1483-1487
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2013
Water injection pump outputs oil with high pressure during this process, seawater is injected into the well to recover the well pressure and maintain high productivity. A water injection pump has high productivity, and therefore, it serves as a key piece of equipment in marine plants. In this light, water injection pumps are being studied widely in industry. In this study, the rotor dynamics is analyzed to determine the natural frequency according to the bearing stiffness and operation speed change. This study aims to establish the pump reliability through critical speed, stability, and unbalance response analysis.
Kim, Kyung-Kyun;Lee, Won-Bae;Yeon, Yun-Mo;Kim, Dae-Up;Jung, Seung-Boo
Proceedings of the KWS Conference
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2002.10a
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pp.528-533
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2002
The mechanical and metallurgical properties of friction welded joints type 5052 Al alloy/A36 steel have been studied in this paper. The joint strength increased with increasing upset pressure and friction time till it reached the critical value. The joint strength was fixed at low strength compare to that of base metal in the case of increasing friction time. Microstructure of 5052 Al alloy was greatly deformed near the weld interface. The very fine and equaxied grain structure was observed at the near interface. The elongated grain was formed outside dynamic recrystallizatoin region at the peripheral part, while the A36 steel' side was not deformed. The hardness of the near interface was slightly softer than that of 5052 Al alloy base metal. The maximum softening width was about 8mm from the interface. In the present work, the friction welding condition, t$_1$=0.5sec, P$_2$=137.5MPa, showed a maximum joint strength (202MPa) when friction pressure, upset time and rotation speed were fixed at 75MPa, 5sec, 2000rev/min and these were the optimum friction welding condition of 5052Al/A36 steel joints.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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