• Kyungpook Mathematical Journal
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• 제61권2호
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• pp.323-351
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• 2021

The present paper addresses magnetohydrodynamic pulsating flow and heat transfer of two immiscible, incompressible, and conducting couple stress fluids between two permeable beds. The flow between the permeable beds is assumed to be governed by Stokes' [28] couple stress fluid flow equations, whereas the dynamics of permeable beds is determined by Darcy's law. In this study, matching conditions were used at the fluid-fluid interface, whereas the B-J slip boundary condition was employed at the fluid-porous interface. The governing equations were solved analytically, and the expressions for velocity, temperature, mass flux, skin friction, and rate of heat transfer were obtained. The analytical expressions were numerically evaluated, and the results are presented through graphs and tables.

• Steel and Composite Structures
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• 제51권4호
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• pp.363-375
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• 2024

Within the optimization field, addressing the intricate posed by fluidic pressure loads on functionally graded structures with frequency-related designs is a kind of complex design challenges. This paper thus introduces an innovative density-based topology optimization strategy for frequency-constraint functionally graded structures incorporating Darcy's law and a drainage term. It ensures consistent treatment of design-dependent fluidic pressure loads to frequency-related structures that dynamically adjust their direction and location throughout the design evolution. The porosity of each finite element, coupled with its drainage term, is intricately linked to its density variable through a Heaviside function, ensuring a seamless transition between solid and void phases. A design-specific pressure field is established by employing Darcy's law, and the associated partial differential equation is solved using finite element analysis. Subsequently, this pressure field is utilized to ascertain consistent nodal loads, enabling an efficient evaluation of load sensitivities through the adjoint-variable method. Moreover, this novel approach incorporates load-dependent structures, frequency constraints, functionally graded material models, and polygonal meshes, expanding its applicability and flexibility to a broader range of engineering scenarios. The proposed methodology's effectiveness and robustness are demonstrated through numerical examples, including fluidic pressure-loaded frequency-constraint structures undergoing small deformations, where compliance is minimized for structures optimized within specified resource constraints.

• 대한기계학회논문집A
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• 제20권12호
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• pp.3715-3727
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• 1996

Compression behavior of semi-solid aluminum alloys with controlled solid fractions was investigated in the present study. The stress and strain relationships were obtained from the compression test. Variations of the solid fraction distribution and the material behaviour were investigated for various friction coeffieiants and die speedsd. For a finite element analysis, the semi-solid material was described by a compressible regid viscoplastic model for the solid region and darcy's law for the liquid region. The computed results were compared with experimental data for the validity of the yield criteria.

• 에너지공학
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• 제10권3호
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• pp.266-271
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• 2001

투과 흐름이 있는 수평 다공질 유체층에서 부력에 의하여 발생하는 자연대류 현상을 선형 안정성 이론을 사용하여 해석하였다. 다공질 층에서의 유동 특성을 나타내기 위하여 Dacrcy 법칙을 사용하였다. 선형 안정성 해석 결과를 근거로 자연대류 발생점 근처에서 비선형 해석을 하여 열전달 상관관계를 얻었다. 해석 결과 투과 흐름의 세기가 커짐에 따라 계는 점점 안정해 지고, Darcy-Rayleigh수의 변화에 따른 Nusselt수의 변화는 감소하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권5호
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• pp.723-729
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• 2019

A theoretical analysis was conducted of convective instability driven by buoyancy forces under transient temperature fields in an annular porous medium bounded by coaxial vertical cylinders. Darcy's law and Boussinesq approximation are used to explain the characteristics of fluid motion and linear stability theory is employed to predict the onset of buoyancy-driven motion. The linear stability equations are derived in a global domain, and then cast into in a self-similar domain. Using a spectral expansion method, the stability equations are reformed as a system of ordinary differential equations and solved analytically and numerically. The critical Darcy-Rayleigh number is founded as a function of the radius ratio. Also, the onset time and corresponding wavelength are obtained for the various cases. The critical time becomes smaller with increasing the Darcy-Rayleigh number and follows the asymptotic relation derived in the infinite horizontal porous layer.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제14권11호
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• pp.1059-1065
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• 2004

In this paper, the dynamic characteristic analysis of carriage structure supported by air bearings were performed. Toward this end, the characteristics of air bearing were numerically analyzed to estimate the stiffness of the air bearing and the clearance between air bearing and guide surface. The modal analysis of the carriage structure was performed by using finite element method, and the experimental modal analysis was also performed to validate the finite element model, where rigid body modes were compared to validate the stiffness of the air bearings. From the results, the air spring stiffness can be estimated within the range of acceptable accuracy under any pressure and clearance condition.

• 물과 미래
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• 제24권1호
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• pp.109-117
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• 1991

포화-비포화 영역에서 transient흐름 해석을 위해 유체의 연속방정식과 Darcy 법칙으로부터 다공질 매체에서의 흐름 지배방정식을 유도하였다. 수치해는 가중잔차원리에 입각한 Galerkin 유한요소법으로 구하며, 시간도함수항에는 유한차분법을 적용하였다. 해석에서는 실제 자연상태에서 발생되는 부정호우자료를 이용하고 이때의 지표하 흐름 해석에 필요한 강우 주상도는 제 손실성분을 고려한 초과우량 추정모형으로부터 얻었다. 비포화 토양에서의 흐름을 고려하기 위해 투수계수, 압력수두 및 체적함수비의 상호 함수관계를 이용하였다. 모형은 대칭인 2차원으로서 비등방성, 이질 토층으로 구성하였다.

• 동굴
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• 제87호
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• pp.34-43
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• 2008

카르스트는 자연수의 용식작용에 의하여 형성되는 지형이다. 용식은 카르스트 지형에 있어 가장 우세한 과정이 아니며, 또한 지배적인 과정도 아니지만, 그것은 다른 유형의 지형에서 형성되는 결과보다 용해질 암석에서 더 다양한 역할을 하기 때문이다. 용식의 가장 중요한 역할은 바위의 침투성을 증가시키면서 지하의 공간을 확대시키는 데 있다. 이는 지하수에 의해 지표면의 점진적인 용식적인 변화인 카렌, 석문, 용천, cockpit 및 mogote, sinkholes, hum 등의 카르스트 지형을 창출한다. 수문학의 대표적인 이론인 Darcy's Law가 용식지형에서는 전혀 적용되지 않는다는 검증 결과만 하더라도 카르스트가 얼마나 다양하고 복잡한 수문학적인 형성과정을 가지고 있는가를 알 수 있을 것이다. 특히 Darcy의 법칙은 비등방성과 비균질적인 투수층에는 적용되지 않는다. 왜냐하면 카르스트 지역에서는 1차삼투율(primary transmissivity)의 공극율에 따른 투과율이 적용되는 일반적인 암석에서의 결과보다 2차삼투율(secondly transmissivity인 단층선, 균열, 절리면 등에 의한 투과율이 훤씬 증대되기 때문이다. 따라서 카르스트수문학은 자연수의 용식작용에 의하여 형성되는 지형이지만 투수성, 지하수의 유속, 동공속의 소지류의 구배, 입수율과 배출율 등이 일반적인 수문학과 다른 결과를 나타내고 있다.

• 자원리싸이클링
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• 제21권5호
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• pp.38-43
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• 2012

본 연구에서는 토양에서 지하수의 흐름에 영향을 미치는 주요한 인자인 토양입자의 크기 및 입자들의 혼합 패턴에 따라 Darcy의 법칙에서 제시되어 있는 투수계수가 변화하는 양상을 검토하여 토양 환경에서의 물의 흐름에 대한 해석을 시도하였다. 또한 물의 온도 및 농도 변화에 따른 투수계수의 양상을 파악하였다. 그 결과, 토양입자의 크기 및 혼합패턴에 대한 투수계수는 입자의 크기에 비례하는 경향을 보였으며, 조합에 따라 공극률의 영향을 많이 받았다. 특히 단일입자에 비해 크기가 다른 모래 시료를 혼합한 경우 크기가 작은 단일입자의 투수계수값보다 낮은 값을 나타내었다. 또한 온도 증가에 따라 지하수의 투수계수가 증가하였으며, 지하수 내 이온의 농도에 따라 투수계수가 감소하였다. 본 연구결과는 토양 환경에서 지하수의 거동을 해석하는데 있어 토양의 특성이 반영되는 현상에 의미있는 자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 한국농공학회:학술대회논문집
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• 한국농공학회 1998년도 학술발표회 발표논문집
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• pp.414-418
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• 1998

This study was carried out to analyze permeability of steel slag. Three molds with the same grading of raw steel slag were used to measure the coefficient of permeability. Darcy's law could be applied to the steel slag below 0.5 of critical hydraulic gradient because the water flow changed from laminar flow to turbulent flow above the critical hydraulic gradient. Also, the velocity of flow changed according to hydraulic gradient. The coefficient of permeability of the specimen was $\alpha$$\times$10$^{-3}$ cm/ sec.