• Title/Summary/Keyword: Darcy의 유동법칙

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Finite Element Analysis for Forming Process of Semi-Solid Material Considering Induction Heating (유도가열을 고려한 반용융 재료의 성형공정에 관한 유한요소 해석)

  • Park, W.D.;Ko, D.C.;Kim, B.M.;Park, J.C.
    • Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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    • v.14 no.8
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    • pp.82-91
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    • 1997
  • The major objective of this study is to establish analytical technique in order to analyze the behaviour of semi-solid material considering induction heating of the billet. Induction heating process is analyzed by using commerical finite element software. ANSYS. The finite element program, SFAC2D, for the simulation of deformation in semi-solid state is developed in the present study. The semi-solid behaviour is described by a viscoplastic model for the solid phase, and by the Darcy's law for the liquid flow. Simple compression and closed-die compression process considering induction heating are analyzed, and also it is found that the distribution of initial solid fraction of the billet has an important effect on deformation behaviour of semi-solid material. In order to verify the effectiveness of proposed analytical technique the simulation result is compared with experimental result.

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A FE-simulation for forming process of semi-solid material considering induction heating (유도가열을 고려한 반용융 재료의 성형공정에 관한 유한요소 시뮬레이션)

  • 최원도;고대철;김병민;최재찬
    • Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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    • 1996.11a
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    • pp.110-114
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    • 1996
  • The objective of this study is to consider the induction heating process and to develop the finite element program to analyze the behaviour of semi-solid materials. The semi-solid material is assumed to be composed of solid region as rigid visco-plastic model and liquid region following Darcy's law. Induction heating process is analyzed using finite element software, ANSYS, and also the behaviour of a semi-solid material considering induction heating is analyzed using developed finite element program.

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An Analysis of Stokes Flow through Periodic Arrays of Cylinders Using Homogenization Theory (균질화이론을 이용한 규칙적인 배열을 갖는 실린더 집합체 사이의 점성유동 해석)

  • Seung, Yongho;Jang, Hyongil;Lee, Jinhee
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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    • v.22 no.11
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    • pp.1603-1609
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    • 1998
  • Numerical solutions of Stokes flow through periodic arrays of cylinders were sought using Darcy's law and homogenization theory. Drag and lift forces of each cylinder were computed for various attack angles and pitch-to-diameter ratios. It was found that drag force decreased as principal pressure gradient direction deviated from array direction and that drag force increased exponentially as pitch-to-diameter ratio approached unity. Similar tendency was found in lift force except that lift force increased and then decreased in quadratic manner as attack angle varied.

The Buoyancy Effects in Horizontal Porous Layers with Vortical Through Flow (수직 투과 흐름이 있는 수평 다공질 유체층에서의 부력 효과)

  • Kim, Min-Chan;Kim, Sin;Yoon, Do-Young;Kim, Sae-Hoon
    • Journal of Energy Engineering
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    • v.10 no.3
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    • pp.266-271
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    • 2001
  • Buoyancy-driven natural convection is analysed by employing a linear stability theory in hori-zontal porous media with net through flow. Darcy's law is used to model the flow characteristics in porous media. Bated on the results of linear stability analysis, a heat transfer correlation was obtained by employing weakly nonlinear analysis. As the net through flow increases, the system becomes more stable and the effect of the Darcy-Rayleigh number on the Nusselt number decreases.

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A Compression Behavior of Semi-Solid Material and Finite Element Analysis Considering Flow of Liquid Phase (반응용재료의 압축거동 및 액상의 유동을 고려한 유한요소해석)

  • Gang, Chung-Gil;Yun, Jong-Hun
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.20 no.12
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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.

A Study on the Groundwater Flow in Fractured-Porous Media by Flow Resistance Theory (단열-다공암반에서 유동저항 이론을 이용한 지하수 유동 평가에 관한 연구)

  • Han Ji-Woong;Hwang Yong-Soo;Kang Chul-Hyung
    • Proceedings of the Korean Radioactive Waste Society Conference
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    • 2005.06a
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    • pp.231-238
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    • 2005
  • On the basis of flow resistance theory the conceptual model and related mathematical descriptions is proposed for resistance modeling of groundwater flow in CPM(continuum Porous medium), DFN(discrete fracture network) and fractured-porous medium. The proposed model is developed on the basis of finite volume method assuming steady-state, constant density groundwater flow. The basic approach of the method is to evaluate inter-block flow resistance values for a staggered grid arrangement, i.e. fluxes are stored at cell walls and scalars at cell centers. The balance of forces, i.e. the Darcy law, is utilized for each control volume centered around the point where the velocity component is stored. The transmissivity (or permeability) at the interface is assumed to be the harmonic average of neighboring blocks. Flow resistance theory was utilized to relate the fluxes between the grid blocks with residual pressures. The flow within porous medium is described by three dimensional equations and that within an individual fracture is described by a two dimensional equivalent of the flow equations for a porous medium. Newly proposed models would contribute to develop flow simulation techniques with various matrix characteristics.

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Numerical Study of Natural Convection in Porous Media Bounded by Short Vertical Annulus (단형 수직환형 다공성 물질에 있어서의 자연 대류에 대한 수치해석)

  • 윤종혁;김종보
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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    • v.13 no.5
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    • pp.979-990
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    • 1989
  • Natural convection heat transfer has been investigated numerically in the vertical annulus filled withsaturated porous material for the aspect ratio less than unity. The inner wall of the annulus is exposed to constant heat flux condition and the outer wall is cooled to keep isothermal condition. The upper and the lower horizontal wall are assumed to be insulated. Under conditions ranging 50 .leq. Ra .leq. 10000, 1 .leq. RD .leq. 12, the characteristics of flow and heat transfer have been investigated. The results show that average Nusselt numbers increase when the radius ratio increases and the multicellular flows are not detected under the present conditions. Isothermal lines are plotted within the porous media. Temperatures of the inner wall with constant heat flux conditions and the local heat flux rate of the cooled outer wall with constant temperature are also obtained.

On Numerical Simulation of Salt-Water Wedge in Coastal Aquifer (해안 대수층의 해수침투에 관한 수치적 고찰)

  • Lee, Woo-Dong;Hur, Dong-Soo;Jeong, Yeong-Han
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2015.05a
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    • pp.82-82
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    • 2015
  • 해안 대수층은 해수와 담수가 공존하는 지역으로 상대적으로 밀도가 큰 해수가 대수층의 담수 아래에 쐐기형태로 존재하게 된다. 이러한 쐐기형태의 해수와 담수의 경계면은 압력경도의 평형에 의해 경계면이 유지되며, 해수면 또는 지하수위가 변동할 경우 해수-담수 경계면의 균형이 무너짐과 더불어 압력경도의 평행이 이루어질 때 까지 해수-담수 경계면의 이동이 계속 진행된다. 수위 변화의 주요 원인으로는 지구온난화 및 기후변화로 인한 지속적인 해수면 상승과 도서지역의 인구증가 및 산업화로 인한 무분별한 지하수의 사용 등에 의한 지하수위 저하 등을 꼽을 수 있다. 이와 같은 원인으로 해안 및 도서지역에서는 해안 대수층의 해수침투거리가 증가하여 지하수 이용에 큰 어려움을 겪고 있다. 이에 해안 대수층의 해수침투 범위 및 거리를 추정하기 위한 많은 연구들이 다양한 분야에서 지속해서 이루어지고 있지만, 서로 밀도가 다른 해수와 담수가 공존하는 해안 대수층 내의 수리특성을 명확히 파악하기에는 아직까지 미흡한 점들이 많다. 과거에는 Darcy의 법칙 및 Ghyben-Herzberg 식에 근거한 이론적인 연구들이 주로 이루어졌고, 근래에 현장관측이나 수리모형실험이 국내 외적으로 수행되고 있으나, 모든 영역의 지하수의 특성을 조사하는 것이 사실상 불가능하다. 이에 최근에는 컴퓨터 성능의 비약적인 발전과 더불어 다양한 수치해석방법에 의한 수치모델들이 개발되어 시뮬레이션에 적용되고 있다. 하지만 거의 대부분의 수치모델은 해안 대수층 수리특성을 투수계수에 의존하고 있을 뿐, 대수층 내부의 해수-담수에 의한 밀도류의 유동특성을 전혀 고려하지 못한 채 정수압에 근거한 해수-담수 경계면에 대해 모의하고 있는 정도이다. 따라서 본 연구에서는 해안 대수층 내부의 유동현상을 투수계수에 의존하는 방법에서 탈피하여 대수층 매체의 입경, 공극, 형상 등을 고려할 수 있을 뿐만 아니라, 염분 및 온도차에 의한 밀도류를 해석할 수 있는 강비선형 수치모델을 개발하여 해수침투 현상을 직접 모의한다. 나아가 대부분의 이전 연구들에서 간과하고 있는 해안지역의 대표적 물리력인 파랑과 조석의 영향이 해안 대수층의 해수침투에 미치는 영향, 해안 대수층의 지하수위 및 해수면의 수위차에 의한 해수침투 특성 그리고 이를 제어 할 수 있는 새로운 대응기술을 제안하는 것을 목적으로 한다.

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매립지 근처에서 산성오염물로 인한 토양오염의 지연에 대한 수치적 연구

  • Yoon, Do-Yeong;Han, Chun;Kim, Min-Chan
    • Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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    • 1999.10a
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    • pp.61-64
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    • 1999
  • 산성침출수에 의한 광산폐기물 매립지 근처의 지하 환경의 오염 및 대처 방안의 효과를 수치적으로 예측하였다. 이를 위하여 지하토양에서 Darcy 법칙을 사용한 침출수의 흐름과 이산-분산에 의한 오염물질의 이동현상을 예측하기 위하여 Galerkin 유한요소법을 활용하였다. 토양오염의 지연을 위하여 석회석 차수막을 연직형과 수평형을 도입하여 그 효과를 조사하였다. 수평차수막에서의 수착이 오염물질의 이동을 지연시키는데 상당한 효과가 있는 것으로 나타났다. 반면에 연직차수막은 지하수의 우회유동으로 인한 오염물질의 확산이 가중되고 있는 것으로 예측되었다. 전반적으로 침출수의 흐름은 광산매립지 제방 근처에서 강하게 일어나는 것으로 나타났다. 이를 근거로 차수막의 효과적인 설치방안이 고안되어야 할 것으로 보인다.

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Manufacturing and Numerical Analysis of Glass Fiber Chopped Strand Mat Reinforced p-DCPD Composites Processed by S-RIM (S-RIM을 이용한 Glass Fiber Chopped Strand Mat 강화 p-DCPD 복합재료 제작 및 수치해석을 통한 공정 시간 예측)

  • YOO, HYEONGMIN;UM, MOONKWANG;CHOI, SUNGWOONG
    • Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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    • v.30 no.6
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    • pp.629-634
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    • 2019
  • Dicyclopentadiene is a low viscosity resin which forms a poly-dicyclopentadiene rapidly through ring opening metathesis polymerization (ROMP). This poly-dicyclopentadiene has outstanding properties of low-temperature, water and impact resistances. Due to these advantages, military and offshore structures try to apply the DCPD composites by using liquid composite molding process. In this study, 14%, 38% volume fraction fiber glass strand mat reinforced p-DCPD composites processed by structural reaction injection molding (S-RIM) which has resin-catalsyt mixing head and glass fiber preform in the mold. Additionally, S-RIM numerical analysis was conducted to predict the process time depending on fiber volume fraction and mold temperature. The process time is shorter when it has the lower fiber volume fraction or the higher mold temperature. At higher mold temperature, it is necessary to set the maximum mold temperature considering the resin curing time.