• 제목/요약/키워드: Dynamic flow

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Sluice Gate를 이용한 고립파 발생조건에 따른 형상 및 압력 특성에 관한 실험적 연구 (Experimental Study of Shape and Pressure Characteristics of Solitary Wave generated by Sluice Gate for Various Conditions)

  • 조재남;김동현;이승오
    • 한국안전학회지
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    • 제31권2호
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    • pp.70-75
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    • 2016
  • Recently, coastal erosion has been widely in progress and the erosion level becomes also serious in the world wide, espeically in East Sea in Korea. Since it would threaten the life, economics and security risk, it is necessary to much comprehend the reason why coastal erosion has occurred according to the geographical characteristics. Meanwhile, analysis about hydrodynamics of the solitary wave such as tunami in swash zone is needed for the best management practice of coastal erosion. Solitary wave is nonlinear wave and can be reproduced in the laboratoy scale by openning suddenly a sluice gate with water head difference, of which methodology was found in the literature, since it could be simply determined by a significant wave height. Thus, in this sutdy the generation of solitary wave was experimentalized using the sluice gate. Experimental conditions were classified by angles of a beach slope, a water level in a beach slope and a difference of water level between in a headtank and a channel bed. Two kinds of dimensionless analyses based from experimental results in this study were presented; the first analysis indicates nondimensionalization between the wave height and the water level in a beach slope in order to investigate characteristics of solitary wave approaching the beach. The second shows the other nondimensionalization between dynamic pressure and static pressure on a beach slope to investigate the relationship between wave breaking and wave pressure. Under the same conditions as laboratory experiments, the numerical results computed with a SWAN model embedded in FLOW 3D were compared in terms of wave height, and pressure on the beach slope, which shows good agreement with each other. Overall results from this study could provide fundamental hydraulic data for the reliabile verification of numerical simulation results about coastal erosion in swash zone caused by solitary waves.

Study of the Rheological Properties of a Fermentation Broth of the Fungus Beauveria bassiana in a Bioreactor Under Different Hydrodynamic Conditions

  • Nunez-Ramirez, Diola Marina;Medina-Torres, Luis;Valencia-Lopez, Jose Javier;Calderas, Fausto;Lopez-Miranda, Javier;Medrano-Roldan, Hiram;Solis-Soto, Aquiles
    • Journal of Microbiology and Biotechnology
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    • 제22권11호
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    • pp.1494-1500
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    • 2012
  • Fermentation with filamentous fungi in a bioreactor is a complex dynamic process that is affected by flow conditions and the evolution of the rheological properties of the medium. These properties are mainly affected by the biomass concentration and the morphology of the fungus. In this work, the rheological properties of a fermentation with the fungus Beauveria bassiana under different hydrodynamic conditions were studied and the rheological behavior of this broth was simulated through a mixture of carboxymethyl cellulose sodium and cellulose fibers (CMCNa-SF). The bioreactor was a 10 L CSTR tank operated at different stir velocities. Rheological results were similar at 100 and 300 rpm for both systems. However, there was a significant increase in the viscosity accompanied by a change in the consistence index, calculated according to the power law model, for both systems at 800 rpm. The systems exhibited shear-thinning behavior at all stir velocities, which was determined with the power law model. The mixing time was observed to increase as the cellulose content in the system increased and, consequently, the efficiency of mixing diminished. These results are thought to be due to the rheological and morphological similarities of the two fungal systems. These results will help in the optimization of scale-up production of these fungi.

센서 네트워크의 노드 위치 추정 시스템 설계 (Design of Node Position Estimation System for Sensor Networks)

  • 임철우;김영락;강병욱
    • 한국멀티미디어학회논문지
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    • 제12권10호
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    • pp.1436-1449
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    • 2009
  • 센서 노드의 위치에 따라서 수집되는 정보의 가치가 결정되기 때문에 센서 네트워크에서 센서 노드의 위치는 매우 중요하다. 본 논문에서는 센서 네트워크에서 인접 노드에 대한 정보와 수신되는 신호의 세기를 이용해서 노드의 위치를 추정하는 기법을 제안한다. 제안하는 기법을 이용하면 노드가 알고 있는 정보를 이용해서 쉽게 노드의 위치를 찾을 수 있다. 더욱이 위치를 알고 있는 앵커 노드를 기준으로 위치를 모르는 미지 노드에 대한 상대적인 위치를 찾을 수 있어서 전체적인 센서 노드의 분포를 쉽게 알 수 있다. 그리고 동적인 시스템인 센서 네트워크에서 제안한 기법을 구현하기 위해서 UML의 여러 다이어그램 중에서 유즈케이스 다이어그램 액티비티 다이어그램, 상태 머신 다이어그램을 이용해서 분석 및 설계를 하였다. UML을 이용하기 때문에 노드 위치 추정 시스템에서 제안 기법의 각 기능에 대한 흐름을 정확하게 파악할 수 있었다. 그리고 센서 노드들의 위치가 작은 오차를 가지고 추정됨을 확인하였다.

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분무주조 고속도공구강의 고온변형 거동에 관한 연구 (A Study on High Temperature Deformation Behavior of Spray-Formed High Speed Steels)

  • 하태권;정재영
    • 소성∙가공
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    • 제27권2호
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    • pp.123-129
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    • 2018
  • In the present study, the mechanical behavior of the spray-formed high speed steel was investigated employing the internal variable theory of inelastic deformation. Special attention was focused on the effect of the microstructure evolution during the hot working process, such as the distribution of carbides to provide a basic database for the production condition of high speed steels with excellent properties. The billets of high speed steel ASP30TM were fabricated by a spray forming, and the subsequently hot-rolled and heat-treated process to obtain uniformly distributed carbide structure. As noted the spray-formed high speed steel showed relatively coarser carbides than hot-rolled and heat-treated one with fine and uniformly distributed carbide structure. The step strain rate tests and high temperature tensile tests were carried out on both the spray-formed and the hot-rolled specimens, to elucidate their high temperature deformation behavior. The spray-formed high speed steel showed much higher flow stress and lower elongation than the hot-rolled and heat-treated steel. During the tensile test at $900^{\circ}C$, the interruption of the deformation for 100 seconds was conducted to reveal that the recovery was a main dynamic deformation mechanism of spray formed high speed steel. The internal variable theory of the inelastic deformation was used to analyze data from the step strain rate tests, revealing that the activation energies for hot deformation of as-spray-formed and hot-worked steels, which were 157.1 and 278.9 kJ/mol, and which were corresponding to the dislocation core and lattice diffusions of ${\gamma}-Fe$, respectively.

가변 안내익을 이용한 터보팬 엔진 제어시스템 (Control System of Turbofan Engine with Variable Inlet Guide Vane)

  • 배경욱;민찬오;천봉규;이창용;이대우
    • 한국항공우주학회지
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    • 제42권3호
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    • pp.237-242
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    • 2014
  • 항공기용 터보팬 엔진의 성능이 이륙과 같이 급격하게 변하는 상황일 때 압축기에서 서지현상이 발생할 수 있는데, 본 논문에서는 이를 방지하는 것을 목적으로 한다. 제안된 시스템은 연료유량을 개루프 명령으로 생성하고, 가변 안내익을 폐루프로 설계하여 터보팬 엔진에 대한 제어시스템을 고전적인 PID제어기와 퍼지 추론 기법을 적용하여 설계하였다. 시뮬레이션은 SIMULINK를 이용하였는데, 제어로직 구성을 위한 동역학적 모델링은 NPSS(엔진해석프로그램)와 SIMULINK를 연동시켜주는 SIMUNLINK BLOCK인 NPSS S-function을 설계하여 이용하였다. 그리고 시뮬레이션 결과로 PID와 Fuzzy 모든 방법에 있어 VIGV의 제어결과로 서지현상을 방지할 수 있음을 증명하였다.

무선센서 네트워크에서 주기적 메시지에 대해 신뢰성 있는 메시지 전송을 위한 라우팅 프로토콜 (Reliable Message Routing Protocol for Periodic Messages on Wireless Sensor Networks)

  • 호아이 퐁;김명균
    • 제어로봇시스템학회논문지
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    • 제17권2호
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    • pp.190-197
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    • 2011
  • In industrial distributed control systems, sensors collect data from the physical environment periodically and transmit them to the actuators, which process the control operations based on the received data. For the effective operation of the control systems, the data transmitted by the sensors has to be delivered to the actuators reliably within the deadline, and if the message reception rate of the actuators becomes lower than a threshold, then the performance of the control systems drops greatly. This paper suggests a message routing protocol to transmit periodic messages reliably in a distributed control system based on wireless sensor networks. For reliable message transmission, the proposed protocol selects a routing path whose end-to-end message reception rate is the highest before transmitting data messages. The proposed protocol has the capability of maintaining a target message reception rate for each flow. To maintain the required target reception rate, each destination monitors the actual message reception rate periodically and transmits a feedback message to the source if it drops below the target reception rate. On receiving the feedback message, the source tries to find a new path which can satisfy the target rate. The performance of the proposed protocol has been evaluated using simulation and compared with other protocols in terms of the message reception rate, the message delay and delay jitter, and so on. The simulation results show that the proposed protocol has a higher message reception rate and comparable message delay and delay jitter to other protocols. The simulation results also show that the proposed protocol has an ability to adapt well to the dynamic network traffic change.

PI 제어기를 이용한 초음속 엔진 버즈마진 및 추력제어에 관한 연구 (A Study on Buzz Margin and Thrust Control of Supersonic Engine using PI Controller)

  • 공창덕;기자영;고성희
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2009년도 제33회 추계학술대회논문집
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    • pp.573-577
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    • 2009
  • 초음속제트 엔진의 동적거동 모사를 수행하고 흡입구에서의 버즈 마진 확보와 추력 제어를 위한 PI 제어 알고리즘을 연구하였다. 먼저 연료유량 제어를 통해 요구추력을 추종하고 노즐 목 면적 제어를 통해 흡입구에서의 버즈마진이 항상 양의 수를 갖도록 흡입구 출구 압력을 조절하였다. 비행 마하 수, 고도, 받음각 변화에 따라 추력제어와 버즈 마진 제어를 위한 비례 게인과 적분 게인을 각각 구하고 시뮬레이션 하였다. 그 결과 비행 마하 수 2.1에서 3.0, 받음각 $0^{\circ}$에서 $10^{\circ}$ 사이의 운용영역에서 제어목표를 만족함을 확인하였다.

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PID 제어기를 이용한 초음속 엔진 흡입구의 버즈마진 제어에 관한 연구 (A Study on Buzz Margin Control in Supersonic Engine Intake using PID Controller)

  • 공창덕;기자영;고성희;강명철
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.88-92
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    • 2009
  • 초음속 추진기관은 기계적인 압축기를 통해 흡입공기를 압축하는 방식이 아니라 램 압축 현상을 이용하여 흡입공기를 압축하기 때문에 흡입구에서의 전압력 회복율이 초음속 추진기관 전체의 작동특성에 결정적인 영향을 주게 된다. 제어기 설계에 앞서 엔진의 동특성 해석을 수행한 결과 비행체의 받음각이 커질수록 버즈마진 값이 작아져 일부영역에서는 충격파가 흡입구 외부에서 발생하게 됨을 확인할 수 있었다. 따라서 흡입구 내의 충격파 특성이 성능요구조건을 만족할 수 있도록 버즈마진을 제어하기 위한 PID 제어알고리즘을 설계하였다. 제어변수는 연료유량과 노즐 목면적이며 버즈마진 값이 양의 값을 갖도록 PID 제어기를 설계하였다.

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수리역학적 상호작용을 고려한 균열암반매질에서의 수리학적 거동에 대한 수치적 연구 (A Numerical Study on Hydraulic Behavior in a Fractured Rock Medium with Hydromechanical Interaction)

  • 정우창;박영진
    • 한국지반환경공학회 논문집
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    • 제10권2호
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    • pp.61-68
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    • 2009
  • 본 논문은 수리학적 현장 주입시험 기간 동안 고려될 필요가 있는 수리역학적 상호작용에 따른 균열암반매질의 수리학적 거동에 대한 수치적 연구이다. 이러한 주입시험은 굴착정 내에 설치된 개구간(open hole section)을 따라 높은 압력을 가진 유량을 주입하며, 이를 통해 굴착정을 가로지르는 균열로부터 유량을 측정하는 것이다. 시간에 따라 변화되는 유량측정결과는 수리역학적 상호작용에 대한 분석 및 예측을 위해 개발된 수치모형의 현장 적용성을 평가하기 위해 사용되었다. 유량측정결과 전도성이 있는 균열들은 상호의존적인 균열망을 형성하며, 이로 인해 균열망을 구성하는 개별적인 균열요소들은 독립적인 시스템으로서 적절하게 모형화 될 수 없음을 보여주었다. 또한 간극수압이 굴착정 주위에 작용하는 최소주응력을 초과할 때 새로운 유체유입영역이 발생되며, 이러한 최소주응력보다 훨씬 큰 간극수압은 굴착정 주위의 균열들에 의해 유지될 수 있다는 것을 보여주었다. 본 연구에서 이러한 특성들이 자연 상태의 균열망의 구성형태에 따라 어떻게 영향을 미치게 되는지 이산 균열망 모형을 통해 수치적으로 분석되었다.

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Rotordynamic Characteristics of Floating Ring Seals in Rocket Turbopumps

  • Tokunaga, Yuichiro;Inoue, Hideyuki;Hiromatsu, Jun;Iguchi, Tetsuya;Kuroki, Yasuhiro;Uchiumi, Masaharu
    • International Journal of Fluid Machinery and Systems
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    • 제9권3호
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    • pp.194-204
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    • 2016
  • Floating ring seals offer an opportunity to reduce leakage flows significantly in rotating machinery. Accordingly, they have been applied successfully to rotating machinery within the last several decades. For rocket turbopump applications, fundamental behavior and design philosophy have been revealed. However, further work is needed to explore the rotordynamic characteristics associated with rotor vibrations. In this study, rotordynamic forces for floating ring seals under rotor's whirling motions are calculated to elucidate rotordynamic characteristics. Comparisons between numerical simulation results and experiments demonstrated in our previous report are carried out. The three-dimensional Reynolds equation is solved by the finite-difference method to calculate hydrodynamic pressure distributions and the leakage flow rate. The entrance loss at the upstream inlet of the seal ring is calculated to estimate the Lomakin effect. The friction force at the secondary seal surface is also considered. Numerical simulation results showed that the rotordynamic forces of this type of floating ring seal are determined mainly by the friction force at the secondary seal surface. The seal ring is positioned almost concentrically relative to the rotor by the Lomakin effect. Numerical simulations agree quite well with the experimental results.