• 제목/요약/키워드: Flow of Fluid

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A Study on $Na^+$ and Water Reabsorption in the Nephron Segment Beyond Proximal Tubule Measured by Lithium Clearance

  • Han, O-Soo;Goo, Yong-Sook;Sung, Ho-Kyung
    • The Korean Journal of Physiology
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    • 제25권2호
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    • pp.189-200
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    • 1991
  • During the past few years it has been proposed that lithium clearance can be used as a reliable measure for the outflow of tubular fluid from the proximal tubule. This study was aimed to characterize the inflow dependent reabsorption of Na in renal tubule beyond the proximal tubule. For this purpose, lithium clearance was used as a measure for the inflow from the proximal tubule and the changes in reabsorption fraction of Na and water were determined in rabbits. Rabbits were pretreated with hypotonic saline solutions for an hour (50 mM/L NaCl, 20 ml/hr/kg). And then a hypertonic solution of 500 mM/L NaCl (20 ml/kg) was administered intraperitoneally in conjunction with a bolus of LiCl solution (2 mM/kg, i.v.) for conditioning the $C_{Li}$ and urine flow rate. To rule out the effect of $Li^+$ on tubular functions, a bolus of NaCl solution (2 mM/kg, i.v.) was administered. Fifteen, thirty, and sixty minutes after injection of hypertonic saline arterial blood and urine samples were taken. Urinary and plasma concentrations as well as urinary output of $Li^+,\;Na^+\;and\;K^+$ were measured. From these $C_{Li},\;C_{Na}$ and the reabsorption fraction of Na and water $(Fr_{Na}\;&\;FrH_2O)$ were calculated. These results were compared with those from control groups in which the same amount of isotonic saline (145 mM/L NaCl) and of 15% dextran solution were administered in the same way as that in experimental group. Followings are the results obtained. 1) The plasma concentration of $Na^+$ in rabbits injected with hypertonic saline reached the peak value after 15 min and thereafter no significant change was observed. Hematocrit values did not show any change, while urinary excretion of $Na^+$ increased markedly during the first 15 min and decreased thereafter. These results were not affected by an injection of a small amount of LiCl. 2) The clearances of $Li^+,\;Na^+\;and\;K^+$ in rabbits injected with hypertonic saline and LiCl solution decreased. 3) In spite of the variation in $C_{Li},\;Fr_{Na}$ did not show any significant change while $FrH_2O$ increased gradually. 4) $C_{Li}$ decreased also in rabbits received isotonic saline. $Fr_{Na}$ tended to be higher than that in hypertonic saline group, while $FrH_2O\;and\;Fr_{Na}$ did not associated with the decrease in $C_{Li}$. 5) $C_{Li}$ of the rabbits received dextran solution fluctuated persistently and $Fr_{Na}\;and\;FrH_2O$ did not change in along with $C_{Li}$ although $Fr_{Na}$ had a tendency to be higher than that in hypertonic saline group. 6) From the above results it was concluded that: (a) In rabbits with normal body store of $Na^+$, the $Fr_{Na}$ of renal tubule beyond proximal tubule. calculated from $C_{Li}$ as a measure of inflow from proximal tubule is constant in spite of variations in $C_{Li}$. (b) The $FrH_2O$ calculated from $C_{Li}$ is dependent largely upon ADH rather than inflow from proximal tubule. (c) When there is a decrease in plasma $Na^+$ concentration or ineffective body fluid. $Li^+$ reabsorption may occur in the thick segnent of Henle's loop and hence the determination of $Fr_{Na}$ and $FrH_2O$ will not be easy one, but $Fr_{Na}$ is constant under the same experimental conditions.

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각종 불소처치 이후 시간변화에 따른 타액내 불소농도 변화에 관한 연구 (A STUDY ON THE CHANGE OF SALIVARY FLUORIDE CONCENTRATION WITH TIME AFTER VARIOUS TOPICAL FLUORIDE TREATMENTS)

  • 박수진;김형두;김종철
    • 대한소아치과학회지
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    • 제26권2호
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    • pp.262-274
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    • 1999
  • 구강내의 불소농도를 증가시키는 여러 방법에는 불화된 상수도를 섭취하거나 불소보조제를 복용하는 전신적 투여방법과 불소치약, 불소양치액, 불소젤의 도포와 같은 국소적 투여방법이 있다. 그동안 다양한 delivery system을 통한 국소도포용 불소제제가 임상적으로 우식증을 예방하는데 도움이 된다는 사실이 확인되었다. 최근의 연구에서 불소의 항우식효과는 치아주위의 oral fluid environment속에서 불소의 중요성을 지적하고 있다. 비자극성 전타액내 불소농도는 주어진 시간동안 치면과 상호작용이 가능한 aqueous phase의 불소를 나타낸다고 한다. 따라서 타액내의 불소 농도를 조사함으로써 간접적으로 우식예방효과에 대한 정보를 얻을 수 있다. 우식증예방을 위해 환자에게 여러 가지 국소도포방법 중 한 가지를 추천하기에 앞서 이들 각 방법이 타액내 불소농도를 증가시키는데 얼마나 효과적인지 알 필요가 있다. 이에 저자는 국소적 불소도포후 구강내 불소의 잔류량과 시간별 농도를 비교하고자 현재 국내에서 많이 쓰이고 있는 서로다른 네가지 불소제제를 사용하고 난 뒤 시간변화에 따른 타액내 불소농도를 HMDS를 이용한 확산법과 불소이온전극을 사용하여 측정하고 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 비자극성 혼합타액내 평균 불소농도는 $0.0152ppm{\pm}0.0091ppm$이었으며, 비자극성 타액분비율은 0.34-0.36ml/min으로 각군간에 통계적 유의차는 없었다. 2. 불소제제 사용직후를 제외하고는 모든 구간에서 타액내 불소 농도는 APF gel군>neutral gel군>불소양치액군>불소치약군의 순이었고, 불소처치 120분 경과후 불소치약군의 타액내 불소농도가, 180분 경과후 불소양치액군의 불소농도가 대조군과 통계적 유의차를 보이지 않은 반면, 6시간 경과후까지 APF gel군과 neutral gel군의 타액내 불소농도가 대조군에 비해 유의성있게 높게 유지되었다(p<0.05). 3. 불소제제 사용직후부터 120분 경과후까지 타액내 잔류불소량($AUC_{0-120min}$)은 neutral gel군>APF gel군>불소양치액군>불소치약군의 순이었고, neutral gel군과 APF gel군이 대조군과 나머지 두 군에 비해 유의하게 높은 값을 보였다(p<0.05).

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열응답 실험 및 열저항 해석을 통한 장심도 수직밀폐형 지중열교환기의 성능 분석 (Performance Analysis of a Deep Vertical Closed-Loop Heat Exchanger through Thermal Response Test and Thermal Resistance Analysis)

  • 심병완;박찬희;조희남;이병대;남유진
    • 자원환경지질
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    • 제49권6호
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    • pp.459-467
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    • 2016
  • 300 m 이상의 장심도 지중열교환기는 도심지나 넓은 부지를 확보가기 어려운 지역에 지열냉난방 시스템을 경제적으로 설치하는데 유리하다. 그러나 실제 시공에서는 여러 가지 문제들로 인하여 보편적으로 시도되지 않았고, 일반적으로 100 ~ 200m 심도로 설치되어 왔다. 본 연구에서는 일반적인 시추공 직경 150 mm에 U 파이프는 50A 규격으로 외경 50 mm의 300 m 심도로 지중열교환기를 설치하였다. 고밀도 PE관은 단위 길이당 비중이 $0.94{\sim}0.96g/cm^3$으로 지열공 내부에 채워진 지하수 영향으로 부력이 존재하여, 이를 개선하기 위해 4.6 kg 무게의 금속으로 제작된 하중밴드 10개조를 설치하여 부력의 영향을 감소시켰다. 지중열교환기의 길이 산정 및 성능평가를 위한 기초조사로서 지반조사 및 열응답실험이 실시되었다. 지반내 온도구배는 100 m 심도까지는 주변 지하수 이용에 의한 영향 등으로 $15^{\circ}C$ 정도의 분포를 보이며 그 하부는 $1.9^{\circ}C/100m$의 지온증온율을 나타내고 있다. 열응답실험은 기존에 설정된 표준 방식으로 48 시간 진행되었으며 평균 주입전력은 17.5 kW이며 평균 순환수 유량은 28.5 l/min, 그리고 평균 입출구 온도차는 $8.9^{\circ}C$로 나타났다. 측정된 지중열전도도는 3.0 W/mk이며, 공내열저항은 0.104 mk/W로 나타났다. Stepwise 평가에서 지중열전도도 변화는 초기 13시간을 제외한 이후에는 표준편차가 0.16으로 매우 안정된 값으로 수렴한 것으로 나타났다. 그리고 공내열저항의 민감도를 분석한 결과 파이프의 구경과 그라우팅 물질의 열전도도가 증가함에 따라 그 값이 미미하게 감소하는 경향을 나타내었다.

예천전단대 북동부 명호지역 엽리상 화강암류와 압쇄 편마암류에 대한 지구화학 및 Nd-Sr 동위원소 연구 (Geochemical and Nd-Sr Isotope Studies for Foliated Granitoids and Mylonitized Gneisses from the Myeongho Area in Northeast Yecheon Shear Zone)

  • 김성원;이창윤;유인창
    • 자원환경지질
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    • 제41권3호
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    • pp.299-314
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    • 2008
  • 북동 방향의 호남전단대는 한국의 옥천대 남쪽 경계와 선캠브리아기 영남육괴 사이를 지나는 광역적인 우수향 주향 이동 단층대로 동아시아의 두드러진 지나 변형의 방향과 평행하다. 이 논문에서는 호남전단대의 한 지류인 예천전단대 명호지역의 선캠브리아기 압쇄 석영-백운모 편마암과 엽리상 각섬석-흑운모 화강암의 지화학 및 Nd-Sr 동위원소자료를 보고하고자 한다. 엽리상 각섬석-흑운모 화강암류를 $SiO_2$$Na_2O+K_2O$의 분별도에 도시하면 $SiO_2$의 함량은 61.9-67.lwt% 그리고 $Na_2O+K_2O$의 함량은 5.21-6.99wt%로 화강섬록암 영역에 대부분이 점시된다. 선캠브리아기 압쇄 석영-백운모 편마암은 화강암의 영역에 점시된다. $SiO_2$에 대한 수정된 알칼리-라임 지수 및 Fe#($FeO_{total}/(FeO_{total}+MgO)$)에 의한 관계도에서 엽리상 각섬석-흑운모 화강암류는 캘크-알카리 계열의 마크네슘 성분이 우세한 코딜러리안(Cordilleran)형 중생대 화강암류의 지화학 특징과 잘 부합된다. 또한 이들 암석들은 $Al_2O_3/(CaO+Na_2O+K_2O)$$0.89{\sim}1.10$로 중알루미나에서 약한 고알루미나질의 I형에 해당한다 하지만, 원남층의 압쇄 편마암은 $1.11{\sim}1.22$의 과알루미나질을 보여준다. 연구지역 엽리상 각섬석-흑운모 화강암류 및 압쇄 편마암류의 미량원소 성분을 초생맨틀(Primitive mantle) 값으로 규격화한 거미 성분도상에서는 저장력 원소(large ion lithophile element)이며 불호정성 원소인 Rb, Ba, Th 및 U이 부화되어 있고 Ta, Nb, P, Ti 가 상대적으로 다른 원소보다 결핍되어 있으며 이러한 지화학적 특징은 호상형(Arc-type) 화강암류와 전형적인 활동성 대륙연변부의 지각물질로부터 유래한 화강암류와 유사하다. ${\varepsilon}_{Nd}(T)$와 Sr 초생값은 엽리상 각섬석-흑운모 화강암류가 상부지각의 기원물질로부터 형성된 마그마로부터 생성되었음을 지시해 주고 있다. 연구지역을 포함한 영주저반의 엽리상 각섬석-흑운모 화강암류는 전단대에서 멀어지면서 변형에 의한 특정 원소들(Ti, P, Zr, V 및 Y)의 변화경향이 관찰되지 않는다. 이러한 원인으로, 많은 유체를 가지고 있는 엽리상 각섬석-흑운모 화강암류에서는 전단운동 변형동안 전단대 내와 외부의 유체의 흐름에 의한 질량 전달이 동일하게 일어나 암석 내의 부피변화 및 지화학 변질들을 야기 시키지 않았을 것으로 추정된다.

소장 질환별 방사선학적 검사의 적용에 관한 연구 - 소장조영술과 복부골반전산화단층촬영의 결과 분석을 중심으로 - (Application of Radiological Study by Small Bowel Disease - Comparison of Diagnostic Results of Small Bowel Series and Abdominal Pelvic Computed Tomography -)

  • 이희정;손순룡;이원홍
    • 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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    • 제28권4호
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    • pp.279-286
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    • 2005
  • 목 적 : 소장조영술과 복부골반 CT검사의 진단 결과를 비교함으로써 방사선학적 영상의 특징 파악 및 질환에 따른 적절한 방사선학적 검사법을 선택하는데 기초자료를 제공하고자 한다. 대상 및 방법 : 1999년부터 2000년까지 소장조영술과 복부골반 CT검사를 병행하여 시행한 환자 284명을 대상으로 하여, 각각의 진단 소견을 병명별로 분류하였다. 소장조영술은 250 ml 황산바륨 현탁액(W/V 40W/V%, Methylcellulose+$BaSo_4$)을 경구로 복용시키고, Rt. recumbent position을 취하게 한 후 약 10분 후에 Carboxymethylcellulose solution(0.5%) 600 ml 복용시켰다. 20분, 40분, 1시간 정규촬영을 하고, 조영제가 회맹판(I-C valve)을 통과하면 투시 하에 저격촬영을 시행하였다. 복부골반전산화단층촬영은 검사 1시간 전에 $BaSO_4$+Methylcellulose 1.5 W/V% 450 ml를 복용시키고 검사직전 450 ml 추가로 복용시켰다. 요오드 성분의 비이온성 조영제 2.5 ml flow/sec로 주입하고, 조영제 주입 후 72초 지연 촬영을 하였다. 촬영은 간 상연에서부터 치골결합 부위까지 continuous scan을 시행하였으며, 검사 protocol은 Helical thick 5 mm, picth 1.375 : 1, speed 27.50, increment 5 mm, 120 kV, 245 mA로 하였다. 결 과 : 소장조영술에서는 정상(Normal)이 131예(46.1%), 감염성 장질환(Inflammatory bowel disease ; 이하 IBS)이 65예(22.9%), ischemia+ileocolitis+vasculitis 22예(7.7%), obstruction+stricture 21예(7.4%)의 순으로 나타났고, 복부골반 CT검사에서는 정상이 103예(36.3%) IBS가 65예(22.9%), wall thickening+lymphadenopathy가 42예(14.8%), fluid collection이 17예(6%)의 순으로 나타났다. 소장조영술과 복부골반 CT검사에서 동일하지 않은 결과로 진단된 경우는 소장조영술에서 정상으로 진단된 132명(46.1%) 중 14예(10.6%), 복부골반 CT검사 결과에서는 wall thickening+lymphadenopathy와 IBS로 진단되어 차이를 보였으며, 복부골반 CT검사 결과 정상으로 진단된 103예(36.3%) 중 5예(5.8%)가 소장조영술에서 ischemia+ileocolitis+vasculitis로 진단되었다. 정상으로 진단 된 235예 중 37예(15.9%)가 서로 다른 결과로 진단되어 통계적으로 유의한 차이를 보였다(P<0.05). 결 론 : 본 연구에서 특정질환에 특정검사의 진단결과가 우수하게 나타나는 것으로 조사되었으므로 방사선학적 검사의 진단적 민감도를 높이기 위해서는 처방 및 검사에 있어서 질환에 따른 적절한 검사법의 선택이 무엇보다도 중요하리라 사료된다.

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메탄올의 이산화탄소 흡수평형 추산에 대한 PC-SAFT모델식과 Two-model approach 모델식의 비교연구 (Comparative Study on the Estimation of CO2 absorption Equilibrium in Methanol using PC-SAFT equation of state and Two-model approach.)

  • 노재현;박회경;김동선;조정호
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제18권10호
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    • pp.136-152
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    • 2017
  • 본 연구에서는 $CO_2$ 제거 용매로써 메탄올 수용액을 사용하는 $Rectisol^{(R)}$공정을 모델링하기 위한 열역학 모델식으로는 PC-SAFT(Perturebed-Chain Statistical Associating Fluid Theory) 상태방정식과 액체활동도계수 모델식을 기본으로 조합된 Two-model approach식{NRTL(Non Random Two Liquid) + Henry + Peng-Robinson}을 비교하였다. 또한 PC-SAFT 상태방정식의 이성분계 상호작용 매개변수와 Two-model approach식의 Henry 상수를 새롭게 결정하기 위해서 273.25K과 262.35K에서 $CO_2$와 메탄올 간의 흡수평형실험을 수행하고 회귀분석을 하였다. 그리고 새롭게 결정한 매개변수의 정확성은 실험 데이터의 추산결과를 통해 검증하였다. 이러한 모델식과 검증한 매개변수를 사용하여 $CO_2$ 제거공정을 모델링 하였다. 그 결과 Two-model approach식을 사용한 경우가 PC-SAFT EOS을 사용한 경우에 비해 $CO_2$ 99.00% 제거하기 위해 요구되는 메탄올 용매 유량이 약 43.72% 더 높게 추산되었으며, 증류탑에서의 냉각수 소모량은 39.22%정도, 스팀소모량은 43.09%정도 더 소요됨을 알 수 있었다. 결론적으로 고압에서 운전되는 $Rectisol^{(R)}$ 공정을 Henry관계식의 도움을 받는 액체활동도계수 모델식을 사용하여 모델링을 하는 경우 PC-SAFT 상태방정식을 사용한 경우에 비해서 크게 설계된 다는 것을 알 수 있었다. 이러한 이유는 액상에 대한 용해도가 낮은 가스성분이 일정한 온도에서 액상에 녹아드는 양은 기상의 분압에 비례하여 증가하는 것으로 계산되는 Henry 관계식의 특성 때문에 메탄올에 대해 용해도가 큰 $CO_2$의 경우 메탄올과 $CO_2$간의 흡수특성을 잘 예측하지 못하는 것을 알 수 있었다.

Change of Fractured Rock Permeability due to Thermo-Mechanical Loading of a Deep Geological Repository for Nuclear Waste - a Study on a Candidate Site in Forsmark, Sweden

  • Min, Ki-Bok;Stephansson, Ove
    • 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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    • 한국방사성폐기물학회 2009년도 학술논문요약집
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    • pp.187-187
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    • 2009
  • Opening of fractures induced by shear dilation or normal deformation can be a significant source of fracture permeability change in fractured rock, which is important for the performance assessment of geological repositories for spent nuclear fuel. As the repository generates heat and later cools the fluid-carrying ability of the rocks becomes a dynamic variable during the lifespan of the repository. Heating causes expansion of the rock close to the repository and, at the same time, contraction close to the surface. During the cooling phase of the repository, the opposite takes place. Heating and cooling together with the, virgin stress can induce shear dilation of fractures and deformation zones and change the flow field around the repository. The objectives of this work are to examine the contribution of thermal stress to the shear slip of fracture in mid- and far-field around a KBS-3 type of repository and to investigate the effect of evolution of stress on the rock mass permeability. In the first part of this study, zones of fracture shear slip were examined by conducting a three-dimensional, thermo-mechanical analysis of a spent fuel repository model in the size of 2 km $\times$ 2 km $\times$ 800 m. Stress evolutions of importance for fracture shear slip are: (1) comparatively high horizontal compressive thermal stress at the repository level, (2) generation of vertical tensile thermal stress right above the repository, (3) horizontal tensile stress near the surface, which can induce tensile failure, and generation of shear stresses at the comers of the repository. In the second part of the study, fracture data from Forsmark, Sweden is used to establish fracture network models (DFN). Stress paths obtained from the thermo-mechanical analysis were used as boundary conditions in DFN-DEM (Discrete Element Method) analysis of six DFN models at the repository level. Increases of permeability up to a factor of four were observed during thermal loading history and shear dilation of fractures was not recovered after cooling of the repository. An understanding of the stress path and potential areas of slip induced shear dilation and related permeability changes during the lifetime of a repository for spent nuclear fuel is of utmost importance for analysing long-term safety. The result of this study will assist in identifying critical areas around a repository where fracture shear slip is likely to develop. The presentation also includes a brief introduction to the ongoing site investigation on two candidate sites for geological repository in Sweden.

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몸체 형상이 수중운동체의 공동 발달과 항력특성에 미치는 영향에 대한 수치적 연구 (A Numerical Study of Effects of Body Shape on Cavity and Drag of Underwater Vehicle)

  • 김형태;강경태;최정규;정영래;김민재
    • 대한조선학회논문집
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    • 제55권3호
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    • pp.252-264
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    • 2018
  • The calculation of steady-state cavitating flows around Supercavitating Underwater Bodies (SUB's), which consist of a circular disk head (cavitator), a conical fore-body, a cylindrical middle-body and either a boat-tail or a flare-tail, are carried out. To calculate the axisymmetric cavitating flow, used is a commercial computational fluid dynamics code based on the finite volume method, Fluent. From the analysis of numerical results, the cavity and drag, affected by the fore-body and tail of the SUB's, are investigated. Firstly, the effect of the fore-body shape is investigated with the same disk cavitator and a cylindrical rear-body of fixed diameter. Then with the same cavitator and a fixed fore-body, the effect of the rear-body shape is investigated. Before the cavity generated by the cavitator covers the slant of fore-bodies sufficiently, the larger the cone angle of the fore-body(i.e., the shorter the slant length), the larger the drag and the slower the development of cavity. After the cavity covers the fore-body completely so that the pressure drag component of the body is vanished, the characteristics of drag-velocity curves are identical. Also, as the tail angle is bigger, the cavity generated by the cavitator is suppressed further and the drag becomes larger. The peak of the drag appears for the flare-tail, i.e., when the tail angle is positive(+). On the contrary, the trough of the drag appears for the boat-tail, i.e., when the tail angle is negative(-). When the tail angle is 5 degrees, the peak of the drag appears at the body speed of 80m/s and the value of the drag is 43% larger than that at the design speed of 100m/s. When the tail angle is -5 degrees, the trough of the total drag appears at 75m/s and that drag is 30% smaller than that of the cavitator, which means the rest of the body has a negative drag.

A study on the action mechanism of internal pressures in straight-cone steel cooling tower under two-way coupling between wind and rain

  • Ke, S.T.;Du, L.Y.;Ge, Y.J.;Yang, Q.;Wang, H.;Tamura, Y.
    • Wind and Structures
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    • 제27권1호
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    • pp.11-27
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    • 2018
  • The straight-cone steel cooling tower is a novel type of structure, which has a distinct aerodynamic distribution on the internal surface of the tower cylinder compared with conventional hyperbolic concrete cooling towers. Especially in the extreme weather conditions of strong wind and heavy rain, heavy rain also has a direct impact on aerodynamic force on the internal surface and changes the turbulence effect of pulsating wind, but existing studies mainly focus on the impact effect brought by wind-driven rain to structure surface. In addition, for the indirect air cooled cooling tower, different additional ventilation rate of shutters produces a considerable interference to air movement inside the tower and also to the action mechanism of loads. To solve the problem, a straight-cone steel cooling towerstanding 189 m high and currently being constructed is taken as the research object in this study. The algorithm for two-way coupling between wind and rain is adopted. Simulation of wind field and raindrops is performed with continuous phase and discrete phase models, respectively, under the general principles of computational fluid dynamics (CFD). Firstly, the rule of influence of 9 combinations of wind sped and rainfall intensity on flow field mechanism, the volume of wind-driven rain, additional action force of raindrops and equivalent internal pressure coefficient of the tower cylinder is analyzed. On this basis, the internal pressures of the cooling tower under the most unfavorable working condition are compared between four ventilation rates of shutters (0%, 15%, 30% and 100%). The results show that the 3D effect of equivalent internal pressure coefficient is the most significant when considering two-way coupling between wind and rain. Additional load imposed by raindrops on the internal surface of the tower accounts for an extremely small proportion of total wind load, the maximum being only 0.245%. This occurs under the combination of 20 m/s wind velocity and 200 mm/h rainfall intensity. Ventilation rate of shutters not only changes the air movement inside the tower, but also affects the accumulated amount and distribution of raindrops on the internal surface.

Opto-Electrochemical Sensing Device Based on Long-Period Grating Coated with Boron-Doped Diamond Thin Film

  • Bogdanowicz, Robert;Sobaszek, Michał;Ficek, Mateusz;Gnyba, Marcin;Ryl, Jacek;Siuzdak, Katarzyna;Bock, Wojtek J.;Smietana, Mateusz
    • Journal of the Optical Society of Korea
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    • 제19권6호
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    • pp.705-710
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    • 2015
  • The fabrication process of thin boron-doped nanocrystalline diamond (B-NCD) microelectrodes on fused silica single mode optical fiber cladding has been investigated. The B-NCD films were deposited on the fibers using Microwave Plasma Assisted Chemical Vapor Deposition (MW PA CVD) at glass substrate temperature of 475 ℃. We have obtained homogenous, continuous and polycrystalline surface morphology with high sp3 content in B-NCD films and mean grain size in the range of 100-250 nm. The films deposited on the glass reference samples exhibit high refractive index (n=2.05 at λ=550 nm) and low extinction coefficient. Furthermore, cyclic voltammograms (CV) were recorded to determine the electrochemical window and reaction reversibility at the B-NCD fiber-based electrode. CV measurements in aqueous media consisting of 5 mM K3[Fe(CN)6] in 0.5 M Na2SO4 demonstrated a width of the electrochemical window up to 1.03 V and relatively fast kinetics expressed by a redox peak splitting below 500 mV. Moreover, thanks to high-n B-NCD overlay, the coated fibers can be also used for enhancing the sensitivity of long-period gratings (LPGs) induced in the fiber. The LPG is capable of measuring variations in refractive index of the surrounding liquid by tracing the shift in resonance appearing in the transmitted spectrum. Possible combined CV and LPG-based measurements are discussed in this work.