The excavation broken zones (EBZ) of gateways is a significant factor in determining the stability of man-made opening. The EBZ of 55 gateways with variety geological conditions were measured using Ground Penetrating Radar (GPR). The results found that the greatly depth of EBZ, the smallest is 1.5 m and the deepest is 3.5 m. Experimental investigations were carried out in the laboratory and in the coal mine fields for applying the combined arch support theory to large EBZ. The studies found that resin bolts with high tensile strength and good bond force could provide high pretension force with bolt extensible anchorage method in the field. Furthermore, the recently invented torque amplifier could greatly improve the bolt pretension force in poor lithology. The FLAC3D numerical simulation found that the main diffusion sphere of pretension force was only in the free segment zone of the surrounding rock. Further analysis found that the initial load-bearing zone thickness of the combined arch structure in large EBZ could be expressed by the free segment length of bolt. The using of high mechanical property bolts and steel with high pretension force will clearly putting forward the bolt length selection rule based on the combined arch support theory.
Recently, the cross flow turbine attracts more and more attention for its good performance over a large operating regime at off design point. This study adopts a very low head cross flow turbine that has barely been studied before, and investigates the effect of air layer on the performance of the cross flow turbine. As open duct is applied in this study and free surface model is used between the air layer and water, an engineering definition of efficiency, instead of traditional definition of efficiency, is used. As torque at the runner fluctuates up and down at a reasonable limit, statistical method is used. Pressure and water volume fraction contours are shown to present the characteristics of air-water flow. With constant air suction in the runner chamber, the water level gradually drops below the runner and efficiency of the turbine can be raised by 10 percent. All considered, the effect of air layer on the performance of turbine is considerable.
Zullah, Mohammed Asid;Prasad, Deepak Divashkar;Choi, Young-Do;Lee, Young-Ho
한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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2010.06a
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pp.237.2-237.2
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2010
Although oscillating water column type wave energy devices are nearing the stage of commercial exploitation, there is still much to be learnt about many facets of their hydrodynamic performance. The techniques of Computational Fluid Dynamics (CFD) are applied to simulate a wave energy conversion device in free surface such as waves. This research uses the commercially available ANSYS CFX computational fluid dynamics flow solver to model a complete oscillating water column system with savonius turbine incorporated at the rear bottom of the OWC chamber in a three dimensional numerical wave tank. The purpose of the present study is to investigate the effect of an average wave condition on the performance and internal flow of a newly developed direct drive turbine (DDT) model for wave energy conversion numerically. The effects of blade angle and front lip shape on the hydrodynamic efficiency are investigated. The results indicated that the developed models are suitable to analyze the water flow characteristics both in the chamber and in the turbine. For the turbine, the numerical results of torque were compared for the all cases. The results of the testing have also illustrated that simple changes to the front wall aperture shape can provide marked improvements in the efficiency of energy capture for OWC type devices.
Kim, Chang-Hyun;Ahn, Hanwoong;Lee, Ju;Lee, Hyungwoo
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.12
no.2
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pp.944-949
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2017
Recently, the demand of maglev systems in the manufacturing industry for LCD and OLED display panels, which are required to be very clean and possess vacuum systems, has been increasing due to their characteristics such as being non-contact, noise free and eco-friendly. However, it is still a challenge to simultaneously control both the propulsion and levitation for their interactive effect difficult to be exactly measured. In this paper, we proposed a new tuning method for controlling the magnetic levitation force robustly against the levitation disturbance caused by a propulsion system, based on LQ servo optimal control. The disturbance torque of the LSM propulsion system is calculated through FEM analysis in such a way that the LQ servo controller is determined in order to minimize the effect of the disturbance. The robust performance of the proposed LQ servo control method for the in-track type magnetic levitation systems is demonstrated via simulations and experiments.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.17
no.10
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pp.69-76
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2000
Lots of semi-active control devices have been developed in recent years because they have the best features of passive and active system. Especially, controllable magneto-rheological(MR) fluid devices have received significant attention in these area of research. The MR fluid is the material that reversibly changes from a free-flowing, linear viscous fluid to a semisolid with a controllable yield strength in milliseconds when exposed to a magnetic field. If the magnetic field is induced by moving a permanent magnet instead of applying current to a solenoid, it is possible to design a MR damper consuming low power because the power consumption is reduced at steady state. This paper proposes valve mode MR damper using permanent magnetic circuit that has wide range of operation with low power consumption, a design parameter is adopted. The magnetic circuit, material of choke and choke type are selected experimentally with the design parameter. The behaviors of the damper are examined and torque tracking control using PID feedback controller is performed for step, ramp and sinusoidal trajectiories.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.7
no.11
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pp.904-911
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2001
A broomstick swinging biped acrobatic controller is designed and simulated to show capability of the system of controllers: virtual model controller is employed for the robot\`s posture balancing control while a higher level fuzzy controller modulate the one of the virtual model controller\`s parameter for the pendulum swinging motion generation. The robot is of 7 degree-of-freedom, 8-link planar bipedal robot having two slim legs and a body. Each leg consists of a hip joint, a knee joint, an ankle joint and the body has a free joint at the top in the head at which a freely rotating broomstick is attached. We assume that the goal for the acrobat robot is to maintain a body balance in the sagittal plane while swinging up the freely up the freely rotating pendulum. We also assume that the actuators in the joints are all ideal torque generators. The proposed system of controllers satisfies the goal and the simulation results are presented.
An agricultural unmanned helicopter was suggested for an alternative to current pesticide application methods to solve such problems as high cost, low efficiency, shirking task and unsafe work. To pursuit this trend, researches on the development of unmanned helicopters have been accelerated in Korea as well. In this research, a guide type centrifugal clutch that plays an important role in the unmanned helicopter was studied. Theoretical analyses and experimental tests were conducted for designing an optimal clutches. Main design factors of the guide type centrifugal clutch were found to be spring constant, free length of spring, mass of friction sector, contact area, allowable pressure, number of friction sector, friction coefficient, radius of drum, and clutch arrangement. And these design factors could be the functions of engaging engine speed and desired power transfer capacity. The result of the single clutch test showed the power transfer capacity of 14.1 PS at 5,800 rpm and the result of the dual clutch test showed that the capacity of 17.7 PS at 5,600 rpm. These experimental results agreed well the theoretical simulations.
Sa, Jong-Sung;Shin, Yang-Hyun;Kang, Tae-Won;Kim, Chan-Mook
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.16
no.2
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pp.183-190
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2008
This paper deals with the characteristics of idle vibration due to the type of constant velocity joints. Based on the kinematics model of constant velocity joints, a offset between the tripod center and tullip center plays a important role in generating unwelcome forces. Moreover, it induced additional forces in lateral direction of a vehicle movement according to the angle of the spider in idle vibration. The difference of mass for each constant velocity joint types affect the natural frequency of the driveshaft and the powertrain. When the static torque is applied to the constant velocity joints, the natural frequencies of the driveshaft are reduced nearby 50Hz. There will be a big opportunity that the dirveshaft and constant velocity joints would be a transfer path of idle vibration at D or R gear range. Experiments indicate that TJ type is better than SFJ and DOJ in idle vibration.
This paper aims to study the large deflections of variable-arc-length elastica subjected to the terminal forces (e.g., axial force and torque). Based on Kirchhoff's rod theory and with help of Euler parameters, the set of nonlinear governing differential equations which free from the effect of singularity are established together with boundary conditions. The system of nonlinear differential equations is solved by using the shooting method with high accuracy integrator, seventh-eighth order Runge-Kutta with adaptive step-size scheme. The error norm of end conditions is minimized within the prescribed tolerance ($10^{-5}$). The behavior of VAL elastica is studied by two processes. One is obtained by applying slackening first. After that keeping the slackening as a constant and then the twist angle is varied in subsequent order. The other process is performed by reversing the sequence of loading in the first process. The results are interpreted by observing the load-deflection diagram and the stability properties are predicted via fold rule. From the results, there are many interesting aspects such as snap-through phenomenon, secondary bifurcation point, loop formation, equilibrium configurations and effect of variable-arc-length to behavior of elastica.
In this study, a three-pad gas foil journal bearing with a diameter of 40 mm and an axial length of 35 mm was modeled to predict the static and dynamic performances with regard to an increasing mechanical preload. The Reynolds equation for an isothermal and isoviscous ideal gas was coupled with a simple elastic foundation foil model to calculate the hydrodynamic pressure solution iteratively. In the prediction results, the journal eccentricity, journal attitude angle, and minimum film thickness decreased, but the friction torque increased with the preload. A quick comparison implied a lower load capacity but higher stability for a three-pad gas foil bearing compared to a one-pad gas foil journal bearing. The direct stiffness coefficients increased with the preload, but the cross-coupled stiffness coefficients decreased. The direct damping coefficient increased in the horizontal direction but decreased in the vertical direction as the preload increased. These model predictions will be useful as a benchmark against experimental test data.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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