• 제목/요약/키워드: Hydro-mechanical analysis

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Performance Improvement of a Micro Eco Cross-Flow Hydro Turbine

  • Kokubu, Kiyoshi;Kanemoto, Toshiaki;Son, Sung-Woo;Choi, Young-Do
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • 제36권7호
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    • pp.902-909
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    • 2012
  • This study is aimed to develop a new type of micro cross-flow hydro turbine which has very simple structure and relatively high efficiency. Micro eco cross-flow hydro turbine (ECFT) is proposed to apply in the ranges of very low and middle specific speeds in order to extend the operational range of the turbine. In order to not only obtain a basic data for a new design method of ECFT but also improve the turbine efficiency, experiments and CFD analysis on the performance and internal flow characteristics of the turbine model are conducted. According to the present study results, anti-recirculation block (ARB) and relatively wide turbine width with high flow rate improve the turbine efficiency.

Hydro-thermo-mechanical biaxial buckling analysis of sandwich micro-plate with isotropic/orthotropic cores and piezoelectric/polymeric nanocomposite face sheets based on FSDT on elastic foundations

  • Rajabi, Javad;Mohammadimehr, Mehdi
    • Steel and Composite Structures
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    • 제33권4호
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    • pp.509-523
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    • 2019
  • In the present work, the buckling analysis of micro sandwich plate with an isotropic/orthotropic cores and piezoelectric/polymeric nanocomposite face sheets is studied. In this research, two cases for core of micro sandwich plate is considered that involve five isotropic Devineycell materials (H30, H45, H60, H100 and H200) and an orthotropic material also two cases for facesheets of micro sandwich plate is illustrated that include piezoelectric layers reinforced by carbon and boron-nitride nanotubes and polymeric matrix reinforced by carbon nanotubes under temperature-dependent and hydro material properties on the elastic foundations. The first order shear deformation theory (FSDT) is adopted to model micro sandwich plate and to apply size dependent effects from modified strain gradient theory. The governing equations are derived using the minimum total potential energy principle and then solved by analytical method. Also, the effects of different parameters such as size dependent, side ratio, volume fraction, various material properties for cores and facesheets and temperature and humidity changes on the dimensionless critical buckling load are investigated. It is shown from the results that the dimensionless critical buckling load for boron nitride nanotube is lower than that of for carbon nanotube. It is illustrated that the dimensionless critical buckling load for Devineycell H200 is highest and lowest for H30. Also, the obtained results for micro sandwich plate with piezoelectric facesheets reinforced by carbon nanotubes (case b) is higher than other states (cases a and c).The results of this research can be used in aircraft, automotive, shipbuilding industries and biomedicine.

강우침투에 의한 비탈면 안정해의 수리-역학적 모델을 이용한 커플링 효과 (Coupling Effects in Rainfall-induced Slope Stability Considering Hydro-mechanical Model)

  • 김용민;정상섬
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제31권9호
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    • pp.5-15
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    • 2015
  • 본 연구에서는 수리-역학적 유한요소 해석기법을 바탕으로 강우침투에 의한 비탈면 안정성과 커플링 효과를 분석하였다. 이를 위해 수리학적 특성과 역학적 특성을 동시에 고려할 수 있는 해석기법을 개발 하였으며, 현장모관흡수력 측정 결과를 활용하여 해석기법을 검증하였다. 이를 바탕으로 균질한 지층과 비탈면을 모델링 하여 강우발생에 따른 모관흡수력 변화, 평균유효응력, 간극률 변화, 지반 변위, 안전율의 결과를 단계별 해석결과와 비교 분석하였다. 그 결과, 간극률의 변화를 고려할 수 있는 커플링 해석의 변위는 단계별 해석에 비해 크게 나타났으며, 모관흡수력은 천천히 감소하는 것으로 나타났다. 커플링 해석을 통해 동시에 계산된 변형과 모관흡수력 감소는 비탈면의 불안정성에 큰 영향을 미치며, 점진적 파괴거동을 확인할 수 있다. 커플링 해석을 통한 비탈면 안정해석 시, 단기간 발생한 강우에 대해 낮은 안전율을 보여 커플링 효과가 큰 것으로 나타났으며, 집중호우에 의한 비탈면 설계 시 커플링 해석이 필요함을 알 수 있었다.

방사성폐기물 처분 사일로의 손상연동 수리-역학 복합거동 해석모델 개발 (Development of hydro-mechanical-damage coupled model for low to intermediate radioactive waste disposal concrete silos)

  • 김지원;홍창호;김진섭;강신항
    • 한국터널지하공간학회 논문집
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    • 제26권3호
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    • pp.191-208
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    • 2024
  • 본 연구에서는 방사성폐기물 처분구조물의 안전성 및 건전성 평가를 위해 손상연동 수리-역학 복합 거동 해석 모델을 개발하였다. 콘크리트나 암반과 같은 취성재료의 파괴 모사에 널리 사용되는 Mazars 손상 모델을 선정하여 수리-역학 해석에 연동하였고, 예제 및 정해를 기반으로 개발된 해석 모델을 검증하였다. 개발된 해석 모델의 손상 입력 인자를 도출하기 위해 처분구조물 콘크리트 배합비로 제작한 시료를 대상으로 건조/포화 양생 조건에서 일축압축강도 및 간접인장강도 시험을 수행하였다. 실내 시험을 통해 도출한 입력 인자는 경주 월성 원자력 환경관리센터의 동굴처분 콘크리트 사일로를 모사한 2차원 유한요소해석에 적용하여 손상 고려 유무, 해석 기법 및 폐기물 하중 재하 조건에 따른 영향을 분석하였다. 연구를 통해 개발된 수리-역학-손상 모델은 향후 고준위 방사성폐기물 처분을 위한 심층처분장의 장기 거동 및 안정성 해석에 적용할 계획이다.

심층 처분 시설의 수리 역학적 해석을 통한 벤토나이트 버퍼의 역학적 영향 인자 중요도 평가 (A Coupled Hydro-Mechanical Analysis of a Deep Geological Repository to Assess Importance of Mechanical Factors of Bentonite Buffer)

  • 전윤수;이승래;김민섭;전준서;김민준
    • 터널과지하공간
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    • 제29권6호
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    • pp.439-455
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    • 2019
  • 완충재는 심지층 고준위 방사성 폐기물 저장소의 주요 구성 요소이다. 벤토나이트는 높은 열전도율과 낮은 수리투과성의 특성으로 완충재의 핵심 구성 요소로 다수의 국가에서 채택되었다. 심층 처분은 지하수 유입을 일으키고 이는 완충재 및 뒷채움재의 팽윤압을 초래한다. 완충재에서 발생하는 고압의 팽윤압은 처분용기에 영향을 줄 수 있기에 정밀한 완충재의 팽윤압 예측은 안전한 처분 시스템 구축에 있어서 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 MX-80 벤토나이트의 수리역학적 거동에 대한 팽윤압 예측 모델을 세우고, 그 결과를 토대로 민감도 분석을 시행하였다.

고압투입 스위치 용 Actuator 및 Accumulator의 동작원리에 대한 해석 (The Study of Dyanamic Analysis for Actuator and Accumulator of the High-Voltage and High-Current Making Switch)

  • 김선구;김원만;나대열;노창일;이동준;정흥수
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2005년도 제36회 하계학술대회 논문집 B
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    • pp.966-968
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    • 2005
  • Generally the high-voltage and high-current making switch is used to test the short-circuit test. The making switch should be operated always same speed/time and kept electrical-mechanical characteristic. There are spring charge type, hydro-pneumatic type and compressed air type etc. according to operation method of making switch contacts. Especially the making switch contacts of hydro-pneumatic type are moved by actuator and accumulator. To keep same speed/time of contacts and characteristic of making switch, actuator and accumulator should be worked always uniformly. So the dynamic analysis of actuator and accumulator of hydro-pneumatic type making switch will be helpful to maintain and design.

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방사성 폐기물 저장을 위한 불연속 암반의 특성 및 고온하에서의 암반의 수리열역학적 상호작용에 관한 연구 (A Study on Characteristics of Jointed Rock Masses and Thermo-hydro-mechanical Behavior of Rock Mass under High Temperature)

  • 이희근;김영근;이희석
    • 터널과지하공간
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    • 제8권3호
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    • pp.184-193
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    • 1998
  • 방사성 폐기물의 안전한 처분을 위해서는 암반의 역학적, 열적, 유체 거동 뿐 아니라 암반과 물 사이의 물리 화학적 상호작용을 이해할 필요가 있다. 또한 지질구조, 지하현지응력, 습곡, 열수작용, 마그마의 관입, 판구조 등과 같은 많은 조건을 모델링하고 예측하기 위해서는 암석의 역학적, 수리적 특성을 알아야 한다. 이 연구는 심부 암반에 폐기물 처분과 관련된 암석역학적인 사항들에 대해 연구들에 기초하고 있다. 이 논문은 변하는 온도 상태에서 암반의 역학적 수리적 거동, 암반의 열-수리-역학적 상호작용 해석과 불연속 암석의 거동 특성 등을 포함한다. 역학적 특성은 Interaken 암석역학 시험 시스템으로 측정되었으며, 수리적 특성에는 순간 증압 투수계수 측정 시스템이 사용되었다. 모든 결과에서 암석 특성은 온도 변화에 민감함을 보였다.

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Modeling of shallow landslides in an unsaturated soil slope using a coupled model

  • Kim, Yongmin;Jeong, Sangseom
    • Geomechanics and Engineering
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    • 제13권2호
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    • pp.353-370
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    • 2017
  • This paper presents a case study and numerical investigation to study the hydro-mechanical response of a shallow landslide in unsaturated slopes subjected to rainfall infiltration using a coupled model. The coupled model was interpreted in details by expressing the balance equations for soil mixture and the coupled constitutive equations. The coupled model was verified against experimental data from the shearing-infiltration triaxial tests. A real case of shallow landslide occurred on Mt. Umyeonsan, Seoul, Korea was employed to explore the influence of rainfall infiltration on the slope stability during heavy rainfall. Numerical results showed that the coupled model accurately predicted the poromechanical behavior of a rainfall-induced landslide by simultaneously linking seepage and stress-strain problems. It was also found that the coupled model properly described progress failure of a slope in a highly transient condition. Through the comparisons between the coupled and uncoupled models, the coupled model provided more realistic analysis results under rainfall. Consequently, the coupled model was found to be feasible for the stability and seepage analysis of practical engineering problems.

Polishing Mechanism of TEOS-CMP with High-temperature Slurry by Surface Analysis

  • Kim, Nam-Hoon;Seo, Yong-Jin;Ko, Pil-Ju;Lee, Woo-Sun
    • Transactions on Electrical and Electronic Materials
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    • 제6권4호
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    • pp.164-168
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    • 2005
  • Effects of high-temperature slurry were investigated on the chemical mechanical polishing (CMP) performance of tetra-ethyl ortho-silicate (TEOS) film with silica and ceria slurries by the surface analysis of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The pH showed a slight tendency to decrease with increasing slurry temperature, which means that the hydroxyl $(OH^-)$ groups increased in slurry as the slurry temperature increased and then they diffused into the TEOS film. The surface of TEOS film became hydro-carbonated by the diffused hydroxyl groups. The hydro-carbonated surface of TEOS film could be removed more easily. Consequently, the removal rate of TEOS film improved dramatically with increasing slurry temperature.

소수력 터빈용 기계평면시일의 최적형상설계에 관한 연구 (Optimized Sealing Profile Design of Mechanical Face Seals for a Hydro-power Turbine)

  • 김청균;김정일;신인철;임광현
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2006년도 춘계학술대회
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    • pp.499-502
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    • 2006
  • This paper presents computed results of FEM analysis on the tribological contact behaviors of a primary sealing components of mechanical face seals for a small hydro-power turbine. The FEM computed results present that the contact area between seal rings and seal seats is very important for a good tribological performance such as low friction heating, low wear, high contact normal stress in a primary seal ing components. Based on the FEM computation, model III in which has a small sealing contact area shows low dilatation of primary sealing components, and high contact stress between a seal ring and a 1)seal seat.

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