• Steel and Composite Structures
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• 제31권5호
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• pp.529-539
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• 2019

Current paper deals with thermoelastic static and free vibrational behaviors of axisymmetric thick cylinders reinforced with functionally graded (FG) randomly oriented graphene subjected to internal pressure and thermal gradient loads. The heat transfer and mechanical analyses of randomly oriented graphene-reinforced nanocomposite (GRNC) cylinders are facilitated by developing a weak form mesh-free method based on moving least squares (MLS) shape functions. Furthermore, in order to estimate the material properties of GRNC with temperature dependent components, a modified Halpin-Tsai model incorporated with two efficiency parameters is utilized. It is assumed that the distributions of graphene nano-sheets are uniform and FG along the radial direction of nanocomposite cylinders. By comparing with the exact result, the accuracy of the developed method is verified. Also, the convergence of the method is successfully confirmed. Then we investigated the effects of graphene distribution and volume fraction as well as thermo-mechanical boundary conditions on the temperature distribution, static response and natural frequency of the considered FG-GRNC thick cylinders. The results disclosed that graphene distribution has significant effects on the temperature and hoop stress distributions of FG-GRNC cylinders. However, the volume fraction of graphene has stronger effect on the natural frequencies of the considered thick cylinders than its distribution.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권10호
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• pp.811-821
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• 2022

불연속 지형 전면에 작용하는 정수압 분포에 실제 압력과 차이를 해명하는 흐름률 보정 계수를 도입하여 불연속 지형을 직접 해석하는 Hwang의 기법이 적용된 수치 모형의 정확도를 높일 수 있었다. 218개 실험 시행으로 직각 광정 위어의 월류량에 가장 적합한 계수를 결정하였으며, 이것을 별도의 두 가지 직립 광정 위어 실험과 측면 위어 부정류 실험에 적용해보니 실험과 모의에서 월류량이 서로 잘 일치하였다. 이로써 조밀한 격자로 불연속 지형을 완화하거나 내부 경계를 부여하지 않고도 직각 광정 위어와 같은 불연속 하천 구조물을 지나는 천수 흐름의 정확한 수치 모의가 가능해졌다.

• 대한치과교정학회지
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• 제22권3호
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• pp.557-578
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• 1992

Heat treatment which removes internal stress enhances the mechanical properties of the orthodontic arch wire. The main purpose of this experiment was to investigate the effects of the heat treatment on the mechanical properties of the Elgiloy wire. The Elfiloy wire, 0.016' X 0.022' and 0.018' X 0.025', were heat treated in an electric oven for 5, 10 and 15 minutes at selected temperatures between 300 and $900^{\circ}C$. Tensile strength and load deflection rate were measured to reveal the changes of mechanical property at various conditions, and each specimen was observed under metallurgic microscope. Also to trace the precipitation material due to overheat treatment, a qualitative analysis was carried out with EDS system. It was found that heat treatment at a low temperature caused an increase in the tensile strength and bending resistance, and a maintenance in the fibrous in the tensile strength and bending resistance, and a maintenance in the fibrous structure of both sizes of wire. The changes observed in properties and appearance were probably due to the relief of internal stresses incurred in the metal during cold working. In both sizes of wire the tensile strength and the bending resistance continued to decrease at high temperature, and the fibrous structure continued to disappear then was not observed at $900^{\circ}C$. The carbide precipitation founded in grain boundary at $750^{\circ}C$ probably was other elements carbide (Ni, Co) except Cr. The grain growth was observed at $1100^{\circ}C$. Optimum heat treatment for the 0.016' X 0.022' Elgiloy wire was 10 minutes at $500^{\circ}C$, and for the 0.018' X 0.025' Elgiloy wire it was 5 to 15 minutes at $500^{\circ}C$.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제32권4호
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• pp.17-24
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• 2018

본 논문은 화재의 발생 및 전파를 억제하기 위해 방수총의 내부 유체유동특성을 파악하는 것을 목적으로 한다. 본 연구를 위해 개발 중인 워터노즐을 모델링하였고, 필드실험에서 얻은 경계조건(펌프의 가압력 : 4 bar, 방수총 출구압력 : 대기압)을 적용하였으며, 유동에 대한 운동량 지배방정식을 이용하여 방수총 내부 유동에 대한 속도 및 압력분포를 얻었다. 서브파이프의 유무와 길이를 기준으로 방수총 출구의 노즐에서의 성능 특성에 영향을 미치는 2가지 주요 인자로 고려하였다. 해석 결과 기존 모델의 경우에는 서브파이프의 길이가 변하더라도 방수총의 출구영역에서 성능특성에 그다지 영향을 미치지 않았다. 이에 반해서, 서브파이프를 단관형으로 교체한 경우에는 서브파이프의 입구에서 역류가 발생하였고, 이를 제거하기 위해 서브파이프의 길이를 2배로 변화시켜 역류를 제거할 수 있었다.

• 한국음향학회지
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• 제31권5호
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• pp.288-297
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• 2012

본 연구는 성덕대왕신종의 공명효과를 극대화시키기 위하여 계절에 따른 기온의 차이를 보정할 수 있는 가변형 명동의 설계 모델을 제시한다. 성덕대왕신종의 종소리에서는 64 Hz의 1차 고유진동수와 168 Hz의 2차 고유진동수가 가장 중요한 성분이다. 두 주파수 성분을 대상으로 종체 공동, 간극, 명동으로 구성된 내부 음향공동계의 공명조건을 구한다. 이를 위하여 SYSNOISE를 이용한 경계요소해석을 통하여 내부공동의 음향 주파수응답 특성을 구한다. 외적요소로, 계절에 따른 기온 차이는 공명 조건에 크게 영향을 미친다. 그 결과 공명효과를 극대화시키는 명동의 길이는 계절에 따라 달라져야 한다. 이를 고려하여 본 연구에서는 기온 변화에 맞추어 명동의 길이를 종의 설치 현장에서 쉽게 조절할 수 있는 가변형 명동의 설계 모델을 제시한다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권5호
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• pp.1674-1685
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• 2022

The ball valve is an important device in the pipeline transportation system of nuclear power plants. Its operational stability and safety directly affect the normal working of nuclear power plants. In this study, the transient numerical simulation of the opening and closing process of a ball valve was conducted on the basis of the flow interruption capability experiment of the ball valve by using the moving mesh method and inlet and outlet variable boundary conditions. The flow rate and pressure difference with time of the opening and closing process of the ball valve were studied. The internal flow characteristics of the ball valve under different relative openings were analyzed in conjunction with the typical back-step flow structure. Results show that the transient numerical results agree well with the experimental results. The internal flow characteristics of the ball valve are similar at the same opening during opening and closing process. At small opening, the spool and outlet channels easily form a back-step flow structure. The disappearance and generation of backflow vortices during opening and closing occur at 85% opening and 75% opening, respectively. With the decrease in opening degree, the difference in vortex core area in the flow channel of the ball valve spool in the opening and closing process gradually appears. The research results provide some reference value for the design and optimization of ball valves.

• Advances in Energy Research
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• 제4권4호
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• pp.299-323
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• 2016

Cylindrical parabolic solar concentrators of small concentration ratio are attractive options for working temperatures around $120^{\circ}C$. The heat gained can be utilized in many applications such as air conditioning, space heating, heating water and many others. These collectors can be easily manufactured and do not need to track the sun continuously. Using a heat pipe as a solar absorber makes the system more compact and easy to install. This study is devoted to modeling a system of cylindrical parabolic solar concentrators of small concentration ratio (around 5) fitted with a heat pipe absorber with a porous wick. The heat pipe is surrounded by evacuated glass tube to reduce thermal losses from the heat pipe. The liquid and vapor flow equations, energy equation, the internal and external boundary conditions were taken into consideration. The system of equations was solved and the numerical results were validated against available experimental and numerical results. The validated heat pipe model was inserted in an evacuated transparent glass tube as the absorber of the cylindrical parabolic collector. A calculation procedure was developed for the system, a computer program was developed and tested and numerical simulations were realized for the whole system. An experimental solar collector of small concentration, fitted with evacuated tube heat pipe absorber was constructed and instrumented. Experiments were realized with the concentrator axis along the E-W direction. Results of the instantaneous efficiency and heat gain were compared with numerical simulations realized under the same conditions and reasonably good agreement was found.

• Steel and Composite Structures
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• 제44권2호
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• pp.199-210
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• 2022

This study build finite element analysis (FEA) models describing the bending events of coiled tubing (CT) at the wellhead and trips into the hole, accurately provide the state of stress and strain while the CT is in service. The bending moment and axial force history curves are used as loads and boundary conditions in the diametrical growth models to ensure consistency with the actual working conditions in field operations. The simulation diametrical growth results in this study are more accurate and reasonable. Analysis the factors influencing fatigue and diametrical growth shows that the internal pressure has a first-order influence on fatigue, followed by the radius of the guide arch, reel and the CT diameter. As the number of trip cycles increase, fatigue damage, residual stress and strain cumulatively increase, until CT failure occurs. Significant residual stresses remain in the CT cross-section, and the CT exhibits a residual curvature, the initial residual bending configuration of CT under wellbore constraints, after running into the hole, is sinusoidal. The residual stresses and residual bending configuration significantly decrease the buckling load, making the buckling and buckling release of CT in the downhole an elastic-plastic process, exacerbating the helical lockup. The conclusions drawn in this study will improve CT models and contribute to the operational and economic success of CT services.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제7권4호
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• pp.192-198
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• 2004

해안 근처에서는 해수보다 무거운 진흙 등으로 채워진 퇴적 침전구가 존재한다. 이러한 퇴적 침전구 내에서는 해양으로부터 들어오는 입사파에 의해 내면파 유동이 발생할 수 있다. 본 논문에서는 내면파 유동이 존재하는 퇴적 침전구 내에 위치한 물체에 발생하는 2차원 내면파 문제에 대한 수치기법을 개발하였다. 수학적 정식화 과정으로 유체 영역을 포텐셜 유동으로 가정하였으며, 자유표면에 대한 경계조건은 선형화된 자유표면 경계조건을 사용하였다. 수치 기법으로는 국소 유한 요소법을 사용하였다. 사용된 국소 유한 요소법은 기지의 함수 집합을 사용하여 방사 경계조건을 엄밀히 만족함으로써 계산 영역을 작게 줄일 수 있는 장점이 존재한다. 개발된 수치 기법의 검증을 위하여 Schwingers의 범함수법을 이용한 Lassiter의 계산 결과와 비교하였으며, 서로 잘 일치함을 확인하였다. 계산 예로서는 퇴적 침전구내에 형성된 내면파면 위에 존재하는 파이프라인이 입사파에 비해 유기 되는 힘을 계산하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제40권2호
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• pp.29-40
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• 2024

본 연구에서는 완충재 블록의 팽윤 거동 특성을 파악하고자 COMSOL Multiphysics의 비선형 탄성모델을 활용하여 완충재 팽윤압 측정실험에 대한 수치해석을 수행하였다. 수치해석에서는 실험 조건과 동일하게 사방 구속조건 및 물 주입압을 경계조건으로 설정하였으며, 실험값과 수치해석 결과를 비교하여 수치해석 모델을 검증하였다. 이후 해당 수치해석 모델을 활용하여 비구속 조건에서의 팽윤변형, 건조밀도별 팽윤압, 그리고 완충재의 기하학 형태에 따른 팽윤압을 모사하였다. 해석결과, 모델은 포화 과정에 따른 팽윤변형 현상과 건조밀도가 높아질수록 팽윤압이 증가하는 현상을 적절히 모사하였다. 또한, 완충재 기하학 형태에 따른 팽윤압 모사 결과에서는 팽윤압이 증가하는 속도가 원통형 시료보다 U자형 시료에서 훨씬 빠르게 나타났고, 포화 과정에 따라 U자형 시료의 내부 모서리에서 선제적으로 응력이 발현되는 것으로 분석되었다. 다만, 완충재의 실제 거동을 보다 정확하게 모사하기 위해서는 비선형 탄소성 모델을 적용하여 해석모델의 수준을 고도화해야 할 것으로 판단된다.