This study explained the effects of radiation, magnetic field, and nanoparticle shape on the peristaltic flow of an Upper-Convected Maxwell nanofluid through a porous medium in an asymmetric channel for a better understanding of cooling and heating mechanisms in the presence of magnetic fields. These phenomena are modeled mathematically as a system of non-linear differential equations, that are solved under long-wavelength approximation and low Reynolds number conditions using the perturbation method. The results for nanofluid and temperature described the behavior of the pumping characteristics during their interaction with (the vertical position, thermal radiation, the shape of the nanoparticle, and the magnetic field) analytically and explained graphically. Also, the combined effects of thermal radiation parameters and some physical parameters on pressure rise, pressure gradient, velocity, and heat distribution are pointed out. Qualitatively, a reverse velocity appears with combined high radiation and Grashof number or combined high radiation and low volume flow rate. At high radiation, the spherical nanoparticle shape has the greatest effect on heat distribution.
The Journal of Korean Institute for Practical Engineering Education
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v.2
no.2
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pp.55-60
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2010
We usually encounter Electro-magnetics phenomenons and only feel some part of that, but it is hard to feel it visually. Moreover understanding physically and quantitatively is not a easy work. These electrostatic field theory, magnetostatic field theory and interchange magnetic field theory combined with electromagnetic field are formulated experimentally and theoretically by James Clerk Maxwell in 1873. Electromagnetic field takes electro-magnetic phenomenons as a expansion of formula originated in Maxwell equations. Since this is based on expansion of formula, it is hard to understand for many students not only middle school and high school students learning it at the first time but also college students studying physics as a elementary class and even majors in electromagnetic field. The program is developed as a visual aid to cope with these problems, and even to deal with complex problem to estimate solution using numerical method.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.36
no.9
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pp.907-915
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2008
The computational fluid dynamic analysis has been conducted for the thermo-chemical flow field in an arcjet thruster with mono-propellant Hydrazine (N2H4) as a working fluid. The Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) equations are modified to analyze compressible flows with the thermal radiation and electric field. the Maxwell equation, which is loosely coupled with the fluid dynamic equations through the Ohm heating and Lorentz forces, is adopted to analyze the electric field induced by the electric arc. The chemical reactions of Hydrazine were assumed to be infinitely fast due to the high temperature field inside the arcjet thruster. The chemical and the thermal radiation models for the nitrogen-hydrogen mixture and optical thick media respectively, were incorporated with the fluid dynamic equations. The results show that performance indices of the arcjet thruster with 1kW arc heating are improved by amount of 180% in thrust and 200% in specific impulse more than frozen flow. In addition thermo-physical process inside the arcjet thruster is understood from the flow field results.
This paper investigates the free vibrations of cylindrical shells made of time-dependent materials for different viscoelastic models under various boundary conditions. During the extraction of equations, the displacement field is estimated through the first-order shear deformation theory taking into account the transverse normal strain effect. The constitutive equations follow Hooke's Law, and the kinematic relations are linear. The assumption of axisymmetric is included in the problem. The governing equations of thick viscoelastic cylindrical shell are determined for Maxwell, Kelvin-Voigt and the first and second types of Zener's models based on Hamilton's principle. The motion equations involve four coupled partial differential equations and an analytical method based on the elementary theory of differential equations is used for its solution. Relying on the results, the natural frequencies and mode shapes of viscoelastic shells are identified. Conducting a parametric study, we examine the effects of geometric and mechanical properties and boundary conditions, as well as the effect of transverse normal strain on natural frequencies. The results in this paper are compared against the results obtained from the finite elements analysis. The results suggest that solutions achieved from the two methods are ideally consistent in a special range.
In this paper, the characteristics of single-phase induction motors is studied using TDFE(Time Domain Finite Element) analysis. The magnetic field equation from the Maxwell's equations is solved using 2-Dimensional TDFE method, and the circuit equations from the stator and rotor are solved simultaneously. The 3-D effects, which are the end-leakage reactance and the resistance of end-rings are considered in 2-D combined equations. The proposed method is applied to the commercial single-phase induction motor. The calculated waveforms of the currents shows a good agreement with the measured ones.
The Proceeding of the Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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v.2
no.3
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pp.26-31
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1991
The scattering property of TMz illuminated a elliptic dielectric cylinders with arbitrary cross section are analyzed by the boundary element techniques. The boundary element equations are for- mulated via Maxwell's equations, weighted residual of Green's theorem, and the boundary conditions. The unknown surface fields on the boundaries are then calculated by the boundary element integral equations. Once the surface fields are found, the scattered fields in far-zone and scattering widths (SW) are readily determined. To show the validity and usefulness of this formulation, computations are compared with those obtained using analytical method and one layer circular cylinder. As exten- sion to arbitrary cross-sectioned cylinders, plane wave scattering from a elliptic dielectric cylinders are numerically analyzed. A general computer program has been developed using the quadratic ele- ments(Higher order borndary elements) and the Gaussian quadrature.
This article deals with the analysis of a coupling between stationary Maxwell's equations, the transient state Navier-Stokes and thermal equations. The resolution of these equations is obtained by introducing the magnetic vector potential A, the vorticity ${\xi}$, the stream function ${\psi}$ and the temperature T. The flux density, the electromagnetic thrust, the electric power density, the velocity, the pressure and the temperature are graphically visualized. Also, the influence of the frequency is presented.
The computational fluid dynamic analysis has been conducted for the thermo-chemical flow field in an arcjet thruster with mono-propellant Hydrazine (N2H4) as a working fluid. The Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) equations are modified to analyze compressible flows with the thermal radiation and electric field. The Maxwell equation, which is loosely coupled with the fluid dynamic equations through the Ohm heating and Lorentz forces, is adopted to analyze the electric field induced by the electric arc. The chemical reactions of Hydrazine were assumed to be infinitely fast due to the high temperature field inside the arcjet thruster. The chemical and the thermal radiation models for the nitrogen-hydrogen mixture and optically thick media respectively, were incorporated with the fluid dynamic equations. The results show that performance indices of the arcjet thruster with 1kW arc heating are improved by amount of 180% in thrust and 200% in specific impulse more than frozen flow. In addition to thermo-physical process inside the arcjet thruster is understood from the flow field results.
A fully coupled fluid flow, heat, and solute transport model was developed to investigate turbulent flow, solidification, and macrosegregation in a continuous casting process of steel slab with EMBR. Transport equations of mass, momentum, energy, and species for a binary iron-carbon alloy system were solved using a continuum model. The electromagnetic field was described by the Maxwell equations. A finite-volume method was employed to solve the conservation equations associated with appropriate boundary conditions. The effects of intensity of magnetic field and carbon segregation were investigated. The electromagnetic field reduces the velocity of molten flow in the mold and an increase in the percentage of C in steel results in a decrease of carbon segregation ratio.
To achieve efficient field formulations and fast numerical computations, the reciprocal relations and equivalence between tangential and normal boundary conditions for electromagnetic fields are discussed in terms of the Maxwell's differential equations. Using the equivalence of each boundary condition, we propose the six essential boundary conditions, which may be applicable to matching electromagnetic discontinuities to efficiently design RF devices. In order to verify our approach, the reflection characteristics of a rectangular waveguide step are compared with respect to six essential boundary conditions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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