• 제목/요약/키워드: Mode instability

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선편광된 10 GHz 선폭의 1 kW급 20/400-㎛ 이터븀 첨가 광섬유 레이저 (Linearly Polarized 1-kW 20/400-㎛ Yb-doped Fiber Laser with 10-GHz Linewidth)

  • 정예지;정민완;이강인;김태우;김재인;이용수;조준용
    • 한국광학회지
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    • 제32권3호
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    • pp.120-125
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    • 2021
  • 본 연구에서는 다파장 빔결합을 위한 master oscillator power amplifier (MOPA) 구조의 선편광 고출력 이터븀 첨가 광섬유 레이저를 개발하였다. 유도 브릴루앙 산란(stimulated Brillouin scattering, SBS)을 억제하기 위하여 pseudo-random binary sequence (PRBS) 신호로 위상 변조 및 비트길이를 최적화한 선폭 약 10 GHz의 시드 레이저를 구현하였으며, 이를 이용하여 3단 증폭을 하였다. 주 증폭단에서는 모드 불안정성 현상(mode instability, MI)의 문턱값을 높이기 위하여 코어 및 클래딩의 직경이 각각 20 ㎛, 40 ㎛인 편광유지(polarization maintaining, PM) 이터븀 첨가 광섬유를 이용하고 지름이 약 9-12 cm인 나선형 홈에 적용하였다. 그 결과, 입사된 여기광 대비 기울기 효율이 83.7%인 1.004 kW의 레이저 출력을 얻었다. 또한, 빔품질(M2)과 편광소광율(polarization extinction ratio, PER)은 각각 1.12와 21.5 dB로 측정되었다. 더욱이, 역방향 스펙트럼의 레일리 신호와 SBS 신호의 첨두 세기 비율은 2.36 dB로 관측되어, SBS가 완화된 레이저 구현을 확인하였다. 또한 증폭 출력에 따라 기울기 효율 및 빔품질의 저하가 없어 모드불안정이 발생하지 않음을 확인하였다.

복합발전 가스터빈 연소기용 저선회 노즐의 연료 분사 위치에 따른 배기배출 및 연소진동 특성 (Emissions and Combustion Dynamics with Fuel Injection Position for Low-swirl Nozzles of Gas Turbine Combustor)

  • 황정재;이원준;김민국;김한석
    • 한국가스학회지
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    • 제26권6호
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    • pp.37-44
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    • 2022
  • 본 연구에서는 SN(Swirl Number)는 같지만 코어부와 스월러부의 질량유량비(m)가 다른 저선회 노즐 2종을 설계하여 상압 연소성능 시험을 수행하였다. 각 노즐에 대해 단열화염온도에 따른 연소성능 실험을 수행하였고 화염구조 특성, NOx 배출 특성, 연소진동 모드를 파악하였다. 화염구조가 크게 차이가 있었지만 CO 배츨 특성은 유사하였고 NOx 배출 특성도 화염구조보다는 연소진동과 더 큰 관련성이 있음을 보였다. 연료노즐의 위치를 변경하여 대류지연시간을 조절하면서 연소진동 및 NOx 배출 특성을 파악하였는데 대류지연시간이 연소진동 주기의 (3+4n)/4±1/4 (n=0,1,2,...) 영역에 들어올 때 진소진동이 강하게 나타나고 반대의 경우는 연소진동이 아주 약하게 발생함을 확인하였다.

발전용 저 NOx 가스터빈의 연소 불안정 안정화에 관한 연구 (Stabilization of Abnormal Combustion of Dry Low NOx Gas Turbine Combustor for Power Generation)

  • 정재모;안달홍;박정규
    • 에너지공학
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    • 제13권2호
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    • pp.144-151
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    • 2004
  • 희박 예혼합 연소방식을 채용한 150MW급 대형 저 NOx 가스터빈 연소기에서 발생하는 급격한 연소진동 발생을 저감하였다. 희박 예혼합 연소기에서는 연소튜닝이 적절히 이루어지지 많은 경우에 연소불안정에 기인한 높은 연소진동의 발생과 함께 NOx 배출량이 높아질 가능성이 있다. 대상 가스터빈의 연소 모드 전환 중에 발생하는 연소진동의 주파수와 크기는 각각 80Hz및 4-9psi로 나타났으며, 대기온도가 낮아짐에 따라 연소진동의 크기가 증가하는 경향을 보였다. 연소진동에 영향을 미치는 인자로서 버너노즐로 공급되는 연료유량을 균등화하기 위한 연소튜닝과 연소모드 전환시 연료라인에 연료를 미리 공급(prefilling)하는 것이 화염안정에 매우 큰 효과가 있었다. 그 결과 연소모드 전환 중에 발생하는 연소진동을 2.5psi까지 저감할 수 있었으며, 150 MW기저부하 운전 중에 NOx 발생량을 35-43ppm(15% $O_2$)으로 유지할 수 있었다.

헬리콥터 비행 제어시스템의 피드백 제어 이득 한계에 대한 로터 플랩 동역학의 영향성 분석 (Analytical Investigation of the Influence of Rotor Flap Dynamics on Helicopter Flight Control System Feedback Gain Limit)

  • 양창덕;이승덕;정동우
    • 한국항공우주학회지
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    • 제48권3호
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    • pp.217-224
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    • 2020
  • 고-대역폭(High Bandwidth)의 헬리콥터 반응특성을 위한 높은 수준의 피드백 제어 게인의 사용은 로터 모드에 의해 항공기의 불안정성이 증가한다. 본 논문에서는 EC155B1 헬리콥터 모델링을 수행하고 이를 이용하여 롤 축의 각속도 및 자세 피드백 게인의 증가에 따른 항공기의 안정성을 분석하였다. 그리고 로터 플랩 모드에 의해 제한되는 롤 축 각속도 및 자세 피드백 제어 게인을 검토하였다. 또한 노이즈 제거 필터의 사용으로 비행 제어시스템의 위상지연이 증가 시 헬리콥터 안정성에 영향을 주는 피드백 제어 게인의 한계를 검토하였다.

아버지 언어통제유형과 유아의 자아효능감, 사회적 유능성 및 상호작용적 또래놀이의 관계 (A Study on the Relationship between Father's Verbal Control Modes, Children's Self-efficacy, Social Competence, and Interactive Peer Play)

  • 권희경
    • 한국보육지원학회지
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    • 제9권5호
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    • pp.321-334
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    • 2013
  • 본 연구는 아버지 언어통제유형과 유아의 자아효능감, 사회적 유능성, 상호작용적 또래놀이의 관계를 알아보기 위해 수행되었다. 연구대상은 만 3, 4, 5 세 유아 195명과 유아의 아버지였다. 자료수집은 설문지와 교사평정, 연구자 면담을 통해 이루어졌다. 수집된 자료는 빈도, 평균 및 표준편차, 상관관계분석을 통해 검증하였다. 연구결과는 다음과 같다. 첫째, 아버지 언어통제 유형은 지위지향형, 인성지향형, 명령지향형 순으로 나타났다. 둘째, 아버지 언어통제유형은 유아의 자아효능감 에서는 자아인지, 자아정서와 사회적 유능성에서는 지도력, 유능성, 불안정성과, 상호작용적 또래놀이에서는 놀이단절, 놀이방해, 상호작용적 또래놀이 변인들과 관계가 있었다. 본 연구는 아버지를 대상으로 하는 연구가 많지 않은 상황에서 수행된 연구라는 점과 유아의 전인발달 도모에 중요한 변인들과의 관련성을 살펴보았다는데 그 의의가 있다.

Analysis of the mechanical properties and failure modes of rock masses with nonpersistent joint networks

  • Wu, Yongning;Zhao, Yang;Tang, Peng;Wang, Wenhai;Jiang, Lishuai
    • Geomechanics and Engineering
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    • 제30권3호
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    • pp.281-291
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    • 2022
  • Complex rock masses include various joint planes, bedding planes and other weak structural planes. The existence of these structural planes affects the mechanical properties, deformation rules and failure modes of jointed rock masses. To study the influence of the parameters of a nonpersistent joint network on the mechanical properties and failure modes of jointed rock masses, synthetic rock mass (SRM) technology based on discrete elements is introduced. The results show that as the size of the joints in the rock mass increases, the compressive strength and the discreteness of the rock mass first increase and then decrease. Among them, the joints that are characterized by "small but many" joints and "large and clustered" joints have the most significant impact on the strength of the rock mass. With the increase in joint density in the rock mass, the compressive strength of rock mass decreases monotonically, but the rate of decrease gradually decreases. With the increase in the joint dip angle in rock mass, the strength of the rock mass first decreases and then increases, forming a U-shaped change rule. In the analysis of the failure mode and deformation of a jointed rock mass, the type of plastic zone formed after rock mass failure is closely related to the macroscopic displacement deformation of the rock mass and the parameters of the joints, which generally shows that the location and density of the joints greatly affect the failure mode and displacement degree of the jointed rock mass. The instability mechanism of jointed surrounding rock is revealed.

Experimental assessment on flexural behavior of demountable steel-UHPC composite slabs with a novel NPR steel plate

  • Jin-Ben Gu;Jun-Yan Wang;Yi Tao;Qing-Xuan Shi
    • Steel and Composite Structures
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    • 제49권4호
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    • pp.381-392
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    • 2023
  • This study experimentally investigates the flexural behavior of steel-UHPC composite slabs composed of an innovative negative Poisson's ratio (NPR) steel plate and Ultra High Performance Concrete (UHPC) slab connected via demountable high-strength bolt shear connectors. Eight demountable composite slab specimens were fabricated and tested under traditional four-point bending method. The effects of loading histories (positive and negative bending moment), types of steel plate (NPR steel plate and Q355 steel plate) and spacings of high-strength bolts (150 mm, 200 mm and 250 mm) on the flexural behavior of demountable composite slab, including failure mode, load-deflection curve, interface relative slip, crack width and sectional strain distribution, were evaluated. The results revealed that under positive bending moment, the failure mode of composite slabs employing NPR steel plate was distinct from that with Q355 steel plate, which exhibited that part of high-strength bolts was cut off, part of pre-embedded padded extension nuts was pulled out, and UHPC collapsed due to instantaneous instability and etc. Besides, under the same spacing of high-strength bolts, NPR steel plate availably delayed and restrained the relative slip between steel plate and UHPC plate, thus significantly enhanced the cooperative deformation capacity, flexural stiffness and load capacity for composite slabs further. While under negative bending moment, NPR steel plate effectively improved the flexural capacity and deformation characteristics of composite slabs, but it has no obvious effect on the initial flexural stiffness of composite slabs. Meanwhile, the excellent crack-width control ability for UHPC endowed composite members with better durability. Furthermore, according to the sectional strain distribution analysis, due to the negative Poisson's ratio effect and high yield strength of NPR steel plate, the tensile strain between NPR steel plate and UHPC layer held strain compatibility during the whole loading process, and the magnitude of upward movement for sectional plastic neutral axis could be ignored with the increase of positive bending moment.

민감도 벡터를 이용한 스팀 터빈의 Morton Effect 발생 예측 (Predicting the Morton Effect in a Steam Turbine with Sensitivity Vector)

  • 이동현;김병옥;전병찬;서준호;강신훈;김세룡
    • Tribology and Lubricants
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    • 제40권2호
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    • pp.39-46
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    • 2024
  • The Morton effect (ME) is an instability phenomenon occurring in rotating machineries supported by fluid film bearings and is induced by the thermal deformation of the overhung mass, which is a part of the rotating shaft. Herein, we describe the ME during the high-speed balancing test of a 20 MW class steam turbine. Additionally, to predict the rotating speed at which the ME occurs, we apply the sensitivity vector theory for the steam turbine. During the operation of the steam turbine, we observe a continuous increase in vibration and hysteresis near the rated speed, which is typical of the ME. Increasing the temperature of the lubricating oil supplied to the bearings from 40 to 60℃ suppresses the occurrence of the ME. The rotordynamic analysis for the steam turbine suggests the existence of a mode in which the overhung mass undergoes significant deformation near the rated speed, and we presume that such a mode will increase the occurrence of the ME. The predicted rotating speed of ME occurrence, obtained through the sensitivity vector method, correlates with the test results. Moreover, increasing the temperature of the supplied lubricating oil mitigates the occurrence of ME by reducing the sensitivity between the temperature deviation vector and unbalance mass vector.

초기 불완전성을 고려한 공간 트러스의 분기좌굴과 라이즈-스팬 비에 따른 임계하중 특성 (Characteristics of Buckling Load and Bifurcation in Accordance with Rise-span Ratio of Space Truss Considering Initial Imperfection)

  • 이승재;손수덕
    • 한국강구조학회 논문집
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    • 제24권3호
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    • pp.337-348
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    • 2012
  • 본 연구는 초기조건에 민감한 공간 트러스를 대상으로 불완전성으로 인한 분기거동 및 불안정 특성에 대해서 연구하였으며, 접선강성행렬의 행렬식과 고유치해석으로 임계점과 좌굴하중을 구하였다. 고유모드의 민감성에 의한 불안정 현상을 고찰하기 위해서 2-자유절점공간 트러스와 스타 돔 및 3링 돔 모델을 예제로 채택하였으며, 라이즈-스팬 비 및 하중 파라메타에 따른 좌굴하중의 영향을 분석하였다. 2-자유절점 모델의 초기 형상불완전성에 따른 민감성은 고유모드에 따라 임계 후 평형경로가 바뀌었으며, 좌굴하중은 불완전 량의 증가에 따라 감소하는 결과를 얻었다. 예제에서 나타난 두 가지 민감한 좌굴패턴은 자유절점의 변위 위치를 살펴봄으로서 설명할 수 있었고, 형상 불완전성에 따른 거동은 비대칭 고유모드가 가장 큰 영향을 주었다. 민감한 고유모드는 단순화한 모델의 비신장 메커니즘 기저와 유사하였다. 스타 돔 모델은 라이즈-스팬 비가 높을수록 전체좌굴보다는 국부좌굴이 우세하며, 하중 파라메타 값이 클수록 평형경로 상에 분기점이 발생하였다. 또한 스타돔과 3링 모델의 좌굴하중은 각각 극한점 하중레벨의 약 50-70% 및 80-90%로 나타났다.

메탄/공기 예혼합화염의 동역학적 거동과 정상초음파의 교반 (Agitation Effects of an Ultrasonic Standing Wave on the Dynamic Behavior of Methane/Air Premixed Flame)

  • 서항석;이상신;김정수
    • 한국추진공학회지
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    • 제16권3호
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    • pp.16-23
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    • 2012
  • 정상초음파의 교반이 메탄/공기 예혼합화염의 동역학적 거동에 미치는 영향을 규명하는 실험 결과를 본 연구에서 제시한다. 슐리렌 기법을 이용하여 전파하는 화염을 가시화하였고, 이미지 후처리를 통해 정상초음파 유무에 따른 화염선단의 전파속도를 상세히 관찰하였다. 전파속도는 이론당량비에서 정상 초음파가 교반하는 경우에 크게 증가하였으며, 당량비가 연소 상한계 혹은 연소 하한계로 벗어남에 따라 교반의 효과는 감소하였다. 정상초음파장은 화염 구조의 왜곡을 동반하고, 그 변이 형상은 교반하는 초음파장의 특성에 전적으로 종속하였다.