The Geant4 based Monte Carlo code for the application of stereotactic radiosurgery was developed. The probability density function and cumulative density function to determine the incident photon energy were calculated from pre-calculated energy spectrum for the linac by multiplying the weighting factors corresponding to the energy bins. The messenger class to transfer the various MLC fields generated by the planning system was used. The rotation matrix of rotateX and rotateY were used for simulating gantry and table rotation respectively. We construct accelerator world and phantom world in the main world coordinate to rotate accelerator and phantom world independently. We used dicomHandler class object to convert from the dicom binary file to the text file which contains the matrix number, pixel size, pixel's HU, bit size, padding value and high bits order. We reconstruct this class object to work fine. We also reconstruct the PrimaryGeneratorAction class to speed up the calculation time. because of the huge calculation time we discard search process of the ThitsMap and used direct access method from the first to the last element to produce the result files.
Quazi Muhammad Rashed Nizam;Asif Ahmed;Iftekhar Ahmed
Journal of Radiation Protection and Research
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v.48
no.4
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pp.204-212
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2023
Background: Isotopes of the projectile may be produced along the beam path during the irradiation of a target by a heavy ion due to inelastic interactions with the media. This study analyzed the production cross-section of carbon (C) and Helium (He) projectile's isotopes resulting from the interactions of these beams with different materials along the beam path. Materials and Methods: In this study, we transport C and He ion beams through different materials. This transportation was made by the Monte Carlo simulation. Particle and Heavy Ion Transport code System (PHITS) has been used for this calculation. Results and Discussion: It has been found that 10C, 11C, and 13C from the 12C ion beam and 3He from the 4He ion beam are significant projectile's isotopes that have higher flux than other isotopes of these projectiles. The 4He ion beam has a higher projectile's isotope production cross-section along the beam path, which adds more impurities to the beam than the 12C ion beam. These projectile's isotopes from both the 12C and 4He ion beams have higher production cross-sections in hydrogenous materials like water or polyethylene. Conclusion: It is important to distinguish these projectile's isotopes from the primary beam particles to obtain a precise and accurate cross-section result by minimizing the error during measurement with a nuclear track detector. This study will show the trend of the production probability of projectile's isotopes for these ion beams.
In this work we investigated through Monte Carlo calculations the physical characteristics of the absorbed dose from the Ir-192 source used in brachytherapy The Monte Carlo calculations were performed using the code EGS4, which was extensively modified in order to handle cylindrical sources, phantoms, and energy distributions to suit out own purpose. From the results of the calculations for the $\beta$ -rays, it was found that they contribute on the average 0.02% to The total absorbed dose in the distance range of 0.5-5.0 cm from the source. This is due to the face that, although most of the primary $\beta$ -rays are absorbed in the source and encapsulation material, the resulting low energy braking radiation from them contribute to such a distance. The absorbed dose in the encapsulation material varied on the average from 2.8% for platinum down to 1.1% for iron. The radial dose functions obtained by our Monte Carlo calculations were consistent within $\pm$3% with those of the TG-43 report for the radial distance interval 0.5-10.0 cm from the source. The user code we wrote in this work can be used for other sources of different sizes and so it can be very useful in designing and producing the sources for brachytherapy.
Structural pounding is commonly observed phenomenon during major ground motion, which can cause both structural and architectural damages. To reduce the amount of damage from pounding, the best and effective way is to increase the separation distance. Generally, existing design procedures for determining the separation distance between adjacent buildings subjected to structural pounding are based on approximations of the buildings' peak relative displacement. These procedures are based on unknown safety levels. The aim of this research is to estimate probabilistic separation distance between adjacent structures by considering the variability in the system and uncertainties in the earthquakes characteristics through comprehensive numerical simulations. A large number of models were generated using a robust Monte-Carlo simulation. In total, 6.54 million time-history analyses were performed over the adopted models using an ensemble of 25 ground motions as seismic input within OpenSees software. The results show that a gap size of 50%, 70% and 100% of the considered design code for the structural periods in the range of 0.1-0.5 s, leads to have the probability of pounding about 41.5%, 18% and 5.8%, respectively. Finally, based on the results, two equations are developed for probabilistic determination of needed structural separation distance.
The attitude aerodynamic control is an important subject in the design of an aerospace plane. Usually, at high altitudes, this control is fulfilled by thrusters so that the implementation of an aerodynamic control of the vehicle has the advantage of reducing the amount of thrusters fuel to be loaded on board. In the present paper, the efficiency of a wing-flap has been evaluated considering a NACA 0010 airfoil with a trailing edge flap of length equal to 35% of the chord. Computational tests have been carried out in hypersonic, rarefied flow by a direct simulation Monte Carlo code at the altitudes of 65 and 85 km, in the range of angle of attack 0-40 deg. and with flap deflection equal to 0, 15 and 30 deg.. Effects of the flap deflection have been quantified by the variations of the aerodynamic force and of the longitudinal moment. The shock wave-boundary layer interaction and the shock wave-shock wave interaction have been also considered. A possible interaction of the leading edge shock wave and of the shock wave arising from the vertex of the convex corner, produced on the lower surface of the airfoil when the flap is deflected, generates a shock wave whose intensity is stronger than those of the two interacting shock waves. This produces a consistent increment of pressure and heat flux on the lower surface of the flap, where a thermal protection system is required.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.26
no.11B
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pp.1556-1564
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2001
Reed-Solomon code, block interleaving and SI (side information) are frequently used in SFH (slow frequency hopping) system. Erasing those symbols in the hit frequency slot greatly increases the error connection capacity. Packet error rate has been the major performance measure for SFH system. The analysis of BER has been limited to the case of perfect Sl, in which neither miss nor false alarm exists. BER with imperfect Sl has been obtained only by Monte Carlo simulation. In this paper, we present a unified solution to estimate BER with imperfect Sl. It is shown that previous formulae for packet error rate or BER with perfect Sl are special cases in the proposed solution. The computed BER with false alarm and miss of frequency hit is verified by comparing with the simulation result.
Sung Jaeyong;Ahn Youngkyoo;Lee Sukjong;Lee Myeong Ho
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.30
no.1
s.244
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pp.1-7
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2006
The characteristics of micro gaseous flows in microchannels have been analyzed in view of flow resistance using the direct simulation Monte Carlo (DSMC) method which is a molecule-based numerical modeling technique. For this purpose, a DSMC code where the pressure boundary condition was specified at the inlet and outlet, has been developed and the results of simulations showed satisfactory agreements with the analytic solution in the slip flow regime. (0.01 < Kn < 0.1) By varying the height and length of the microchannel, the effect of pressure difference between the inlet and outlet was examined. The present computation indicates that the curvature in pressure distribution along the channel increases due to the effect of compressibility when the pressure difference increases. To obtain the flow resistance regardless of the channel dimensions, a standard curve is devised in the present study by introducing the concept of unit mass flowrate and unit driving pressure force. From this curve, it is shown that in micro flows, a significant deviation from the laminar incompressible flow occurs by reducing the flow resistance.
The present paper is the follow-on of a former work in which the influence of the gas-surface interaction models was evaluated on the aerodynamic coefficients of an aero-space-plane and on a section of its wing. The models by Maxwell and by Cercignani-Lampis-Lord were compared by means of Direct Simulation Monte Carlo (DSMC) codes. In that paper the diffusive, fully accommodated, semi-specular and specular accommodation coefficients were considered. The results pointed out that the influence of the interaction models, considering the above mentioned accommodation coefficients, is pretty strong while the Cercignani-Lampis-Lord and the Maxwell models are practically equivalent. In the present paper, the comparison of the same models is carried out considering the dependence of the accommodation coefficients on the angle of incidence (or partial accommodation coefficients). More specifically, the normal and the tangential momentum partial accommodation coefficients, obtained experimentally by Knetchel and Pitts, have been implemented. Computer tests on a NACA-0012 airfoil have been carried out by the DSMC code DS2V-64 bits. The airfoil, of 2 m chord, has been tested both in clean and flapped configurations. The simulated conditions were those at an altitude of 100 km where the airfoil is in transitional regime. The results confirmed that the two interaction models are practically equivalent and verified that the use of the Knetchel and Pitts coefficients involves results very close to those computed considering a diffusive, fully accommodated interaction both in clean and flapped configurations.
Park, Jong Hoon;Kim, Sung Hun;Ku, Youngmo;Lee, Hyun Su;Kim, Chan Hyeong;Shin, Dong Ho;Jeong, Jong Hwi
Nuclear Engineering and Technology
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v.51
no.2
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pp.533-538
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2019
The mechanical-collimation imaging is the most mature technology in prompt gamma (PG) imaging which is considered the most promising technology for beam range verification in proton therapy. The purpose of the present study is to compare the performances of two mechanical-collimation PG cameras, knife-edge (KE) camera and multi-slit (MS) camera. For this, the PG cameras were modeled by Geant4 Monte Carlo code, and the performances of the cameras were compared for imaginary point and line sources and for proton beams incident on a cylindrical PMMA phantom. From the simulation results, the KE camera was found to show higher counting efficiency than the MS camera, being able to estimate the beam range even for $10^7$ protons. Our results, however, confirmed that in order to estimate the beam range correctly, the KE camera should be aligned, at least approximately, to the location of the proton beam range. The MS camera was found to show lower efficiency, being able to estimate the beam range correctly only when the number of the protons is at least $10^8$. For enough number of protons, however, the MS camera estimated the beam range correctly, errors being less than 1.2 mm, regardless of the location of the camera.
The increasing interest in the exploration of Mars stimulated the authors to study aerodynamic problems linked to space vehicles. The aim of this paper is to evaluate the aerodynamic effects of a flapped wing in collaborating with parachutes and retro-rockets to reduce velocity and with thrusters to control the spacecraft attitude. 3-D computations on a preliminary configuration of a blunt-cylinder, provided with flapped fins, quantified the beneficial influence of the fins. The present paper is focused on Aerodynamics of a wing section (NACA-0010) provided with a trailing edge flap. The influence of the flap deflection was evaluated by the increments of aerodynamic force and leading edge pitching moment coefficients with respect to the coefficients in clean configuration. The study was carried out by means of two Direct Simulation Monte Carlo (DSMC) codes (DS2V/3V solving 2-D/3-D flow fields, respectively). A DSMC code is indispensable to simulate complex flow fields on a wing generated by Shock Wave-Shock Wave Interaction (SWSWI) due to the flap deflection. The flap angle has to be a compromise between the aerodynamic effectiveness and the increases of aerodynamic load and heat flux on the wing section lower surface.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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