Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.12
no.2
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pp.54-61
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2004
The engine-out flow is highly transient and hot, and may place tremendous thermal and inertial loads on a closed-coupled catalyst. Therefore, time-dependent and detailed flow and thermal field simulation may be crucial. The aim of this study is to develop combined chemical reaction and multi-dimensional fluid dynamic mathematical model and to study the effect of unsteady pulsating thermal and flow characteristics on thermal reliability of closed-coupled catalyst. The effect of cell density on the conversion performance under real running condition is also investigated. Unlike previous studies, the present study focuses on coupling between the problems of pulsating flow pattern and catalyst thermal response and conversion efficiency. The results are expressed in terms of temporal evolution of flow, pollutant and temperature distribution as well as transient characteristics of conversion efficiency. Fundamental understanding of the flow and thermal phenomena of closed-coupled catalyst under real running condition is presented. It is shown that instants of significantly low values of flow uniformity and conversion efficiency exist during exhaust blowdown and the temporal varaition of flow uniformity is very similar in pattern to one of conversion efficiency. It is also found that the location of hot spot in monolith is directly affected by transient flow pattern in closed-coupled catalyst.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.28
no.2
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pp.109-117
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2004
Optimization has been successfully applied to systems with a single discipline. As many disciplines are involved in coupled fashion, MDO (multidisciplinary design optimization) technology has been developed. MDO algorithms are trying to solve the coupled aspects generated from interdisciplinary relationship. In a general MDO algorithms, a large design problem is decomposed into small ones which can be easily solved. Although various methods have been proposed for MDO, the research is still in the early stage. This research proposes a new MDO method which is named as MDOIS (Multidisciplinary Design Optimization Based on Independent Subspaces). Many real engineering problems consist of physically separate components and they can be independently designed. The inter-relationship occurs through coupled physics. MDOIS is developed for such problems. In MDOIS, a large system is decomposed into small subsystems. The coupled aspects are solved via system analysis which solves the coupled physics. The algorithm is mathematically validated by showing that the solution satisfies the Karush-Kuhn-Tucker condition.
Bending-twisting coupling induced in big composite wind turbine blades is one of the passive control mechanisms which is exploited to mitigate loads incurred due to deformation of the blades. In the present study, flutter characteristics of bend-twist coupled blades, designed for load alleviation in wind turbine systems, are investigated by time-domain analysis. For this purpose, a baseline full GFRP blade, a bend-twist coupled full GFRP blade, and a hybrid GFRP and CFRP bend-twist coupled blade is designed for load reduction purpose for a 5 MW wind turbine model that is set up in the wind turbine multi-body dynamic code PHATAS. For the study of flutter characteristics of the blades, an over-speed analysis of the wind turbine system is performed without using any blade control and applying slowly increasing wind velocity. A detailed procedure of obtaining the flutter wind and rotational speeds from the time responses of the rotational speed of the rotor, flapwise and torsional deformation of the blade tip, and angle of attack and lift coefficient of the tip section of the blade is explained. Results show that flutter wind and rotational speeds of bend-twist coupled blades are lower than the flutter wind and rotational speeds of the baseline blade mainly due to the kinematic coupling between the bending and torsional deformation in bend-twist coupled blades.
Human microsomal prostaglandin E synthase-1 (mPGES-1) catalyzes the conversion of prostaglandin $H_2$ ($PGH_2$) into prostaglandin $E_2$ ($PGE_2$). To establish a stable and efficient method to assess the activity of mPGES-1, a coupled enzyme assay system using mPGES-1, 15-hydroxyprostaglandin dehydrogenase (15-PGDH) and phosphomolybdic acid (PMA) was developed. In this assay system, $PGH_2$ was converted to $PGE_2$ by mPGES-1, and then $PGE_2$ was further transformed to the 15-keto-$PGE_2$ by 15-PGDH accompanying the production of NADH, which was easily detected by fluorescence spectrometry in a multi-well plate format. During the reaction, spontaneous oxidation of $PGH_2$ was prevented by PMA. Using this novel assay, the $K_m$ value of mPGES-1 for $PGH_2$ and the $IC_{50}$ value of the previously characterized inhibitor, MK-886, were determined to be 0.150 mM and $2.8\;{\mu}M$, respectively, which were consistent with the previously reported values. In addition, low backgrounds were observed in the multi-wall plate screening of chemical compounds.
This paper studies the multi-domain coupled system of one dimensional Arctic temperature field and establishes identification model about the thermodynamic parameters of sea ice (heat storage capacity, density and conductivity) by the so-called output least-square estimate according to the temperature data acquired by a monitor buoy installed in the Arctic ocean. By the optimal control theory, the existence and dependability of weak solution and the identifiability of identification model have been given. Moreover, necessary optimality condition is proposed. Furthermore, the optimal algorithm for the identification model is constructed. By using the optimal thermodynamic parameters of Arctic sea ice, the numerical simulation is implemented, and the numerical results of temperature distribution of Arctic sea ice are demonstrated.
In this research, the etching characteristics of via contact and deep contact hole have been studied using multi-pole inductively coupled plasma(MICP) etching system. We investigated Plasma density of MICP source using the Langmuir probe and etching characteristics with RF frequency, wall temperature, chamber gap, and gas chemistry containing Carbon and Fluorine. As the etching time increases, formation of the polymer increases. To improve the polymer formation, we controlled the temperature of the reacting chamber, and we found that temperature of the chamber was very effective to decrease the polymer thickness. The deep contact etch profile and high selectivity(oxide to photoresist) have been achieved with the optimum mixed gas ratio containing C and F and the temperature control of the etching chamber.
Modal analysis method (MAM) is introduced for the fully coupled structural dynamic problems. In this paper, the beam with active constrained layered damping (ACLD) treatment is considered as a representative problem. The ACLD beam consists of a viscoelastic layer that is sandwiched between the base beam structure and an active piezoelectric layer. The exact damped natural modes are spectrally formulated from a set of fully coupled dynamic equations of motion. The orthogonality property of the exact damped natural modes is then derived in a closed form to complete the modal analysis method. The accuracy of the present MAM is evaluated through some illustrative examples: the dynamic characteristics obtained by the present MAM are compared with the results by spectral element method (SEM) and finite element method (FEM). It is numerically proved that MAM solutions become identical to the accurate SEM solutions as the number of exact natural used in MAM is increased.
Journal of the Korean institute of surface engineering
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v.32
no.4
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pp.513-520
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1999
In this study, we investigated the effects of variously configured magnets on the characteristics of the plasmas to enhance plasma uniformity and density of an inductively coupled plasma source. As the magnets, Helmholtz type axial electromagnets and various multi-dipole magnets types around the chamber wall were used. To characterize the plasma as a function of the combination of the magnets and magnetic field strengths, ion density, electron temperature, and plasma potential were measured using an electrostatic probe along the chamber diameter for Ar plasmas. The measured maximum ion densities were $8$\times$10^{ 11}$$cm^{-3}$ with 600W inductive power and at 5mTorr of operational pressure and the uniformity of ion density was less than 5.9% at 2mTorr of operational pressure. The combination of an optimized multi-dipole magnet type and an axial electromagnet showed the lowest electron temperature (3eV) and plasma potential ($34V{p}$ )
International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.2
no.3
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pp.333-342
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2004
This paper presents a framework for the self-organization of swarm systems based on coupled nonlinear oscillators (CNOs). In this scheme, multiple agents in a swarm self-organize to flock and arrange themselves as a group using CNOs, which are able to keep a certain distance by the attractive and repulsive forces among different agents. A theoretical approach of flocking behavior by CNOs and a design guideline of CNO parameters are proposed. Finally, the formation scenario for cooperative multi-agent groups is investigated to demonstrate group behaviors such as aggregation, migration, homing and so on. The task for each group in this scenario is to perform a series of processes such as gathering into a whole group or splitting into two groups, and then to return to the base while avoiding collision with agents in different groups and maintaining the formation of each group.
This study presents the mathematical model for predicting chloride penetration into saturated concrete under non-isothermal condition. The model considers not only diffusion mechanism but also migration process of chloride ions and other chemical species in concrete pore solution such as sodium, potassium, and hydroxyl ions. The coupled multi-ionic transport in concrete is described by the Nernst-Planck equation associated with electro-neutrality condition. The coupling parameter taken into account the effect of temperature on ion diffusion obtained from available test data is proposed and explicitly incorporated in the governing equations. The coupled transport equations are solved using the finite element method. The numerical results are validated with available experimental data and the comparison shows a good agreement.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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