In this work, a novel three-dimensional model in the generalized thermoelasticity for a homogeneous an isotropic medium was investigated with diffusion, under the effect of thermal loading due to laser pulse in the context of Green-Lindsay theory was investigated. The normal mode analysis technique is used to solve the resulting non-dimensional equations of the problem. Numerical results for the displacement, the thermal stress, the strain, the temperature, the mass concentration, and the chemical potential distributions are represented graphically to display the effect of the thermal loading due to laser pulse and the relaxation time on the resulting quantities. Comparisons are made within the theory in the presence and absence of laser pulse.
Moghaddam, Ali Shaghaghi;Mohammadnia, Saeid;Sagharichiha, Mohammad
Ocean Systems Engineering
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제5권1호
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pp.31-40
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2015
Three dimensional (3D) non-linear finite element analysis of offshore pipeline is investigated in this work with the help of general purpose software Abaqus. The general algorithm for the finite element approach is introduced. The 3D seabed mesh, limited to a corridor along the pipeline, is extracted from survey data via Fledermous software. Moreover soil bearing capacity and coefficient of frictions, obtained from the field survey report, and are introduced into the finite element model through the interaction module. For a case of study, a 32inch pipeline with API 5L X65 material grade subjected to high pressure and high temperature loading is investigated in more details.
Numerical analysis using three dimensional finite volume method for the discretization, adaptive grid method for the numerical accuracy, multiple rotating frame method for the rotating body and the standard $k-{\epsilon}$ model for the turbulent flow was performed to understand the heat transfer phenomena and to improve the efficiency of the scroll compressor. The temperature measurement was carried out under ARI condition. It was found that the fluid temperature in the compressor was predicted accurately while the temperature of the motor coil showed large discrepancy between the calculation and experiment due to the large anisotropy of the conductivity and non homogeneity. We found that the efficiency of the compressor depends on the inlet temperature of the compressing part and the flow pattern around the inlet region of the compressing part influences the inlet temperature due to high surface temperature of the main frame. The efficiency of the compressor using Coanda effect is higher than the previous one because the smooth suction at the inlet region of the compressing part leads to low heat transfer to the refrigerant of the compressor.
The extreme steam temperature deviation experienced in the superheater of a tangentially fired boiler can seriously affect its economic and safe operation. This temperature deviation is one of the main causes of boiler tube failures. The steam temperature deviation is mainly due to the thermal load deviation in the lateral direction of the superheater. The thermal load deviation consists of several causes. One of the causes is the non-uniform heat flow distribution of burnt gas on the superheater tube system. This distribution is very difficult to measure in situ using direct experimental techniques. So, we need thermal load model to estimate the tube temperature. In this paper, we propose a thermal load distribution model by using CFD analysis and plant data. We successfully predict the tube temperature and the steam flow rate in a final superheater system from the thermal load model and one dimensional heat-flow system analysis. The proposed model and analysis method would be valuable in preventing the frequent tube failure of the final superheater tubes.
This paper describes the nonlinear analyses of a 1:4 scale model of a prestressed concrete containment vessel (PCCV) using an axisymmetric model and a three-dimensional model. These two models are refined by comparison of the analysis results and with testing results. This paper is especially focused on the analysis of behavior under pressure and the temperature effects revealed using an axisymmetric model. The temperature-dependent degradation properties of concrete and steel are considered. Both geometric and material nonlinearities, including thermal effects, are also addressed in the analyses. The Menetrey and Willam (1995) concrete constitutive model with non-associated flow potential is adopted for this study. This study includes the results of the predicted thermal and mechanical behaviors of the PCCV subject to high temperature loading and internal pressure at the same time. To find the effect of high temperature accident conditions on the ultimate capacity of the liner plate, reinforcement, prestressing tendon and concrete, two kinds of analyses are performed: one for pressure only and the other for pressure with temperature. The results from the test on pressurization, analysis for pressure only, and analyses considering pressure with temperatures are compared with one another. The analysis results show that the temperature directly affects the behavior of the liner plate, but has little impact on the ultimate pressure capacity of the PCCV.
The present study proposes a theoretical and numerical investigation on the dynamic response behaviour of a functional graded (FG) ceramic-metal tapered rotor shaft system, by the differential quadrature finite elements method (DQFEM) to identify the natural frequencies for modelling and analysis of the structure with suitable validations. The purpose of this paper is to explore the influence of heat gradients on the natural frequency of rotation of FG shafts via three-dimensional solid elements, as well as a theoretical examination using the Timoshenko beam mode, which took into account the gyroscopic effect and rotational inertia. The functionally graded material's distribution is described by two distribution laws: the power law and the exponential law. To simulate varied thermal conditions, radial temperature distributions are obtained using the nonlinear temperature distribution (NLTD) and exponential temperature distribution (ETD) approaches. This work deals with the results of the effect on the fundamental frequencies of different material's laws gradation and temperature gradients distributions. Attempts are conducted to identify adequate explanations for the behaviours based on material characteristics. The effect of taper angle and material distribution on the dynamic behaviour of the FG conical rotor system is discussed.
A numerical investigation of natural convection flow along irregular vertical surfaces is reported. A transformation method is applied to the problem of natural convection under the assumption of a large Grashof number. A vertical wavy surface is used as an example to demonstrate the advantages of the transformation method, and to show the heat transfer mechanism near such surfaces. Surface non-uniformities on the boundary layer flow induced by a constant was temperature, semi-infinite surface are investigated. Also the effects of Prandtl number, flow index, and surface amplitude in Non-Newtonian fluids are discussed. When possible, the comparison of the numerical results shows a good agreement. The amplitude is proportional to the amplitude of a wavy surface. The results demonstrate that the local heat flux along a wavy surface is smaller than that of a flat surface. The frequency of the wavy surface is half that of the local heat transfer rate. The amplitude of the local Nusselt number gradually decreases downstream where the natural convection boundary layer grows thick.
In this study, the effect of hole geometry of the cooling system on the flow and temperature field was numerically calculated. The finite volume method was employed to discretize the governing equation based on the non-orthogonal coordinate with non-staggered variable arrangement. The standard k-.epsilon. turbulence model was used and also the predicted results were compared with the experimental data to validate numerical modeling. The predicted results showed good agreement in all cases. To analyze the effect of the discharge coefficient for slots of different length to width, the inlet chamfering and radiusing holes were considered. The discharge coefficient was increased with increment of the chamfering ratio, radiusing ratio and slot length to width and also the effect of radiusing showed better result than chamfering in all cases. In order to analyze the difference between the predicted results with plenum region and without plenum region, the velocity profiles of jet exit region for a various flow conditions were calculated. The normal velocity components of jet exit showed big difference for the low slot length to width and high blowing rate cases. To analyze the flow phenomena injected from a row of inclined holes in a real turbine blade, three dimensional flow and temperature distribution of the region including plenum, hole and cross stream with flow conditions were numerically calculated. The results have shown three-dimensional flow characteristics, such as the development of counter rotating vortices, jetting effect and low momentum region within the hole in addition to counter rotating vortex structure in the cross stream.
Thermal flowfield of a micro turbojet engine was computationally investigated for exhaust nozzles with different aspect ratio and curvature. Special attention was paid to maximum and average temperature of the nozzle surface and the exhaust nozzle plume. The IR signatures of the micro turbojet engine nozzle were then calculated through the narrow-band model based on thermal flowfield data obtained through CFD analysis. Finally, in order to check the similarity of thermal flowfields and IR signature of the sub-scale micro turbojet engine model and the full-scale UCAV propulsion system, several non-dimensional parameters associated with temperature and optical property of plume were introduced. It was shown that, in spite of some differences in actual values of non-dimensional parameters, the scaling characteristics on spectral feature of IR signature and effects of aspect ratio and curvature of nozzle configuration remain similar in sub-scale and full-scale cases.
In this study, the performance of five ejectors has been investigated with working fluids of water and water vapor. The diameters of nozzle and mixing tube of five ejectors were 1 and 1.5(ejector A), 1 and 2(ejector B), 1 and 2.5(ejector C), 1 and 3(ejector D), 2 and 4(ejector E) in millimeters. The length of the mixing tube was 8-10 times of its diameter. For each ejector, the ratio of mass flow rate of ejected water to that of entrained water vapor, $\mu$, was evaluated in terms of evaporator pressure, mass flow rate of ejected water, and water temperature. It was found that the performance of an ejector was not stable when the ratio of diameters was too small or too large(ejector A and D) and $\mu$ was almost the same for two ejectors with the same diameter ratio(ejector B and E). It was also found that $\mu$ increased almost linearly with an increase of evaporator pressure and the ratio $\mu$ increased as water temperature decreased. As expected, $\mu$ converged to zero as the water temperature approached the evaporator temperature. Finally, a non-dimensional correlation has been developed to predict$\mu$ terms of evaporator pressure and saturation pressure of ejected water.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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