Chen, Chengcheng;Zhu, Baoshan;Singh, Patrick Mark;Choi, Young-Do
한국유체기계학회 논문집
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제18권1호
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pp.20-28
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2015
The pump-turbine impeller is the key component of pumped storage power plant. Current design methods of pump-turbine impeller are private and protected from public viewing. Generally, the design proceeds in two steps: the initial hydraulic design and optimization design to achieve a balanced performance between pump mode and turbine mode. In this study, the 3D inverse design method is used for the initial hydraulic impeller design. However, due to the special demand of high performance in both pump and reverse mode, the design method is insufficient. This study is carried out by modifying the geometrical parameters of the blade which have great influence and need special consideration in obtaining the high performance on the both modes, such as blade shape type at low pressure side (inlet of pump mode, outlet of turbine mode) and the blade lean at blade high pressure side (outlet of pump mode, inlet of turbine mode). The influence of the geometrical parameters on the performance characteristic is evaluated by CFD analysis which presents the efficiency and internal flow results. After these investigations of the geometrical parameters, the criteria of designing pump-turbine impeller blade low and high sides shape is achieved.
One of the characteristics of polycrystalline graphene that determines its material properties is grain size. Mechanical properties such as Young's modulus, yield strain and tensile strength depend on the grain size and show a reverse Hall-Petch effect at small grain size limit for some properties under certain conditions. While there is agreement on the grain size effect for Young's modulus and yield strain, certain MD simulations have led to disagreement for tensile strength. Song et al. showed a decreasing behavior for tensile strength, that is, a pseudo Hall-Petch effect for the small grain size domain up to 5 nm. On the other hand, Sha et al. showed an increasing behavior, a reverse Hall-Petch effect, for grain size domain up to 10 nm. Mortazavi et al. also showed results similar to those of Sha et al. We suspect that the main difference of these two inconsistent results is due to the different modeling. The modeling of polycrystalline graphene with regular size and (hexagonal) shape shows the pseudo Hall-Petch effect, while the modeling with random size and shape shows the reverse Hall-Petch effect. Therefore, this study is conducted to confirm that different modeling is the main reason for the different behavior of tensile strength of the polycrystalline structures. We conducted MD simulations with models derived from the Voronoi tessellation for two types of grain size distributions. One type is grains of relatively similar sizes; the other is grains of random sizes. We found that the pseudo Hall-Petch effect and the reverse Hall-Petch effect of tensile strength were consistently shown for the two different models. We suspect that this result comes from the different crack paths, which are related to the grain patterns in the models.
This paper proposes an error compensation method that improves accuracy with geometry information of injection molding parts. Geometric information can give an improved accuracy in reverse engineering. Measuring data can not lead to get accurate geometric model, including errors of physical parts and measuring machines. Measuring data include errors which can be classified into two types. One is molding error in product, the other is measuring error. Measuring error includes optical error of laser scanner, deformation by probe forces of CMM and machine error. It is important to compensate these in reverse engineering. Least square method (LSM) provides the cloud data with a geometry compensation, improving accuracy of geometry. Also, the functional shape of a part and design concept can be reconstructed by error compensation using geometry information.
Crashworthiness design is of special interest in automotive industry and in the transportation safety field to ensure the vehicle structural integrity and more importantly the occupant safety in the event of the crash. Front side assembly is one of the most important energy absorbing components in relating to the crashworthiness design of vehicle. The structure and shape of the front side assemblies are different depending on auto-makers and size of vehicles. Thus, it is not easy to grab an insight on designer's intention when you glance at a new front side member without experiences. In this paper, we have performed the explicit nonlinear dynamic finite element analysis on the front side assembly of passenger cars to identify the mechanical roles of major parts in relation to collapse modes from the viewpoint of reverse engineering. To do this, we have performed crash FE analysis for the two different assemblies of small car and heavy passenger car and have compared dynamic behaviors of the two.
Crashworthiness design is of special interest in automotive industry and in the transportation safety field to ensure the vehicle structural integrity and more importantly the occupant safety in the event of the crash. Front side assembly is one of the most important energy absorbing components in relating to the crashworthiness design of vehicle. The structure and shape of the front side assemblies are different depending on automakers. Thus, it is not easy to grab an insight on designer's intention when you glance at a new front side member without experiences. In this paper, we have performed the explicit nonlinear dynamic finite element analysis on the front side assembly of a passenger car to identify the mechanical roles of each part of the assembly and to enhance the absorbing energy from the viewpoint of reverse engineering.
Cam mechanism is one of the common devices used in lots of automatic machinery. This paper introduces to an inverse cam mechanism. The inverse cam mechanism has a reverse structure as compared with common cam mechanism. For shape design of the inverse cam the approach used in this paper is an instant velocity center method that find the contact point between cam and roller at any contact time. And a computer program is developed for shape design and simulation by visual $C^{++}$ language. As the results, this paper presents two examples for the shape design of the inverse cam mechanism in order to prove the accuracy of the design procedures.
Since the reverse shape memory effect(RSME) was reported in a CuZnAl alloy, further study has been done on the mechanism of this phenomenon and reported that it occurs by the bainitic transformation. But the present authors revealed in the previous work that the RSME in a B2 CuZnAl alloy is not caused by the shear process involved in the bainitic transformation and also that the RSME takes place as the remaining ${\alpha}^{\prime}{_2}$ phase, which is two-step transformed strain induced martensite, is newly transformed into ${\alpha}$ phase. In order to provide further evidence in supporting the facts, thus, more detailed investigations have been carried out in a $DO_3$ CuZnAl alloy.
In reverse engineering, data acquisition methodology can generally be categorized into contacting and non-contacting types. Recently, researches on hybrid or sensor fusion of the two types have been increasing. In addition, efficient construction of a geometric model from the measurement data is required, where considerable amount of user interaction to classify and localize regions of interest is inevitable. Our research focuses on the classification of each bounded region into a pre-defined feature shape fer a hybrid measuring scheme, where the overall procedures are described as fellows. Firstly, the physical model is digitized by a non-contacting laser scanner which rapidly provides cloud-of-points data. Secondly, the overall digitized data are approximated to a z-map model. Each bounding curve of a region of interest (featured area) can be 1.aced out based on our previous research. Then each confined area is systematically classified into one of the pre-defined feature types such as floor, wall, strip or volume, followed by a more accurate measuring step via a contacting probe. Assigned to each feature is a specific digitizing path topology which may reflect its own geometric character. The research can play an important role in minimizing user interaction at the stage of digitizing path planning.
In reverse engineering, when a shape containing multi-patched surfaces is digitized, the boundaries of these surfaces should be detected. The objective of this paper is to introduce a computationally efficient segmentation technique for extracting edges, ad partitioning the 3D measuring point data based on the location of the boundaries. The procedure begins with the identification of the edge points. An automatic edge-based approach is developed on the basis of local geometry. A parametric quadric surface approximation method is used to estimate the local surface curvature properties. the least-square approximation scheme minimizes the sum of the squares of the actual euclidean distance between the neighborhood data points and the parametric quadric surface. The surface curvatures and the principal directions are computed from the locally approximated surfaces. Edge points are identified as the curvature extremes, and zero-crossing, which are found from the estimated surface curvatures. After edge points are identified, edge-neighborhood chain-coding algorithm is used for forming boundary curves. The original point set is then broke down into subsets, which meet along the boundaries, by scan line algorithm. All point data are applied to each boundary loops to partition the points to different regions. Experimental results are presented to verify the developed method.
Observing the unique stress-strain curves of the superelastic shape memory alloy (SMA) in tension and compression, the primary intention of this study is to investigate the behavior of the shafts made of the same material, under torsional loading-unloading cycles for large angle of twist. Experiments have been performed for the superelastic SMA shafts with different unsupported lengths and angles of twist and the results are compared with those of stainless steel (SUS304) shafts under similar test conditions. As expected for the superelastic SMA, the residual strains are small enough after each cycle and consequently, the hysteresis under loading-reverse loading is much narrower than that for the SUS304. For large angle of twists, the torsional strength of the superelastic SMA increases nonlinearly and exceeds that of SUS304. Most interestingly, the slender solid superelastic SMA shafts are found to buckle when acted upon torsion for large angle of twist.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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