Transparent organic materials have been frequently used as an analog of the solidifying metallic materials, because their transparency permits an in-situ observation of the microstructural development during solidification through optical microscopy. Pivalic acid (PVA)-ethanol system showing an anisotropic property in solid-liquid interfacial energy and interface kinetics was adopted in the present experiment, and the detailed experiments performed are as follows: (1) variation of dendrite tip temperature with growth velocity, (2) correlation between primary dendrite arm spacing (${\lambda}_1$) and the growth orientation away from the heat flow direction (tilt angle: ${\theta}$), (3) variation of dendrite tip radius (R) with growth velocity (V), (4) dendrite tip stability parameter (${\sigma}^*$) and its dependence on the concentration. Concerning the correlation between the dendrite tip temperature and growth velocity the present result is well suited to Hunt-Lu equation. As the tilt angle increases, the average primary dendrite spacing tends to increase.
Non-point source pollution that originates from surface applied chemicals in either liquid or solid form is a part of urban activities and it appears in the surface runoff caused by rainfall. This study investigates the characteristics of non point source pollution in relation to storm events and the first washing effect in the Study area, which is comprised of different land use types. Then, a Best Management Practices (BMP) model, for urban areas, is applied with the Storm water Management Model (SWMM) Windows Interface which was developed by the EPA in the USA. During the storm event analysis of the hydrographic and pollutographic data showed that the peak of pollutants concentration was within the peak flow, 30 to 60 minute into the storm event in the Study area. The results of simulation using SWMM Windows Interface, Structure Techniques as applied in the study were highly efficient for removal of pollutants. Predicted removal efficiency was 26.0% for SS, 22.1 for BOD, 24.1% for COD, 20.6% for T-N, and 21.6% for T-P, respectively.
An attempt was made to investigate the effect of brazing time on microstructure, microhardness, and corrosion of Zircaloy -4as well as the beryllium diffusion into its sheet. The sheets were coated with beryllium and brazed at $1020^{\circ}C$ for 20-40 minutes in $2{\times}10^{-5}$ torr vacuum atmosphere. 1. Microstructurally the brazed zone was largely divided into three regions: a region of continuous or partially formed of eutectic liquid films along grain boundaries; a region of precipitation in both grains and grain boundaries; a region of elongated wide structure of .alpha.-laths, which was not affected by beryllium. 2. Due to the precipitates, the beryllium-migrated region was hardened and the width of the hardened region increased with increasing brazing time. 3. Beryllium brazed Zircaloy -4 sheets showed a higher corrosion rate than those of as-received and heat-treated at a brazing temperature. 4. Diffusion coefficient of beryllium into Zircaloy -4 at $1020^{\circ}C$ for 30 minutes was $7.67{\times}10^{-7}cm^2/sec.$ It seemed that Be penetrated Zircaloy -4 by forming eutectic liquid films along grain boundaries in the proximity of Be/Zr interface and it, thereafter, diffused into Zircaloy mainly by interstitial solid solution.
The weld pool convection problem that occurs during the stationary GTA welding has been studied, considering the four driving forces for weld pool convection, i.e., the electromagnetic force, the buoyancy force, the aerodynamic drag force, and the surface tension force at the weld pool surface. In the numerical simulation, the difficulties associated with the irregular moving liquid-solid interface have been successfully overcome by adopting a Boundary-Fitted Coordinate system. In the experiments to show the validity of the numerical analysis, a deep periphery and shallow centerpentrated weld pool shape was observed from the etched specimen. It could be revealed that this type of weld pool shape could be simulated, only when some of aerodynamic drag force distributions are considered. Although slight disagreement arose, the calculated and the observed weld pool shapes were in a reasonable agreement.
A dissipative particle dynamics (DPD) simulation was presented to analyze surface wettability and contact angles of a droplet on a solid platform. The many-body DPD, capable of modeling vapor-liquid coexistence, was used to resolve the vapor-liquid interface of a droplet. We found a constant density inside a droplet with a transition along the droplet boundary where the density decreased rapidly. The contact angle of a droplet was extracted from the isosurfaces of the density generated by the marching cube and a spline interpolation of 2D cutting planes of the isosurfaces. A wide range of contact angles from $55^{\circ}$ to $165^{\circ}$ predicted by the normalized parameter ($|A_{SL}|/B_{SL}$) were reported. Droplet with the parameters $|A_{SL}|>5.84B{_{SL}}^{0.297}$ was found to be hydrophilic. If $|A_{SL}|$ was much smaller than $5.84B{_{SL}}^{0.297}$, the droplet was found to be superhydrophobic.
Kim, Tae Hyeon;Lee, Jong Min;Ahrberg, Christian D.;Chung, Bong Geun
BioChip Journal
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제12권4호
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pp.294-303
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2018
Shear stress occurs in flowing liquids, especially at the interface of a flowing liquid and a stationary solid phase. Thus, it occurs inside the artery system of the human body, where it is responsible for a number of biological functions. The shear stress level generally remains less than $70dyne/cm^2$ in the whole circulatory system, but in the stenotic arteries, which are constricted by 95%, a shear stress greater than $1,000dyne/cm^2$ can be reached. Methods of researching the effects of shear stress on cells are of large interest to understand these processes. Here, we show the development of a microfluidic device for generating shear stress gradients. The performance of the shear stress gradient generator was theoretically simulated prior to experiments. Through simple manipulations of the liquid flow, the shape and magnitude of the shear stress gradients can be manipulated. Our microfluidic device consisted of five portions divided by arrays of micropillars. The generated shear stress gradient has five distinct levels at 8.38, 6.55, 4.42, 2.97, and $2.24dyne/cm^2$. Thereafter, an application of the microfluidic device was demonstrated testing the effect of shear stress on human umbilical vein endothelial cells.
흑연과 1-buthyl-2,3-dimethylimidazolium(BDMI)계 이온성 액체의 계면 반응을 이해하기 위하여 lithium bis(fluorosulfonyl)imide(LiTFSI)가 용해된 BDMI-TFSI 용액 중에서 전기화학 원자간력 현미경(electrochemical atomic force microscopy, ECAFM)을 이용하여 순환 전압전류법 전후에 있어서의 고배향성 열분해 흑연(highly oriented pyrolytic graphite, HOPG)의 표면을 in-situ로 관찰하였다. HOPG 전극에서 리튬의 가역적인 삽입과 탈리반응은 진행되지 않았으며, $BDMI^+$ 양이온의 삽입에 의한 blister의 형성 및 그라펜 층의 파괴만이 관찰되었다. 한편, $BDMI^+$ 양이온의 삽입 반응은 농도가 4.90 mol/kg인 LiTFSI-propylene carbonate(PC)를 15 wt% 함유하고 있는 BDMI-TFSI계에서는 일어나지 않았으며, 이 경우에는 가역적인 리튬의 삽입과 탈리반응이 진행 되었다. ECAFM 결과는 고농도의 PC계 용액이 solid electrolyte interface(SEI)를 형성함으로 인해 $BDMI^+$ 양이온의 삽입을 막는 매우 효과적인 첨가제임을 나타내었다.
A numerical analysis on the freeze coating process of a non-isothermal finite dimensional plate with a binary alloy is performed to investigate the growth and decay behavior of the solid and the mushy layer of the freeze coat and a complete procedure to calculate the process is obtained in this study. The continuously varying solid and mushy layers are immobilized by a coordinate transform and the resulting governing differential equations are solved by a finite difference technique. To account for the latent heat release and property change during solidification, proper phase change models are adopted. And the convection in the liquid melt is modeled as an appropriate heat transfer boundary condition at the liquid/mushy interface. The present results are compared with analytic solutions derived for the freeze coating of infinite dimensional plates and the discrepancy is found to be less than 0.5 percent in relative magnitude for all simulation cases. In addition the conservation of thermal energy is checked. The results show that the freeze coat grows proportional to the 1.2 square of axial position as predicted by analytic solutions ar first. But after the short period of initial growth, the growth rate of the freeze coat gradually decreases and finally the freeze coat starts to decay. The effects of various non-dimensional processing parameters on the behavior of freeze coat are also investigated.
Laboratory experiments were carried out to investigate the performance of anaerobic sequencing batch reactor(ASBR) for digestion of a municipal sludge. Each cycle of the ASBR comprised feeding, two-or three-day reaction, one-day thickening, and withdrawal. The reactors were operated at an HRT of 10days and 5days with an equivalent organic loading rate of 0.8-1.54 gVS/l/d, 1.81-3.56 gVS/l/d at 35$\circ$C, respectively. Solids accumulation was remarkable in the ASBR during start-up period, and directly affected by settleable solids in the feed sludge. Floatation thickening occured in the ASBRs, and Solids profiles at the end of thickening step dramatically changed at solid-liquid interface. Slight difference in solids concentrations was observed within thickened sludge bed. Efficiencies through floatation thickening were comparable to that of additional thickening of the completely mixed control reactor. Average solids concentrations in the ASBRs were 2.2-2.6 times higher than that in the control throughout the total operation period. The dehydrogenase activity had a strong correlation with the solids concentration. Organics removals based on clarified effluent of the ASBRs were consistently above 86%. Remarkable increase in equivalent gas production of 27-52% was observed at the ASBRs compared with the control though the control and ASBRs showed similiar effluent quality. Thus, digestion of a municipal sludge was possible using the ASBR in spite of high concentration of solids in the sludge.
열전달 향상을 위한 방법으로 많이 사용되고 있는 마이크로 핀을 포함한 표면 위에서의 핵비등을 액상과 기상에서 질량 및 운동량, 에너지에 대한 지배 방정식을 풀어 수치해석을 수행하였다. 핵비등에서의 기포거동을 계산하기 위해 sharp-interface 레벨셋(level-set) 방법을 상변화 효과와 핀과 캐비티와 같은 잠긴 고체에서의 점착 조건 및 접촉각, 마이크로 액체층에서의 증발 열유속을 포함하도록 수정하였다. 핀과 캐비티를 포함한 표면에서의 기포 생성, 성장, 이탈에 대한 해석을 통하여 핀-캐비티 배열, 핀-핀 간격이 핵비등에서의 기포거동에 중요한 역할을 하는 것을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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