• Geomechanics and Engineering
• /
• 제22권4호
• /
• pp.361-374
• /
• 2020

This paper is concerned with the thermoelastic bending of FG beams resting on two-layer elastic foundations. One of these layers is Winkler springs with a variable modulus while the other is considered as a shear layer with a constant modulus. The beams are considered simply supported and subjected to thermo-mechanical loading. Temperature-dependent material properties are considered for the FG beams, which are assumed to be graded continuously across the panel thickness. The used theories contain undetermined integral terms which lead to a reduction of unknowns functions. Several micromechanical models are used to estimate the effective two-phase FG material properties as a function of the particles' volume fraction considering thermal effects. Analytical solutions for the thermo-mechanical bending analysis are obtained based on Navier's method that satisfies the boundary conditions. Finally, the numerical results are provided to reveal the effect of explicit micromechanical models, geometric parameters, temperature distribution and elastic foundation parameters on the thermoelastic response of FG beams.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제56권3호
• /
• pp.1066-1080
• /
• 2024

SMART100 has a containment pressure and radioactivity suppression system (CPRSS) for passive containment cooling system (PCCS). This prevents overheating and over-pressurization of a containment through direct contact condensation in an in-containment refueling water storage tank (IRWST) and wall condensation in a CPRSS heat exchanger (CHX) in an emergency cool-down tank (ECT). The Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI) constructed scaled-down test facilities, SISTA1 and SISTA2, for the thermal-hydraulic validation of the SMART100 CPRSS. Three separate effect tests were performed using SISTA1 to confirm the heat removal characteristics of SMART100 CPRSS. When the low mass flux steam with or without non-condensable gas is released into an IRWST, the conditions for mitigation of the chugging phenomenon were identified, and the physical variables were quantified by the 3D reconstruction method. The local behavior of the non-condensable gas was measured after condensation inside heat exchanger using a traverse system. Stratification of non-condensable gas occurred in large tank of the natural circulation loop. SISTA2 was used to simulate a small break loss-of-coolant accident (SBLCOA) transient. Since the test apparatus was a metal tank, compensations of initial heat transfer to the material and effect of heat loss during long-term operation were important for simulating cooling performance of SMART100 CPRSS. The pressure of SMART100 CPRSS was maintained below the design limit for 3 days even under sufficiently conservative conditions of an SBLOCA transient.

• Journal of Mechanical Science and Technology
• /
• 제20권12호
• /
• pp.2218-2229
• /
• 2006

A conservative finite-volume numerical method for unstructured grids with the cell-centered method has been developed for computing flow and heat transfer by combining the attractive features of the existing pressure-based procedures with the advances made in unstructured grid techniques. This method uses an integral form of governing equations for arbitrary convex polyhedra. Care is taken in the discretization and solution procedure to avoid formulations that are cell-shape-specific. A collocated variable arrangement formulation is developed, i.e. all dependent variables such as pressure and velocity are stored at cell centers. For both convective and diffusive fluxes the forms superior to both accuracy and stability are particularly adopted and formulated through a systematic study on the existing approximation ones. Gradients required for the evaluation of diffusion fluxes and for second-order-accurate convective operators are computed by using a linear reconstruction based on the divergence theorem. Momentum interpolation is used to prevent the pressure checkerboarding and a segregated solution strategy is adopted to minimize the storage requirements with the pressure-velocity coupling by the SIMPLE algorithm. An algebraic solver using iterative preconditioned conjugate gradient method is used for the solution of linearized equations. The flow analysis code (PowerCFD) developed by the present method is evaluated for its application to several 2-D structured-mesh benchmark problems using a variety of unstructured quadrilateral and triangular meshes. The present flow analysis code by using unstructured grids with the cell-centered method clearly demonstrate the same accuracy and robustness as that for a typical structured mesh.

• Elastomers and Composites
• /
• 제34권2호
• /
• pp.135-146
• /
• 1999

SBR과 타이어의 속도론적 해석을 수행하기 위하여 질소기류 상태에서 각각 5, 10, 15, $20^{\circ}C/min$으로 열분석을 수행하여 Kissinger, Friedman, Ozawa 방법에 의해 활성화 에너지와 반응차수를 계산하였다. Friedman 방법에 의해 산출된 활성화 에너지는 SBR은 247.53kJ/mol, 타이어는 230.00kJ/mol이었으며, Ozawa 방법에 의한 활성화 에너지는 SBR이 254.80kJ/mol, 타이어가 215.76kJ/mol로 나타났다. 열분석을 수행한 결과 미분법인 Friedman 방법과 적분법인 Ozawa 방법이 SBR과 타이어의 속도론적 해석에 더 적합한 것으로 나타났다. 열분해 공정을 이용하여 SBR과 타이어를 분해한 결과 온도가 증가함에 따라 액상 생성물의 수율이 전반적으로 증가하는 경향을 보였으며, 가열속도가 $20^{\circ}C/min$일 때 SBR의 경우 $700^{\circ}C$에서 액상 생성물의 수율이 86%로 최대 값을 보였으며, 타이어의 경우 $700^{\circ}C$에서 액상 생성물의 수율이 55%로 최대값을 보였다. 이로부터 SBR과 타이어 분해공정에서 열분해 온도와 가열속도가 중요한 변수로 작용함을 알 수 있으며, 본 연구에서는 $70^{\circ}C$, $20^{\circ}C/min$을 최적분해 조건으로 제시할 수 있다.

• 공업화학
• /
• 제17권1호
• /
• pp.16-21
• /
• 2006

본 연구에서는 폴리아닐린(PANI)을 제조하여 큰 분자량의 유기산인 10-camphor sulfonic acid (CSA) 또는 dodecylbenzene sulfonic acid (DBSA)로 도핑시키고, polyethylene oxide (PEO)와 함께 블렌딩하여 전기방사 용액을 제조하였다. 제조된 용액을 전기방사하여 섬유형태로 만든 후, TGA와 전기화학 장치(cyclic voltammetry; CV)로 열적, 전기적 성질을 CSA 또는 DBSA로 도핑된 PANI의 함량에 따라 비교, 분석하였다. 본 실험 결과, PANI-CSA와 PANI-DBSA의 함량이 증가함에 따라 열분해 개시온도는 감소하지만 열안정성 지수와 적분 열분해 진행온도가 증가하는 것으로 보아 열안정성은 증가하는 것으로 판단된다. 또한, 전기전도도는 PANI-CSA와 PANI-DBSA의 함량이 증가함에 따라 증가하였으나 30% 이상이 되면 전도도가 일정해지는 것으로 나타났다. 순환전류젼압 곡선 결과, PANI/CSA는 PANI-DBSA 보다 피크가 좀 더 명확해지며, 전류밀도가 크게 나타났다. 이는 PANI/CSA가 약간 더 높은 전기전도도와 전하가 이동하기 쉬운 모폴로지를 가지고 있기 때문인 것으로 판단된다.

• Current Research on Agriculture and Life Sciences
• /
• 제30권1호
• /
• pp.27-33
• /
• 2012

본 연구는 우리나라 플라스틱온실 피복재의 피복방법 및 관리방법을 개선할 수 있는 방안을 구명하는데 필요한 자료를 제공하기 위하여 상업용으로 운영되고 있는 대표적인 구조 및 피복형태의 온실에 대하여 겨울철 온실 내부의 광합성유효광량자속을 측정하고 변화를 분석하였으며 결과를 요약하면 다음과 같다. 일일적산 광합성유효광량자속의 월중 변화를 분석한 결과 모든 온실에 있어서 광량변화의 경향이 일조시간의 변화 경향과 대체로 잘 일치하는 것으로 나타났으나, 온실 간에 일일적산 광량의 차이는 상당히 큰 것으로 나타났으며, 겨울철에는 모든 온실이 토마토 생육에 필요한 적정 광량에 미치지 못하는 것으로 나타났다. 월평균 일일적산 광합성유효광량자속의 연중변화를 분석한 결과 실험온실 모두 투과광량을 높이기 위하여 겨울철에도 내부피복재를 대부분 개방하였기 때문에 내부피복재의 오염으로 인한 광투과율의 저하는 미미하였으며 주로 외부피복재의 오염으로 인해 투과광량이 감소하는 것으로 분석되었다. PO필름으로 피복된 단동온실의 광 투과 성능이 매우 우수하다는 사실을 확인할 수 있었다. 피복재를 더 효율적으로 사용하기 위해서는 피복재의 교체시기를 겨울철광량이 부족한 시기가 시작되기 전인 10월 또는 11월경으로 하는 것이 바람직할 것으로 판단되었다. 온실간 광량의 차이가 최대 40%정도까지 나기 때문에 투과광량이 낮은 온실은 즉시 피복재를 교체하여 광투과율을 높이는 것이 경제적일 것으로 판단되었다. 온실의 투과광량 감소요인을 분석한 결과 투과광량을 감소시키는 내부요인은 보온커튼, 내부피복재, 결로받이 등인 것으로 분석되었다. 광폭형 단동온실의 경우에는 비교적 넓은 온실 폭의 중앙에 보온커튼과 내부피복재를 걷어 두고 있기 때문에 온실 전체 폭에 비해 걷혀 있는 보온커튼과 내부피복재의 폭이 비교적 작아 다른 온실에 비해 광 손실이 상대적으로 적을 것으로 분석되었다. 종합적으로 비교해 볼 때 광폭형 단동온실이 광 투과 측면에서 가장 우수한 것으로 나타났고 내부피복재를 중앙에서 권취하여 개방하는 형태의 온실이 가장 바람직하지 못한 것으로 분석되었다.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제36권3호
• /
• pp.248-262
• /
• 2004

Turbulence models are separately assessed for a three dimensional thermal-hydraulic analysis of the integral reactor SMART. Seven models (mixing length, k-l, standard $k-{\epsilon},\;k-{\epsilon}-f{\mu},\;k-{\epsilon}-v2$, RRSM, and ERRSM) are investigated for flat plate channel flow, rotating channel flow, and square sectioned U-bend duct flow. The results of these models are compared to the DNS data and experiment data. The results are assessed in terms of many aspects such as economical efficiency, accuracy, theorization, and applicability. The standard $k-{\epsilon}$ model (high Reynolds model), the $k-{\epsilon}-v2$ model, and the ERRSM (low Reynolds models) are selected from the assessment results. The standard $k-{\epsilon}$ model using small grid numbers predicts the channel flow with higher accuracy in comparison with the other eddy viscosity models in the logarithmic layer. The elliptic-relaxation type models, $k-{\epsilon}-v2$, and ERRSM have the advantage of application to complex geometries and show good prediction for near wall flows.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제32권3호
• /
• pp.389-410
• /
• 2019

In this article, a simple quasi-3D shear deformation theory is employed for thermo-mechanical bending analysis of functionally graded material (FGM) sandwich plates. The displacement field is defined using only 5 variables as the first order shear deformation theory (FSDT). Unlike the other high order shear deformation theories (HSDTs), the present formulation considers a new kinematic which includes undetermined integral variables. The governing equations are determined based on the principle of virtual work and then they are solved via Navier method. Analytical solutions are proposed to provide the deflections and stresses of simply supported FGM sandwich structures. Comparative examples are presented to demonstrate the accuracy of the present theory. The effects of gradient index, geometrical parameters and thermal load on thermo-mechanical bending response of the FG sandwich plates are examined.

• Composites Research
• /
• 제15권6호
• /
• pp.8-15
• /
• 2002

본 실험에서는 2관능성 에폭시 수지(2EP)와 생분해성 poly(butylene succinate)(PBS) 블렌드의 유변학적 특성, 경화거동, 열안정성 그리고 기계적 특성을 살펴보았다. 유변학적 특성은 레오미터를 이용하여 등온 조건 하에서 검토하였고, 겔화시간과 경화 온도를 이용한 Arrhenius 방정식을 적용하여 가교 활성화 에너지($\textrm{E}_c$)를 구하였다. $\textrm{E}_c$는 2EP에 대한 PBS의 비율이 10 wt%로 증가함에 따라 증가하였다. DSC 측정 결과, 경화 활성화 에너지($\textrm{E}_a$)는 $\textrm{E}_c$와 유사만 경향을 나타내었는데 이는 2EP와 PBS 사이의 분자상호작용이 증가하였기 때문으로 사료된다. 그리고 열안정성과 관련하이 분해 활성화에너지($\textrm{E}_t$)는 Horowitz-Metzger식을 이용한 적분법을 사용하여 구하였는데 PBS 10 wt%에서 증가하였다. 그리고 20 wt% PBS일 때 가장 높은 임계응력세기 인자를 보이는데, 이는 2EP/PBS 블렌드 시스템의 파괴인성이 증가하였기 때문으로 사료된다.

• Steel and Composite Structures
• /
• 제26권6호
• /
• pp.673-691
• /
• 2018

The main goal of this research is to examine the in-plane and out-of-plane forced vibration of a curved nanocomposite microbeam. The in-plane and out-of-plane displacements of the structure are considered based on the first order shear deformation theory (FSDT). The curved microbeam is reinforced by functionally graded carbon nanotubes (FG-CNTs) and thus the extended rule of mixture is employed to estimate the effective material properties of the structure. Also, the small scale effect is captured using the strain gradient theory. The structure is rested on a nonlinear orthotropic viscoelastic foundation and is subjected to concentrated transverse harmonic external force, thermal and magnetic loads. The derivation of the governing equations is performed using energy method and Hamilton's principle. Differential quadrature (DQ) method along with integral quadrature (IQ) and Newmark methods are employed to solve the problem. The effect of various parameters such as volume fraction and distribution type of CNTs, boundary conditions, elastic foundation, temperature changes, material length scale parameters, magnetic field, central angle and width to thickness ratio are studied on the frequency and force responses of the structure. The results indicate that the highest frequency and lowest vibration amplitude belongs to FGX distribution type while the inverse condition is observed for FGO distribution type. In addition, the hardening-type response of the structure with FGX distribution type is more intense with respect to the other distribution types.