Masoud Zarezadeh;Nowrouz Mohammad Nouri;Reza Madoliat
Ocean Systems Engineering
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제14권1호
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pp.53-72
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2024
The interaction of the blade of surface-piercing propellers (SPPs) with the water/air surface is a physical phenomenon that is difficult to model mathematically, so that such propellers are usually designed using empirical approaches. In this paper, a newly developed mechanism for measuring the torque of SPPs in an open water circuit is presented. The mechanism includes a single-component load cell and a deformable torque sensor to detect the forces exerted on the propeller. Deformations in the sensor elements lead to changes in the strain gauge resistance, which are converted into voltage using a Wheatstone bridge. The amplified signal is then recorded by a 16-channel data recording system. The mechanism is calibrated using a 6-DoF calibration system and a Box-Behnken design, achieving 99% accuracy through multivariate regression and ANOVA. Finally, the results of performance tests on a 4-blade propeller were presented in the form of changes in the torque coefficient as a function of feed rate. The results show that the new mechanism is 8% more accurate than conventional empirical methods.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제24권5호
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pp.86-96
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2000
This study is to consider that the helical intake port flow and fuel injection system have effects on the characteristics of engine performance and emissions in a turbocharged DI diesel engine of the displacement 9.4L. The swirl ratio for ports was modified by hand-working and measured by impulse torque swirl meter, For the effects on performance and emission, the brake torque, BSFC were measured by engine dynamometer and NOx, smoke were by gas analyzer and smoke meter. As a result of steady flow test, when the valve eccentricity ratio are closed to cylinder wall, the flow coefficient and swirl intensity are increased, And as the swirl is increased, the mean flow coefficient is decreasing, whereas the gulf factor is increasing. Also, through engine test its can be expected to meet performance and emission by the following applied parameter; the swirl ratio is 2.43, injection timing is BTDC $13^{\circ}$CA and compression is 15.5.
In this study, the effects of inclined shaft angle on the hydro-acoustic performance of cavitating marine propellers are investigated by a numerical method developed before and Brown's empirical formula. The cavitating blades are represented by source and vortex elements. The cavity characteristics of the blades such as cavitation form, cavity volume, cavity length etc., are computed at a given cavitation number and at a set advance coefficient. A lifting surface method is applied for these calculations. The numerical lifting surface method is validated with experimental results of DTMB 4119 model benchmark propeller. After calculation of hydrodynamic characteristics of the cavitating propeller, noise spectrum and overall sound pressure level (OASPL) are computed by Brown's equation. This empirical equation is also validated with another numerical results found in the literature. The effects of inclined shaft angle on thrust coefficient, torque coefficient, efficiency and OASPL values are examined by a parametric study. By modifying the inclination angles of propeller, the thrust, torque, efficiency and OASPL are computed and compared with each other. The influence of the inclined shaft angle on cavity patterns on the blades are also discussed.
Stem-stem nut coefficient of friction(COF) in motor-operated gate/globe valves is one of the important factors which determine the performance of the valve/actuators. The COF is affected greatly by the type and condition of the stem-stem nut lubricants, environmental parameters, surface condition of the stem/stem-nuts, and the number of strokes after the lubrication. In this paper, the measured data of the COFs at stem threads of some safety-related motor-operated gate/globe valves in domestic nuclear power plants are presented. In addition, the performance of the lubricants is evaluated by comparing the COFs among those valves. The results show that the measured COF at torque switch trip are higher than the unwedging COF and conservatively applicable to the unwedging COF. It is also shown that the lubricating performance based on the measured COFs varies with the lubricants.
For Underwater vehicles, Unwanted roll excursions are inevitable as they are caused by induced propeller torque, disturbances, and banking motion during turns. To estimate the manoeuvring performance of underwater vehicle, it is necessary to obtain the roll coefficient of body. This paper was covered estimation of roll coefficient of underwater vehicle using STAR-CCM+, commercial CFD(Computational Fluid Dynamics) code. The RANS equations for incompressible fluid flows was solved numerically by using a finite volume method. An MRF(Moving Reference Frame) Method was Also adopted for rotations of body. For the validation, the flow around a DARPA SUBOFF bare hull model was simulated and good agreement with experiments was obtained. And Pure roll coefficients were calculated and campared with the experimental data which were presented by Seoul National University. Finally, an underwater vehicle model with propeller was simulated and analyzed for estimation of roll coefficient variation caused by induced propeller torque.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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제9권2호
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pp.169-174
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2016
A cross-flow wind turbine has a high torque coefficient at a low tip speed ratio. Therefore, it is a good candidate for use as a self-starting turbine. Furthermore, it has low noise and excellent stability; therefore, it has attracted attention from the viewpoint of applications as a small wind turbine for an urban district. However, its maximum power coefficient is extremely low (10 %) as compared to that of other small wind turbines. In order to improve the performance and flow condition of the cross-flow rotor, the symmetrical casing with a nozzle and a diffuser are proposed and the experimental research with the symmetrical casing is conducted. The maximum power coefficient is obtained as $C_{pmax}=0.17$ in the case with the casing and $C_{pmax}=0.098$ in the case without the casing. In the present study, the power characteristics of the cross-flow rotor and those of the symmetrical casing with the nozzle and diffuser are investigated. Then, the performance and internal flow patterns of the cross-flow wind turbine with the symmetrical casings are clarified. After that, the effect of the side boards set on the symmetrical casing is discussed on the basis of the analysis results.
In this paper, we studied coatings of the DLC thin film for improving loosening torque of dental implant screw. We used a filtered arc ion plating process which can realize the most dense DLC layer by coating the DLC thin film on the surface of the dental abutment screw. It showed both hardness comparable to diamond and low friction coefficient similar to graphite, and to improve the loosening phenomenon by increasing the screw tightening force Cr/CrN, Ti/TiN or Ti/TiN/Cr/CrN buffer layers were deposited for 5 to 10 minutes to improve the adhesion of the DLC thin film to the surface of the Ti (Gr.5), and then the DLC thin film was coated for about 15 minutes. As a result, the Cr/CrN buffer layer exhibited the highest hardness of 29.7 GPa, the adhesion of 18.62N on average, and a very low coefficient of friction of less than 0.2 as a whole. And we measured loosening torque after one million times with masticatory movement simulator. As a result, the values of the coated screw loosening torque were clearly higher than those of the uncoated screw. From this, it was found that the DLC coating was effective methods improving the loosening torque. In addition, it was confirmed that the cytotoxicity test and cell adhesion test showed high biocompatibility.
For shift quality improvement, torque sensors are currently too expensive to be used on production vehicles. To achieve smooth acceleration shift, the reference trajectory of the clutch slip speed for accomplishing the shift process within a designated shift completion time and its relationship with the clutch actuating torque were suggested by Jeong and Lee (1999). In order to facilitate the proposed algorithm, nonlinear estimators for necessary information such as the axle shaft torque, clutch friction and turbine torque were designed using only speed sensors. Accounting for the modeling error, a control law for this indirect smooth shift was proposed based on the above mentioned suggestions. Simulation results of the proposed estimators and shift controller were presented and further considerations for practical applications are discussed.
Gearboxes are often used in the petrochemical and electrical power plants to transmit mechanical power between two branches of a machinery train rotating at different speeds. When the gearboxes are connected with rotors supported by journal bearings, bearing loads vary in magnitude and direction with rotor speed and torque transmitted by the gearboxes. In this study, dynamic characteristics of the system which consists of gearboxes and a rotor supported by journal bearings are investigated analytically and experimentally by employing the polynomial transfer matrix method and modal analysis under different speeds and torque levels. Journal bearing loads due to the transmitted torque are claculated analytically and the stiffness and damping coefficient of the journal bearings are obtained using finite element method. Comparison of the analytical and experimental results shows that the cross coupled stiffness coefficients increase with increasing rotor speed, while the cross coupled damping coefficients decrease. This generates the oil whirl instability in the journal bearings. As the transmitted torque level goes up, the stiffness coefficients of the journal bearing and the first horizontal natural frequency increase. High levels of the transmitted torque produce high bearing stiffness since the contact loads of the mating gear teeth increase. The logarithmic decrement, which is a stability indicator, is shown to decrease with increasing speed and decreasing torque. Thus, at the low torque level, the system become unstable even at the low shaft speed.
Statement of problem. Osseointegration is important mechanism of dental implant but it is not easy to evaluate. Indirect measurement is non-invasive and clinically applicable but they need more study about correlation between indirect values and degree of osseointegration. Purpose. The aims of this study were to evaluate the coefficient of correlation between indirect measurement and direct measurement under different healing time, and assessment of effect of initial insertion torque to the implant stability. Material and Methods. 20 rabbits received 3 implants on each side of tibia. Three kinds of implants (machined surface implant, Sandblasted with Large grit and Acid etched implant, Resorbable Blast Media treated implant) were used. During the surgery implant insertion torque were measured with $Osseocare^{TM}$. After the 1, 4, 8, 12 weeks of healing time, animals were sacrificed and stability values (Implant Stability Quotient with $Osstell^{TM}$, removal torque with torque gauge) were measured. Results. The Bone quality of rabbit tibia was classified into 2 groups according to the insertion torque. Resonance frequency analysis (ISQ) and removal torque showed positive correlation until $4^{th}$ week (r=0.555, p=0.040). After $8^{th}$ week (r=0.011, p=0.970) the correlation became weak and it turned negative at $12^{th}$ week (r=-0.074, p=0.801). Insertion torque and ISQ showed changing correlation upon the healing time ($1^{st}$ week: r=0.301, p=0.033, $4^{th}$ week: r=-0.429, p=0.018, $8^{th}$ week: r=0.032, p=0.865, $12^{th}$ week: r=-0.398, p=0.029). Insertion torque and removal torque has positive correlation but it was not statistically significant ($1^{st}$ week: r=0.410, p=0.129, $4^{th}$ week: r=0.156, p=0.578, $8^{th}$ week: r=0.236, p=0.398, $12^{th}$ week: r=0.260, p=0.350). Conclusion. In this study, bone quality may affect the degree of osseointegration positively during healing time and correlation between ISQ and degree of osseointegration can be different according to the healing time and bone quality.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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