It is well known that during tensile testing, a part of the mechanical work done on the specimen is transformed into heat energy. However, the ultimate temperature rise and the rate of temperature rise is related to the nature of the material, conditions of the test and also to the deformation behaviour of the material during loading. The recent advances in infrared sensors and image/data processing techniques enable observation and quantitative analysis of the heat energy dissipated during such tensile tests. In this study, infrared imaging technique has been used to characterise the tensile deformation in AISI type 316 nuclear grade stainless steel. Apart from identifying the different stages during tensile deformation, the technique provided an accurate full-field temperature image by which the point and time of strain localization could be identified. The technique makes it possible to visualise the region of deformation and failure and also predict the exact region of fracture in advance. The effect of thermal gradients on plastic flow in the case of interrupted straining revealed that the interruption of strain and restraining at a lower strain rate not only delays the growth of the temperature gradient, but the temperature rise per unit strain decreases. The technique is a potential NDE tool that can be used for on-line detection of thermal gradients developed during extrusion and metal forming process which can be used for ensuring uniform distribution of plastic strain.
This paper describes large eddy simulation of wind pressures on a square cylinder in a uniform flow and a high-rise building immersed in an atmospheric turbulent boundary layer. For the atmospheric boundary layer case, the inflow turbulence is generated by a numerical wind tunnel. In the numerical simulation, particular attention is devoted to the performance of an auto hexahedral non-structural mesh. Both simulations are performed for three grid systems: an auto hexahedral non-structured grid, a structured Cartesian grid and a non-structured triangular prism grid, and for three grid numbers. The present study shows that the auto hexahedral unstructured mesh achieves the best simulation results for wind pressures on the square cylinder and the high-rise building. When the grid number is sufficiently large, the differences among the results obtained from the three investigated grid systems are not significant. However, the advantage of the auto hexahedral unstructured mesh becomes clear when the grid number decreases, because it enables a balanced distribution of orthogonal grids. The results described in this paper demonstrate that the auto hexahedral non-structured mesh has good potential applicability to simulation of urban flows.
This study focuses on computational particle fluid dynamics (CPFD) modeling for the fast pyrolysis of biomass in a conical spouted bed reactor. The CPFD simulation was conducted to understand the hydrodynamics, heat transfer, and biomass fast pyrolysis reaction of the conical spouted bed reactor and the multiphase-particle in cell (MP-PIC) model was used to investigate the fast pyrolysis of biomass in a conical spouted bed reactor. A two-stage semi-global kinetics model was applied to model the fast pyrolysis reaction of biomass and the commercial code (Barracuda) was used in simulations. The temperature of solid particles in a conical spouted bed reactor showed a uniform temperature distribution along the reactor height. The yield of fast pyrolysis products from the simulation was compared with the experimental data; the yield of fast pyrolysis products was 74.1wt.% tar, 17.4wt.% gas, and 8.5wt.% char. The comparison of experimental measurements and model predictions shows the model's accuracy. The CPFD simulation results had great potential to aid the future design and optimization of the fast pyrolysis process for biomass.
Traffic flow capacity of some old road bridges is insufficient due to limited deck width. In such cases bridge deck widening is a common solution. For multi-girder reinforced concrete (RC) bridges it is possible to add steel-concrete composite girders as the new outermost girders. The deck widening may be combined with bridge strengthening thanks to thickening of the existing deck slab. Joint action of the existing and the added parts of such bridge span must be ensured. It refers especially to the horizontal plane at the interface of the existing slab and the added concrete layer as well as to the vertical planes at the external surfaces of the initially outermost girders where the added girders are connected to the existing bridge span. Since the distribution of the added concrete is non-uniform in the span cross-section the structure is particularly sensitive to the added concrete shrinkage. The shrinkage induces shear forces in the aforementioned planes. Widening of a 12 m long RC multi-girder bridge span is numerically analysed to assess the influence of the added concrete shrinkage. The analysis results show that: a) in the vertical plane of the connection of the added and the existing deck slab the longitudinal shear due to the shrinkage of the added concrete is comparable with the effect of live load, b) it is necessary to provide appropriate longitudinal reinforcement in the deck slab over the added girders due to tension induced by the shrinkage of the added concrete.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제13권1호
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pp.450-465
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2021
In this study, an attempt has been made to investigate the water-entry characteristics of the high-speed parallel projectile numerically. The shear stress transport k-𝜔 turbulence model and the Zwart-Gerber-Belamri cavitation model based on the Reynolds-Averaged Navier-Stokes method were used. The grid independent inspection and grid convergence index is carried out and verified. The influences of the parallel water-entry on flow filed characteristics, trajectory stability and drag reduction performance for different values of initial water-entry speed (𝜈0 = 280 m/s, 340 m/s, 400 m/s) and clearance between the parallel projectiles (Lp = 0.5D, 1.0D, 2.0D, 3.0D) are presented and analyzed in detail. Under the condition of the parallel water-entry, it can be found that due to the intense interference between the parallel projectiles, the distribution of cavity is non-uniform and part of the projectile is exposed to water, resulting in the destruction of the cavity structure and the decline of trajectory stability. In addition, the parallel projectile suffers more severe lateral force that separates the two projectiles. The drag reduction performance is impacted and the velocity attenuation is accelerated as the clearance between the parallel projectiles reduces.
In a BAF(Batch Annealing Furnace), various studies have been pursued in order to reduce energy consumption rate to improve productivity and to stabilize the properties of products. The purpose of this study was to investigate the effects of both the atmospheric gas and convector plate shapes on the augmentation of heat transfer. The use of hydrogen instead of nitrogen as an atmospheric gas, combined with high convection in the BAF, has shown that considerable increases in furnace out put and significantly improved material quality are attainable. Because convector plate shapes make the atmosheric gas easily flow density, high diffusivity and reducing character of hydrogen, a better heat transfer rates resulting in uniform material temperature distribution and improved coil surface quality can be achieved. Also, it was found that the closed convector plate took more time for the annealing cycle time than the other plate type(open-type)by about ten hours.
We have fabricated YBa$_2$Cu$_3$$O_{7-x}$ (YBCO) ramp-edge Josephson junctions by modifying ramp edges of the base electrodes without depositing any artificial barrier layer. YBa$_2$Cu$_3$O/7-x//SrTiO$_3$ (YBCO/STO) films were deposited on SrTiO$_3$(100) by on-axis KrF laser deposition. After patterning the bottom YBCO/STO layer, the ramp edge was cleaned by ion-beam and then reacted with deionized water under various conditions prior to the deposition of counter-electrode layers. The top YBCO/STO layer was deposited and patterned by photolithography and ion milling. We measured current-voltage (I-V) characteristics, magnetic field modulation of the critical current at 77 K. Some showed resistively shunted junction (RSJ)-type I-V characteristics, while others exhibited flux-flow behaviors, depending on the dipping time of the ramp edge in deionized water. Junctions fabricated using optimized conditions showed fairly uniform distribution of junction parameters such as I$_{c}$R$_{n}$ values, which were about 0.16 mV at 77 K with 1$\sigma$~ 24%. We made a dc SQUID with the same deionized water treated junctions, and it showed the sinusoidal modulation under applied magnetic field at 77 K. 77 K.
Byunyoung Chung ;Jonghwan Kim ;Daesic Jang;Sunjin Kim;Youngchul Choi
Nuclear Engineering and Technology
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제55권3호
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pp.947-957
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2023
Curved cylindrical structures such as elbows have a non-uniform thickness distribution due to their fabrication process, and as a result have a number of complex mode shapes, including circumferential and axial nodal patterns. In nuclear power plants, material degradation is induced in pipes by flow accelerated erosion and corrosion, causing the wall thickness of carbon steel elbows to gradually thin. The corresponding frequencies of each mode shape vary according to the wall thinning state. Therefore, the thinning state can be estimated by monitoring the varying modal characteristics of the elbow. This study investigated the varying modal characteristics of artificially thinned carbon steel elbows for each thinning state using numerical simulation and experimental methods (MRIT, Multiple Reference Impact Test). The natural frequencies of specified mode shapes were extracted, and results confirmed they linearly decreased with increasing thinning. In addition, by comparing single FRF (Frequency Response Function) data with the results of MRIT, a concise and cost effective thinning estimation method was suggested.
The High Temperature Test Unit (HTTU) was an experimental set-up to conduct separate and integral effects tests of the Pebble Bed Modular Reactor (PBMR) core. The annular core consisted of a randomly packed bed of uniform spheres. Natural convection tests using both nitrogen and helium, and forced convection tests using nitrogen, were conducted. The maximum material temperature achieved during forced convection testing was 1200 ℃. This paper presents the numerical analysis of the flow and temperature distribution for a forced convection test using 3D CFD as well as a 1D systems-CFD computer code. Several modelling approaches are possible, ranging from a fully explicit to a semi-implicit method that relies on correlations of their associated phenomena. For the comparison between codes, the analysis was performed using a porous media approach, where the conduction and radiative heat transfer were lumped together as an effective thermal conductivity and the convective heat transfer was correlated between the solid and gas phases. The results from both codes were validated against the experimental measurements. Favourable results were obtained, in particular by the systems-CFD code with minimal computational and time requirements.
흡수정은 댐이나 저수지에 저장된 물을 흡입하여 사용하는 설비이다. 흡입한 다량의 물은 화력 및 원자력 등의 대형 발전소의 냉각시스템에 사용된다. 특징으로 흡입 유량과 흡수정의 비가 작으면 흡입구 주변에서 유속이 증가한다. 이로 인해 와류나 선회류의 불균형 유동이 발생된다. 불균형 유동은 흡수정의 성능을 저하나 고장의 원인이 된다. 해결하기 위한 다양한 방법이 고안되고 있으나 최저수위 일 경우 정확한 해결 방법을 찾지 못하고 있다. 가장 효율적인 해결방법으로는 AVD를 설치하거나 관로를 길게하는 방법이 있다. 이렇게 설치된 구조물이 유동의 흐름을 균일하게 만들어 주기 때문이다. 본 논문에서는 관로의 길이와 AVD의 형태 변화에 따른 흡수정 내의 유동특성을 수치해석으로 분석한다. 수치해석을 위하여 수정의 흡입부, 섬프, 펌프의 3단계로 분리하여 모델링하였다. 격자는 해석의 정확도를 위해 흡입부는 비조밀, 흡수정과 AVD는 조밀하게 하였다. ANSYS ICEM-CFD 14.5를 이용하여 120~150만개의 격자를 생성하였고 Tetra grid와 Prism grid를 혼용하였다. 해석을 위해 상용 CFD 프로그램인 ANSYS CFX14.5의 SST 난류모델을 선정하였다. 조건으로 H.W.L 6.0m, L.W.L 3.5, Qmax 4.000 kg/s, Qavg 3.500 kg/s Qmin 2.500 kg/s로 설정하였다. 보텍스 각도와 속도분포로 해석한 결과는 다음과 같다. Ext E-type의 AVD를 설치한 흡수정이 최고수위 일때 합격하였다. 추후, Ext E-type을 기본으로 하여 최저수위일 때 만족하는 연구가 필요하다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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