Castano, Fernando;Haber, Rodolfo E.;Mohammed, Wael M.;Nejman, Miroslaw;Villalonga, Alberto;Lastra, Jose L. Martinez
Smart Structures and Systems
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v.26
no.4
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pp.495-506
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2020
Monitoring of complex processes faces several challenges mainly due to the lack of relevant sensory information or insufficient elaborated decision-making strategies. These challenges motivate researchers to adopt complex data processing and analysis in order to improve the process representation. This paper presents the development and implementation of quality monitoring framework based on a model-driven approach using embedded artificial intelligence strategies. In this work, the strategies are applied to the supervision of a microfabrication process aiming at showing the great performance of the framework in a very complex system in the manufacturing sector. The procedure involves two methods for modelling a representative quality variable, such as surface roughness. Firstly, the hybrid incremental modelling strategy is applied. Secondly, a generalized fuzzy clustering c-means method is developed. Finally, a comparative study of the behavior of the two models for predicting a quality indicator, represented by surface roughness of manufactured components, is presented for specific manufacturing process. The manufactured part used in this study is a critical structural aerospace component. In addition, the validation and testing are performed at laboratory and industrial levels, demonstrating proper real-time operation for non-linear processes with relatively fast dynamics. The results of this study are very promising in terms of computational efficiency and transfer of knowledge to manufacturing industry.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.50
no.5
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pp.355-363
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2013
Panel methods are essential tools for analyzing a fluid-flow problem around complex three dimensional bodies, but they lack ability to solve viscous effects. On the other hand, CFD methods are considered as powerful tools for analyzing fluid-flow characteristics including viscosity. However, they also have short falls, requiring more computing time and showing different results depending on the selection of turbulence models and grid systems. In this paper a hybrid scheme combining a panel method and a CFD method is suggested. The scheme adopts a panel method for far-field solution where viscous effects are negligible and a CFD method for the solution of RANS equations in near-field where viscous effects are relatively strong. The intermediate region between the far-field and near-field is introduced where the calculated field point velocities by the panel method are given as boundary velocities for the CFD method. To verify the scheme, calculated results, by a panel method, a CFD method and the hybrid scheme, for a two dimensional foil section are compared. The suggested hybrid scheme gives reasonable results, while computation time and memory can be dramatically reduced. By using the hybrid scheme efforts can be concentrated for the local flow near the leading and trailing edges, by providing more dense grid system, where detailed flow characteristics are required.
Yoon, Heera;Jang, Yong Ho;Kim, Sang Jeong;Lee, Sung Joong;Kim, Sun Kwang
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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v.19
no.5
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pp.461-465
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2015
Microglia, the resident macrophages in the central nervous system, can rapidly respond to pathological insults. Toll-like receptor 2 (TLR2) is a pattern recognition receptor that plays a fundamental role in pathogen recognition and activation of innate immunity. Although many previous studies have suggested that TLR2 contributes to microglial activation and subsequent pathogenesis following brain tissue injury, it is still unclear whether TLR2 has a role in microglia dynamics in the resting state or in immediate-early reaction to the injury in vivo. By using in vivo two-photon microscopy imaging and $Cx3cr1^{GFP/+}$ mouse line, we first monitored the motility of microglial processes (i.e. the rate of extension and retraction) in the somatosensory cortex of living TLR2-KO and WT mice; Microglial processes in TLR2-KO mice show the similar motility to that of WT mice. We further found that microglia rapidly extend their processes to the site of local tissue injury induced by a two-photon laser ablation and that such microglial response to the brain injury was similar between WT and TLR2-KO mice. These results indicate that there are no differences in the behavior of microglial processes between TLR2-KO mice and WT mice when microglia is in the resting state or encounters local injury. Thus, TLR2 might not be essential for immediate-early microglial response to brain tissue injury in vivo.
Wastewater treatment plants (WWTPs) with activated sludge system are widely used throughout the most common technologies in the world. Most treatment plants require optimization of certain treatment processes using dynamic modeling. A lot of examples of dynamic simulations require reliable data base of diurnal variation of the inflow and typical concentrations of parameters such as Chemical Oxygen Demand (COD), Total Kjeldahl Nitrogen (TKN), etc. Such detailed data are not available, which leads to problemsin the application of dynamic simulations. In many examples of plants, continuous flow measurements are only performed after the primary clarifier, whereas measurements from influent to the plant are missing, as is the case with the examples in this paper. In some cases, a simpler, faster and cheaper way can be applied to determine influent variations, such as the "HSG-Sim" method ("Hochschulgruppe Simulation"). "Hochschulgruppe Simulation" is a group of researchers from Germany, Austria, Switzerland, Luxembourg, Netherlands and Poland (see http://www.hsgsim.org). This paper presents a model for generating daily variations of inflow and concentration of municipal wastewater quality parameters, applied to several existing WWTPs in Bosnia and Herzegovina (B&H). The main goal of the applied method is to generate realistic influent data of the existing plants in B&H, in terms of flow and quality, without any prior comprehensive survey and measurements at the site. The examples of plants show the influence of overflow facilities on the dynamics of input flow and quality of wastewater, and a strong influence of the problems of the sewerage systems.
Kim, Ki-Ha;Kim, Dong-Hyun;Kwak, Young-Seob;Kim, Su-Hyun
The KSFM Journal of Fluid Machinery
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v.18
no.2
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pp.14-21
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2015
Design lifetime of a wind turbine is required to be at least 20 years. The most important step to ensure the deign is to evaluate the loads on the wind turbine as accurately as possible. In this study, extreme design load of a offshore wind turbine using Garrad Hassan (GH) Bladed and National Renewable Energy Laboratory (NREL) FAST codes are calculated considering structural dynamic loads. These wind turbine aeroelastic analysis codes are high efficiency for the rapid numerical analysis scheme. But, these codes are mainly based on the mathematical and semi-empirical theories such as unsteady blade element momentum (UBEM) theory, generalized dynamic wake (GDW), dynamic inflow model, dynamic stall model, and tower influence model. Thus, advanced CFD-dynamic coupling method is also applied to conduct cross verification with FAST and GH Bladed codes. If the unsteady characteristics of wind condition are strong, such as extreme design wind condition, it is possible to occur the error in analysis results. The NREL 5 MW offshore wind turbine model as a benchmark case is practically considered for the comparison of calculated designed loads. Computational analyses for typical design load conditions such as normal turbulence model (NTM), normal wind profile (NWP), extreme operation gust (EOG), and extreme direction change (EDC) have been conducted and those results are quantitatively compared with each other. It is importantly shown that there are somewhat differences as maximum amount of 18% among numerical tools depending on the design load cases.
High Altitude and Long Endurance (HALE) aircraft are capable of providing intelligence, surveillance and reconnaissance (ISR) capabilities over vast geographic areas when equipped with advanced sensor packages. As their use becomes more widespread, the demand for additional range, endurance and payload capability will increase and designers are exploring non-conventional configurations to meet the increasing demands. One such configuration is the joined-wing concept. A joined-wing aircraft is one that typically connects a front and aft wings in a diamond shaped planform. One such example is the Boeing SensorCraft configuration. While the joined-wing configuration offers potential benefits regarding aerodynamic efficiency, structural weight, and sensing capabilities, structural design requires careful consideration of elastic buckling resulting from the aft wing supporting, in compression, part of the forward wing structural loading. It has been shown already that this is a nonlinear phenomenon, involving geometric nonlinearities and follower forces that tend to flatten the entire configuration, leading to structural overload due to the loss of the aft wing's ability to support the forward wing load. Severe gusts are likely to be the critical design condition, with flight control system interaction in the form of Gust Load Alleviation (GLA) playing a key role in minimizing the structural loads. The University of Victoria Center for Aerospace Research (UVic-CfAR) has built a 3-meter span scaled and flexible wing UAV based on the Boeing SensorCraft design. The goal is to validate the nonlinear structural behavior in flight. The main objective of this research work is to perform Ground Vibration Tests (GVT) to characterize the dynamic properties of the scaled flight vehicle. Results from the experimental tests are used to characterize the modal dynamics of the aircraft, and to validate the numerical models. The GVT results are an important step towards a safe flight test program.
The flyback converter, which can be regarded as a nonlinear time-varying system, has complex dynamics and nonlinear behaviors. These phenomena can affect the stability of the converter. To simplify the modeling process and retain the information of the output capacitor branch, a special sampled-data model of a peak current-mode (PCM) controlled flyback converter is established in this paper. Based on this, its dynamic behaviors are analyzed, which provides guidance for designing the circuit parameters of the converter. With the critical stability boundary equation derived by a Jacobian matrix, the stable operation range with a varied output capacitor, proportional coefficient of error the amplifier, input voltage, reference voltage and slope of the compensation ramp of a PCM controlled flyback converter are investigated in detail. Research results show that the duty ratio should be less than 0.5 for a PCM controlled flyback converter without ramp compensation to operate in a stable state. The stability regions in the parameter space between the output capacitor and the proportional coefficient of the error amplifier are enlarged by increasing the input voltage or by decreasing the reference voltage. Furthermore, the ramp compensation also can extend to the stable region. Finally, time-domain simulations and experimental results are presented to verify the theoretical analysis results.
Liquid hydrogen (LH2) has a higher density than gaseous hydrogen, so it has high transport efficiency and can be stored at relatively low pressure. In order to use efficient bulk hydrogen in the industry, research for the LH2 supply system is needed. In the high-pressure hydrogen station based on LH2 currently being developed in Korea, a heat exchanger is used to heat up supercritical hydrogen at 700 bar and 60 K, which is pressurized by a cryogenic high-pressure pump, to gas hydrogen at 700 bar and 300 K. Accordingly, the heat exchanger used in the hydrogen station should consider the design of high-pressure tubes, miniaturization, and freezing prevention. A helical heat exchanger generates secondary flow due to the curvature characteristics of a curved tube and can be miniaturized compared to a straight one on the same heat transfer length. This paper evaluates the heat transfer performance through parametric study on the distance between coils, guide effect, and anti-icing design of helical heat exchanger. The helical heat exchanger has better heat transfer performance than the straight tube exchanger due to the influence of the secondary flow. When the distance between the coils is uniform, the heat transfer is enhanced. The guide between coils increases the heat transfer performance by increasing the heat transfer length of the shell side fluid. The freezing is observed around the inlet of distribution tube wall, and to solve this problem, an anti-icing structure and a modified operating condition are suggested.
Tae In Ryu;Eunmi Lee;Seungha Kim;Seong-mi Kang;Chang-hyun Shin;Seungbum Jo
Journal of the Korean Society of Safety
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v.38
no.3
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pp.43-50
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2023
Silicone tetrachloride (SiCl4) leak accidents cause enormous human and environmental damage because it is highly toxic. Some handling facilities use water curtains to reduce the impact range of SiCl4. Although the water curtain is known as one of the most efficient technologies for post-release mitigation, its effect on reducing SiCl4 concentration needs to be investigated scientifically and quantitatively. In this study, three-dimensional computational fluid dynamics (CFD) was used to investigate the physical and chemical effects of water curtains as a release-mitigation system for SiCl4. SiCl4 is released and dispersed five seconds prior to the operation of the water curtain. Once the water curtain works, the SiCl4 reacts chemically with the water and its concentration decreases rapidly; it reaches an emergency response planning guidelines level 2 (ERPG-2) of 5 parts per million (ppm) at about 570 m. We observed, however, that the physical effect of water curtains on reducing SiCl4 concentration is insignificant when the chemical effect is eliminated. These results are crucial since they can be a scientific and quantitative basis for the 'technical guidelines for estimating the accident affected range'. In order to protect the public from chemical accidents, more toxic gas mitigation technologies need to be developed.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.34
no.4
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pp.500-507
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2010
Regard to the global warming, the shipping industries are progressed the dedicated endeavor to reduce greenhouse gas. As the study results of 2009 GHG study team, the $CO_2$ emission of shipping industries exceeded slightly 1.0 billion ton during one year(2007) and it is 3.3% of total $CO_2$ amount exhausted from all industries. This paper are introduced the energy efficiency design index / operation indicator monitoring system(EDiMS) which matched with EVAMOS software released by the dynamics laboratory of Mokpo maritime university. EDiMS can continuously be monitored amounts of $CO_2$, NOx, SOx, and PM emitted from ship and it can be applied as the useful tool of the inventory work of air pollution and the ship energy management plan for the mitigation or reduction of ship emission.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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