• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제36권6호
• /
• pp.559-570
• /
• 2004

A computational fluid dynamics model for predicting moderator circulation inside the Canada deuterium uranium (CANDU) reactor vessel has been developed to estimate the local subcooling of the moderator in the vicinity of the calandria tubes. The buoyancy effect induced by the internal heating is accounted for by the Boussinesq approximation. The standard $k-{\varepsilon}$ turbulence model with logarithmic wall treatment is applied to predict the turbulent jet flows from the inlet nozzles. The matrix of the calandria tubes in the core region is simplified to a porous media in which the anisotropic hydraulic impedance is modeled using an empirical correlation of pressure loss. The governing equations are solved by DFX-4.4, a commercial CFD code developed by AEA technology. The resultant flow patterns of the constant-z slices containing the inlet nozzles and the outlet port are "mined-type", as observed in the former 2-dimensional experimental investigations. With 103% full power for conservatism, the maximum temperature of the moderator is $82.9^{\circ}C$ at the top of the core region. Considering the hydrostatic pressure change, the minimum subcooling is $24.8^{\circ}C$.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제30권5호
• /
• pp.449-460
• /
• 2022

Safe underground construction in a rock mass requires adequate ground investigation and effective determination of rock conditions. The estimation of rock mass behavior is difficult, because rock masses are innately anisotropic and heterogeneous at different scales and are affected by various environmental factors. Quantitative rock mass classification systems, such as the Q-system and rock mass rating, are widely used for characterization and engineering design. The measurement of rock classification parameters is subjective and can vary among observers, resulting in questionable accuracy. Geophysical investigation methods, such as seismic surveys, have also been used for ground characterization. Torsional shear wave propagation characteristics in cylindrical rods are equal to that in an infinite media. A probabilistic quantitative relationship between the Q-value and shear wave velocity is thus investigated considering long-wavelength wave propagation in equivalent continuum jointed rock masses. Individual Q-system parameters are correlated with stress-dependent shear wave velocities in jointed rocks using experimental and numerical methods. The relationship between the Q-value and the shear wave velocity is normalized using a defined reference condition. This relationship is further improved using probabilistic analysis to remove unrealistic data and to suggest a range of Q-values for a given wave velocity. The proposed probabilistic Q-value estimation is then compared with field measurements and cross-hole seismic test data to verify its applicability.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
• /
• 한국소음진동공학회 2013년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.842-848
• /
• 2013

Developments of Solid-State Gyroscopy during last decades are impressive and were based on thin-walled shell resonators like HRG or CRG made from fused quartz or leuko-sapphire. However, a number of design choices for inertial-grade gyroscopes, which can be used for high-g applications and for mass- or middle-scale production, is still very limited. So, considerations of fundamental physical effects in solids that can be used for development of a miniature, completely solid-state, and lower-cost sensor look urgent. There is a variety of different types of bulk acoustic (elastic) waves (BAW) in anisotropic solids. Shear waves with different variants of their polarization have to be studied especially carefully, because shear sounds in glasses and crystals are sensitive to a turn of the solid as a whole, and, so, they can be used for development of gyroscopic sensors. For an isotropic medium (for a glass or a fine polycrystalline body), classic Lame's theorem (so-called, a general solution of Elasticity Theory or Green-Lame's representation) has been modified for enough general case: an elastic medium rotated about an arbitrary set of axes. Travelling, standing, and mixed shear waves propagating in an infinite isotopic medium (or between a pair of parallel reflecting surfaces) have been considered too. An analogy with classic Foucault's pendulum has been underlined for the effect of a turn of a polarizational plane (i.e., an integration effect for an input angular rate) due to a medium's turn about the axis of the wave propagation. These cases demonstrate a whole-angle regime of gyroscopic operation. Single-crystals are anisotropic media, and, therefore, to reflect influence of the crystal's rotation, classic Christoffel-Green's tensors have been modified. Cases of acoustic axes corresponding to equal velocities for a pair of the pure-transverse (shear) waves have of an evident applied interest. For such a special direction in a crystal, different polarizations of waves are possible, and the gyroscopic effect of "polarizational precession" can be observed like for a glass. Naturally, formation of a wave pattern in a massive elastic body is much more complex due to reflections from its boundaries. Some of these complexities can be eliminated. However, a non-homogeneity has a fundamental nature for any amorphous medium due to its thermodynamically-unstable micro-structure, having fluctuations of the rapidly-frozen liquid. For single-crystalline structures, blockness (walls of dislocations) plays a similar role. Physical nature and kinematic particularities of several typical "drifts" in polarizational BAW gyros (P-BAW) have been considered briefly too. They include irregular precessions ("polarizational beats") due to: non-homogeneity of mass density and elastic moduli, dissymmetry of intrinsic losses, and an angular mismatch between propagation and acoustic axes.

• 지질공학
• /
• 제1권1호
• /
• pp.54-67
• /
• 1991

일반적으로 모든 암석은 외경상의 특징과 무관하게 어느 정도의 구조적 및 역학적 이방성을 갖고 있다. 점재하강도지수(point-load strength index : I$_s$)를 이용한 일축압축강도(uniaxial compressive strength, UCS : ${\sigma}_c$)의 추정시, 이들 두 값은 암석이 갖는 취약면구조의 방향에 따라서 그 변화 양상에 차이가 있다. 일반적으로 재하의 방향과 취약면이 이루는 각이 직교 및 평행일 때 ${\sigma}_c$는 최대치를 나타내며, 약 30$^{\circ}$~60$^{\circ}$ 범위에서 값의 변화가 심하다. 이에 대하여, I$_s$의 경우 취약면이 방향에 따라 강도이방성 현상은 ${\sigma}_c$의 경우와 구별된다. 수직 방향으로 채취한 시추 코아에서 수평 방향으로 측정한 직경점재하강도지수(diametral point-load strength index : I$_{sd}$)는 코아의 축방향과 취약면에대한 법선과이루는 각($\beta$)이 0$^{\circ}$에서 90$^{\circ}$로 증가함에 따라 비례하여 증가하는데 반해서, 축점재하강도지수(axial point-load strength index : I$_{sa}$)는 감소하는 경향을 보인다. 청양군 운곡면 일원에 분포하는 호상편마암에서 ${\sigma}_c$와 I$_s$의 관계는 $\beta$가 0$^{\circ}$~40$^{\circ}$ 구간에서는 ${\sigma}_c$와 I$_{sa}$, 40$^{\circ}$~90$^{\circ}$ 구간에서는 ${\sigma}_c$와 I$_{sd}$가 각각 양호한 상관관계를 보여준다. 또한 상관비(K=${\sigma}_c$/I$_s$)는 약 13정도로서 일반적으로 적용되는 비, 24와 상당한 차이가 있다. 이러한 현상은 호상편마암의 구조적 및 역학적 이방성 특성으로 인한 결과라고 판단된다. 한편 맥암류에서 K가 약 23정도로서 일반적인 비 24에 상당히 접근한다. 따라서, 이방성 구조가 뚜렷한 암석에서 상관비 24는 항상 적용할 수는 없으며 일축압축강도시험과 병행 실시하여 적용하는 것이 바람직하다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제21권2호
• /
• pp.235-251
• /
• 1997

A numerical simulation on the combined natural convection and radiation is carried out in a partially open rectangular enclosure with a heater by using the finite volume and the S-8 discrete ordinate methods. The fluid inside the enclosure is considered as an absorbing, emitting and anisotropic scattering media. The heater causes a natural circulation of the fluid (10$^{5}$ $^{9}$ ) which results in significant in-flow of the ambient cold fluid through the partially open wall. Comparing the results of pure convection with those of the combined convection- radiation, the combined heat transfer results with small Planck numbers (P$_{l}$ <1.0) show much stronger circulation than those of the pure convection, and the fluid circulation is more evident for larger Rayleigh numbers. When one of three radiative properties - the medium absorption coefficient, the wall reflectivity, and the scattering albedo - increases, the fluid circulation and the heat transfer in the enclosure are reduced. The location of the heater and the open ratio of the right wall are also shown to affect the fluid circulation and heat transfer significantly. However, the anisotropy of the scattering phase function is shown to be unimportant for the fluid circulation and heat transfer within the enclosure considered in this study.

• 한국광학회지
• /
• 제20권4호
• /
• pp.241-248
• /
• 2009

액정 디스플레이에서 시야각 향상을 위해 사용하는 보상판과 편광판을 접합한 복합판의 광축 틀어짐 오차와 보상판의 $R_{in}$(in-plane retardation), $R_{th}$(out-of-plane retardation)를 동시에 결정하는 새로운 방법을 제시하였다. 보상판은 광축이 임의의 기울임각과 방위각을 갖는 o-판으로 하였으며, 확장된 존스 행렬법에 기반한 광학모델을 도입하여 복합판의 편광특성을 분석하였다. 입사각 0도와 50도에서 시료의 방위각을 360도 회전시키며 투과된 빛의 편광상태를 각각 계산한 후, 타원법의 모델링 분석기법을 적용하여 광축 틀어짐과 복합판의 기울임각과 방위각들을 역방계산하였다. 이 방법은 편광판과 보상판을 접합한 후에도 복합판의 성능평가를 할 수 있어 제조공정단계를 줄여 제조 원가를 절감하는데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제31권3호
• /
• pp.54-62
• /
• 2020

Dose calculation algorithms play an important role in radiation therapy and are even the basis for optimizing treatment plans, an important feature in the development of complex treatment technologies such as intensity-modulated radiation therapy. We reviewed the past and current status of dose calculation algorithms used in the treatment planning system for radiation therapy. The radiation-calculating dose calculation algorithm can be broadly classified into three main groups based on the mechanisms used: (1) factor-based, (2) model-based, and (3) principle-based. Factor-based algorithms are a type of empirical dose calculation that interpolates or extrapolates the dose in some basic measurements. Model-based algorithms, represented by the pencil beam convolution, analytical anisotropic, and collapse cone convolution algorithms, use a simplified physical process by using a convolution equation that convolutes the primary photon energy fluence with a kernel. Model-based algorithms allowing side scattering when beams are transmitted to the heterogeneous media provide more precise dose calculation results than correction-based algorithms. Principle-based algorithms, represented by Monte Carlo dose calculations, simulate all real physical processes involving beam particles during transportation; therefore, dose calculations are accurate but time consuming. For approximately 70 years, through the development of dose calculation algorithms and computing technology, the accuracy of dose calculation seems close to our clinical needs. Next-generation dose calculation algorithms are expected to include biologically equivalent doses or biologically effective doses, and doctors expect to be able to use them to improve the quality of treatment in the near future.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제36권10호
• /
• pp.979-988
• /
• 2012

연료전지 GDL 내의 물질전달에 관한 연구를 위하여 실제 GDL 을 고해상도 3 차원 스캐닝 장비를 활용하여 GDL의 다공 구조를 실측하였다. 측정된 Data의 노이즈를 제거하고 GDL의 Carbon-fiber 구조를 전산해석이 가능한 모델로 자동적으로 형성하는 알고리즘을 개발하였으며, 이 모델을 활용하여 스택 체결 시 압축에 의한 GDL 구조 변형을 예측하고, Carbon-fiber의 정렬 방향에 따른 변형 특성을 파악하였다. 또한, CFD 기법 중 하나인 VOF 모델과 Pore-network 모델을 이용하여 GDL 내부의 물거동 및 반응기체의 물질거동을 예측하였다. 마지막으로 상사실험을 통하여 해석 결과에 대한 검증을 실시하였다. 이를 통하여 실제 체결에 의하여 압축 변형된 GDL 내에서의 물질거동을 좀 더 정확히 예측할 수 있는 방법을 마련하고, GDL 체결 방향 및 최적 MPL 두께 선정 등의 실제 설계에 활용할 수 있었다.

• 광물과 암석
• /
• 제33권1호
• /
• pp.11-18
• /
• 2020

천연산 일라이트(K_0.65Al₂(Al_0.65Si_3.35)O₁₀(OH)₂) 분말 시료에 대해 물과 알코올(메탄올:에탄올 = 4:1 체적비, ME41)의 두 가지 압력매개체를 이용한 다이아몬드앤빌셀 고압 회절실험을 진행하였다. 물을 이용한 실험에서는 층간 유입을 유도하기 위해 약 250℃까지 열을 가하는 과정을 거치며 최대 약 2.7 GPa까지 압력을 가하였고, 알코올을 이용한 실험에서는 상온에서 최대 약 6.9 GPa까지 가압하면서 방사광 분말 회절법을 통해 시료의 압축특성을 관찰하였다. 위와 같은 조건에서는 층간의 확장이나 상전이는 관찰되지 않았다. 물과 알코올의 서로 다른 압력매개체 하에서 압축된 일라이트의 체적탄성률(K₀)은 각각 45(3) GPa와 51(3) GPa로 도출되어 오차범위 내에서 크게 다르지 않음을 확인하였다. 또한 회절자료 분석결과 격자상수에 따른 선형압축률은 알코올 압력매개체일 때 β^a, β^b, β^c의 값이 각각 0.0025 GPa^-1, 0.0029 GPa^-1, 0.0144 GPa^-1로 도출되어 c-축의 압축률이 약 6배 큰 것으로 확인되었다. 본 연구에서 확인된 일라이트의 체적탄성률 및 선형압축률을 일라이트와 구조적으로 유사한 백운모와 비교하였다.

• 지질공학
• /
• 제9권3호
• /
• pp.187-206
• /
• 1999

시추공 텔리뷰어 및 BIPS의 공내 검층자료를 이용하여 파쇄매질이 나타내는 투수율텐서를 수치적으로 계산하는 프로그램을 개발하였다. 본 프로그램은 검층자료의 분석을 통해 제공되는 불연속면의 방향과 두께등의 기하학적인 정보를 입력자료로 사용하며, EPM 모델에 근거한 관계식을 적용하여 투수율텐서를 구성하는 9개 성분의 상대적인 값을 계산한다. 거제시 일운면에 위치하는 연구지역 시추공을 대상으로 수리간섭 시험을 실시하여 암반의 이방성을 추정하였으며 BIPS 검층자료로부터 프로그램에 의하여 산정된 이론값과 비교, 분석하여 프로그램의 현장 적용성을 평가하였다. 수리간섭시험을 통하여 추정한 연구지역 암반의 수평적인 이방성비와 주축방향은 2.8 및 $N77^{\circ}CE$인 반면, 프로그램을 적용하여 산정한 값은 3.0 및 $N63^{\circ}CE$로 나타냈다. 두 결과가 불일치한 이유로는 수리간섭시험 해석결과의 신뢰성, EPM모델 및 3승법칙의 현장 적용성, 프로그램에서 가정한 단열의 크기-두께 관계식의 단순화 등의 문제점을 들 수 있다. 개발된 프로그램은 투수율텐서를 계산하는 초기모델로서 단열면의 거칠기, 충전물질의 충전정도 및 수리특성을 반영하는 수리인자의 적용을 통한 개선이 요구되며, 암반의 투수성이 양호하며 시추공 간의 거리가 가까운 연구지역에서 시추공간 수압시험을 실시할 때 3차원의 현장적용성 평가가 가능할 것으로 판단된다.