본 연구에서는 채널 벽면에 돌출물이 일정 간격으로 부착되어 있는 마이크로채널을 통과하는 2차원 스톡스 유동을 이론적으로 고찰한다. 상하 벽면에 부착된 돌출물들은 모두 반원 형상이고 서로 동일한 위상에 위치한다. 채널 내 유동의 주기성과 대칭성을 고려한 고유함수 전개법과 오차의 최소제곱법을 사용하여 유동장을 해석하여 유동함수 및 압력분포를 구하였다. 돌출물의 반경과 간격의 몇 가지 값들에 대하여 유동장 내의 유선 및 압력분포도를 보이고, 경계벽면에서의 전단응력 분포 등을 도시하였다. 또한, 돌출물의 반경과 돌출물 사이의 간격 변화에 따른 마이크로채널 내 평균 압력강하율의 변화를 계산하여 그림으로 나타내었다. 특히 상하 돌출물 사이의 틈새가 매우 작은 경우, 그 계산결과는 윤활이론의 결과와 아주 잘 일치함을 확인하였다.
Loc, Vo Gia;Kang, Tae-Hun;Song, Hyun-Sup;Choi, Hyouk-Ryeol
제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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제어로봇시스템학회 2005년도 ICCAS
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pp.314-319
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2005
When a robot navigates in the real environment, it frequently meets various environments that can be expressed by simple geometrical shapes such as fiat floor, uneven floor, floor with obstacles, slopes, concave or convex corners, etc. Among them, the convex corner composed of two plain surfaces is the most difficult one for the robot to negotiate. In this paper, we propose a gait planning algorithm to help the robot overcome the convex environment. The trajectory of the body is derived from the maximum distance between the edge boundary of the corner and the bottom of the robot when it travels in the convex environment. Additionally, we find the relation between kinematical structure of the robot and its ability of avoiding collision. The relation is realized by considering the workspace and the best posture of the robot in the convex structure. To provide necessary information for the algorithm, we use an IR sensor attached in the leg of the robot to perceive the convex environment. The validity of the gait planning algorithm is verified through simulations and the performance is demonstrated using a quadruped walking robot, called "MRWALLSPECT III"( Multifunctional Robot for WALL inSPECTion version 3).
One major problem in the model testing is the boundary effect and size effect caused by the limit in the size of the container. To overcome this problem, various types of laminar boxes are gradually manufactured and used in the shaking table test, which ideally has zero stiffness to horizontal shear. In this study, a small-scale laminar box is manufactured, which is composed of 6 thin aluminum rectangular hollow plates, and its inside dimensions are 300 mm length by 200 mm width by 350 mm depth. Shaking table tests are performed both with the laminar box and the rigid box under the same conditions, where displacements and accelerations are measured at various points of the box and model ground. As result of analyzing the measured data, during the propagation of input seismic motion from the bottom to the ground surface, the relative displacement of the model ground and the amplification of acceleration is hardly amplified in the rigid box. Because of the effect of stress waves reflecting from the rigid wall, the acceleration is slightly decreased at the edge in the rigid box. The laminar box, manufactured in this study, has a problem in that the soil behavior at the edge of ground surface is affected by the inertia force of the top layer due to its excessive self-weight.
내부에 사각형 물체가 놓여 있는 사각형수조내 유체의 유동진동수를 선형파이론을 사용하여 산정하였다. 속도포텐셜을 벽체에 의해 발생되는 표면파와 내부물체로 인해 발생되는 반사파, 전달파 및 산란파의 항으로써 표현하였다. 내부물체에 대한 반사율과 전달율은 연속되는 유체영역에서 질량 Flux와 에너지 Flux의 연속조건와 내부물체의 양측면에서의 경계조건을 이용하여 구하였다. 예제해석 결과 유체의 유동진동수는 내부물체가 높고 넓을수록 그리고 물체가 중앙에 가까울수록 감소한다. 내부물체의 크기와 위치의 변화에 의한 유동진동수의 변화는 폭이 수위에 비하여 넓은 수조에서 더욱 민감하다.
A matched asymptotic analysis is conducted for a compressible rotating flow in a cylindrical container when a mechanical and/or a thermal disturbance is imposed on the wall. The system Ekman number is assumed to be very small. The conditions for the Taylor-Proudman column in the interior, which were also given in the companion paper Park & Hyun, 2002) by means of the energy balancing analysis, have been re-derived. The concept of the variable, the energy content $e[{\equiv}T+2 {\alpha}^2 {\gamma}{\nu}]$, is reformulated, and its effectiveness in characterizing the energy transport mechanism is delineated. It is seen that, under the condition of the Taylor-Proudman column, numerous admissible theoretical solutions for interior flow exist with an associated wail boundary condition. Some canonical examples are illustrated with comprehensive physical descriptions. The differential heating problem on the top and bottom endwall disks is revisited by using the concept of the energy content. The results are shown to be in line with the previous findings.
Experimental investigations have been made to study the double-diffusive nature of convection of an initially stratified salt-water solution due to heating from below in a rotating cylindrical cavity. The objective is to examine the flow phenomena and the heat transfer characteristics according to the changes in temperature gradient, concentration gradient and rotating velocity of cavity. Thermal and solutal boundary conditions at side wall are adiabatic and impermeable, respectively. The top and bottom plate are maintained each at constant temperature and concentration. The cavity is put into a state of solid body rotation. Like the stationary case, the types of initially-formed flow pattern are classified into three regimes depending on the effective Rayleigh number and Taylor number; stagnant flow regime, single mixed-layer flow regime and successively formed multi-mixed layer flow regime. At the same effective Rayleigh number, the number of initially-formed mixed layer and its growth rate decrease as the effect of rotation increases. The temperature and concentration profiles are both uniform in each layer due to convective mixing in the layered-flow regime, but look both liner in stagnant flow regime and single mixed-layer flow regime. At the interface between adjacent layers, the temperature changes smoothly but the concentration changes rapidly.
This study performs a numerical simulation of lid driven rectangular cavity flow with different aspect ratios of k = 0.5 to 4 under Reynolds 100, 1,000, 10,000 by using multi-relaxation time (MRT) Lattice Boltzmann Method (LBM). In order to achieve better convergence, well-posed boundary conditions in the domain should be defined such as no-slip condition on side and bottom solid wall surfaces and uniform horizontal velocity on the top of the cavity. This study focuses on the flow inside different shape of rectangular cavity with the aim to observe the effect of the Reynolds number and aspect ratio on the flow characteristics and primary/secondary vortex formation. In order to validate the study, the results have been compared with existing works. The result shows that the Reynolds number and the aspect ratio both has substantial effects on the flow inside the lid-driven rectangular cavity.
A numerical simulation of unsteady axisymmetric turbulent flow was performed for a reciprocating engine including port/valve assembly. The governing equations based on a nonorthogonal coordinate formulation with Cartesian velocity components were used and discretised by the finite volume method with non-staggered variable arrangements. The modified $\kappa-\xi$. turbulence model which included the effect of compressibility was used. The results of twodimensional transient calculation for the axisymmetric configuration were compared with the experimental data. Although slightly low rms velocity was predicted compared to the experimental data, predicted velocity distributions at the valve exit and in-cylinder region showed good agreements with the experimental data. The flow at the valve exit was separated at the same valve lift position with the experimental data. Two vortices incylinder region were generated during the initial intake process. The clockwise main vortex became strong and moved upward to the top wall. The counter-clockwise second vortex became weak and stick to the upper left corner of the cylinder. After middle intake process, new vortex adjacent to upper cylinder wall appeared by the piston motion and therefore, the in-cylinder flow was formed into three vortices. The cylinder pressure just before bottom dead center of piston was higher than inlet pressure and then the reverse flow occured at the valve exit. The in-cylinder flow characteristics were strongly dependent on piston motion, but insensitive to valve motion.
본 연구에서는 실제적으로 베나트 대류의 발생시 유체층의 상하면은 적당한 대류 열전달 계수를 가지고 있게 되는데, 이와 같은 경계 조건을 가진 가변 점성 유 체의 안정성은 연구된 바가 없다. 이에 따라 본 연구를 수행하게 되었으며 유체의 점성이 지수 함수적으로 (.nu.=.nu.o exp(-CT)) 변화할 경우를 관찰하였다. Fig.1은 대 상이 된 유체층을 보인 것으로 하부는 고정되어 있고 상부는 고정되어 있거나 자유 표 면 상태이다. 유체층의 하부는 상부보다 더 뜨겁게 되어 있는데, 이것은 유체층의 상부는 차가운 주위로 열을 빼앗기며 하부는 뜨거운 주위로부터 가열되기 때문이다. 이때 상하부의 냉각 및 가열 경계 조건은 대류경계 조건으로 주어진다. 열팽창 계수 는 양이며 온도의 증가에 따라 점성은 감소한다.이와 같은 온도-점성 관계, 수력학 적 경계조건, 열적 조건등은 프란틀 수가 큰 유체에서 표본적으로 나타나는 것들로서 선형적 안정 이론을 적용하여 옳은 결과를 얻을 수 있다.
회전반 유체실험을 이용하여 국지적 외력에 의한 순환특성을 모의하는 방법을 고찰하였다. 기존의 실험들은 균일한 외력에 의한 순환특성을 고려하였으나 한국 동해를 고려할 때 바람응력 컬의 남북 방향으로의 분포특성 및 해수면 열 손실의 북부해역에서의 존재를 근거로 공간적인 국지성 및 계절 변화를 염두에 둔 주기성을 복합적으로 모의할 수 있는 방법과 실험을 실시하였다. 바람응력 컬의 국지성은 에크만 층내 압력 경도력을 발생시켜 내부에도 같은 압력 경도력이 전달되어 지형류가 발생되게 하였으며 해수면 냉각을 위해서는 용기의 측면을 국지적으로 냉각시켜 자유표면을 유지할 수 있는 방법을 제시하였다. 남북에 위치한 두 개의 서로 다른 방향을 갖는 폐쇄순환과 서안경계류의 크기 및 이안 위치 변화등을 냉각효과 첨부시 및 응력 컬의 주기성을 갖는 경우를 택하여 실험적으로 관찰하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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