The flow behavior of polymer melts within a slit die is an important consideration when designing a die geometry. The quality of the extruded polymer product can be determined through an evaluation of the flow homogeneity, wall shear rate and pressure drop across the central height of the die. However, mathematical formulations cannot fully determine the behavior of the flow due to the complex nature of fluid dynamics and the nonlinear physical properties of the polymer melts. This paper examines two slit die geometries in terms of outlet velocity uniformity, shear rate uniformity at the walls and pressure drop by using the licensed computational fluid dynamics package, Ansys POLYFLOW, based on the finite element method. The Carreau-Yasuda viscosity model was used for the rheological properties of the polypropylene. Comparative analysis of the simulation results will conclude that the modified die design performs better in all three aspects providing uniform exit velocity, uniform wall shear rates, and lower pressure drop.
Jeong, Jin-Lip;Won, Bo-Young;Yoo, Ho-Dong;Kim, Tag Gon;Kang, Dae-Hyun;Hong, Kyung-Jin
Journal of the Korea Society for Simulation
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제31권1호
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pp.29-41
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2022
As one of the alternatives to solve the problem of unstable food supply and demand imbalance caused by abnormal climate change, the need for plant factories is increasing. Airflow in plant factory is recognized as one of important factor of plant which influence transpiration and heat transfer. On the other hand, Digital Twin (DT) is getting attention as a means of providing various services that are impossible only with the real system by replicating the real system in the virtual world. This study aimed to develop a digital twin model for airflow prediction that can predict airflow in various situations by applying the concept of digital twin to a plant factory in operation. To this end, first, the mathematical formalism of the digital twin model for airflow analysis in plant factories is presented, and based on this, the information necessary for airflow prediction modeling of a plant factory in operation is specified. Then, the shape of the plant factory is implemented in CAD and the DT model is developed by combining the computational fluid dynamics (CFD) components for airflow behavior analysis. Finally, the DT model for high-accuracy airflow prediction is completed through the validation of the model and the machine learning-based calibration process by comparing the simulation analysis result of the DT model with the actual airflow value collected from the plant factory.
We analyze mathematically a VSB (vestigial side-band) transceiver system for the Advanced Television Systems Committee (ATSC) digital television standard and extract a near-baseband equivalent VSB channel model. This model shows the multi-path fading effect of the quadrature component on the in-phase component. Also, we obtain a simplified model of the VSB transceiver system, which is represented by convolution of the transmission signal (before modulation) and the VSB channel. This simplified model is efficiently used for simulation of VSB systems to improve its performances, especially in an equalization part. Applying the DTV channel specifications tested by the Advanced Television Test Conter (ATTC) to the channel model, we obtain an equivalent VSB channel and show the equalization result by using the conventional derision-feedback equalize (DFE).
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers
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제33권11호
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pp.440-446
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1984
This thesis investigates the quantitative aspect of epidemic phenomena utilizing the analytical method of discrete time systems based on the theory of Markov processes. In particular, the pattern on the epidemic character of Influenza was analyzed by the mathematical model of Influenza system, which is derived according to the ecologic relationship between five epidemiolgic states of individuals. The quantitative aspects of the model was characterized by digital computer simulations. The main results were obtained as follows: 1) A Markovian model of influenza system represents accurate spead curve. 2) The latent period of influenza has the standard deviation of 1.98 and also the incubation period is 2.68. 3) If the value of susceptibilities in the pre-epidemic period is less than 20% of the population, the epidemic will occur sporadically. 4) The initial value of susceptibilties obtained by this markov theory is less about 10% of total population than the obtained value according to the deterministic model.
In this paper Valentine Braitenberg structure based sensory motor model for object tracking control system was proposed. Conventional model based control schemes are require highly non-linear mathematical models, which require long computational time to solve complex high order equations. Contrast to conventional models proposed system simply link signal data from camera directly to the inputs of neural network, and outputs of network are directly fed into input of motor driver of camera. With simple structure of sensory motor model, real time tracking control system for dynamic object was realized successfully, and the implementation of sensory motor model can overcome the limitation of model-based control schemes.
Compartment models, a type of mathematical model, have been widely applied to characterize the changes in a dynamic system with sequential events or processes, such as the spread of an epidemic disease. A compartment model comprises compartments, and the relations between compartments are depicted as boxes and arrows. This principle is similar to that of the system dynamics (SD) approach to constructing a simulation model with stocks and flows. In addition, both models are structured using differential equations. With this mutual and translatable principle, this study, in terms of SD, translates a reference SEIR model, which was developed in a recent study to characterize the transmission of the Middle East respiratory syndrome (MERS) in South Korea. Compared to the replicated result of the reference SEIR model (Model 1), the translated SEIR model (Model 2) demonstrates the same simulation result (error=0). The results of this study provide insight into the application of SD relative to constructing an epidemic compartment model using schematization and differential equations. The translated SD artifact can be used as a reference model for other epidemic diseases.
Jasim I. Humadi;Ghassan Hassan Abdul Razzaq;Ghassan Hassan Abdul Razzaq;Mustafa A. Ahmed;Liqaa I. Saeed
Korean Chemical Engineering Research
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제61권2호
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pp.226-233
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2023
To create an environmentally sustainable fuel with a low sulfur concentration, requires alternative sulfur removal methods. During the course of this study, a high surface gamma alumina-supported ZnO nanocatalyst with a ZnO/-Al2O3 ratio of 12% was developed and tested for its ability to improve the activity of the oxidative desulfurization (ODS) process for the desulfurization of kerosene fuel. Scanning electron microscopy (SEM) and Brunauer-Emmett-Teller (BET) were used to characterize the produced nanocatalyst. In a digital batch baffled reactor (20~80 min), the effectiveness of the synthesized nanocatalyst was tested at different initial concentrations of dibenzothiophene (DBT) of 300~600 ppm, oxidation temperatures (25~70 ℃), and oxidation periods (0.5, 1, and 2 hours). The baffles included in the digital baffled batch reactor resist the swirling of the reaction mixture, thus facilitating mixing. The ODS procedure yielded the maximum DBT conversion (95.5%) at 70 ℃ with an 80-minute reaction time and an initial DBT level of 600 ppm. The most precise values of kinetic variables were subsequently determined using a mathematical modelling procedure for the ODS procedure. The average absolute error of the simulation findings was less than 5%, demonstrating a good degree of agreement with the experimental results acquired from all runs. The optimization of the operating conditions revealed that 99.1% of the DBT can be removed in 140 minutes.
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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제17권1호
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pp.129-137
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2017
In this paper, we propose a digital controller design methodology for an LLC resonant converter which has been widely used due to the advantages of low switching loss and high efficiency. We establish a mathematical model of an LLC resonant converter using the extended describing function concept and propose a controller design method based on the Ziegler Nichols control parameter tuning criteria. The voltage controller of an LLC resonant converter is designed based on the derived small signal model and the performance of the controller is verified by MATLAB simulations. The validity and the control performance of the designed voltage controller for the LLC resonant converter is analyzed through some simulations for the case of load variations and circuit modeling errors.
Kim, Hyung Tae;Lee, Duk Yeon;Choi, Dongwoon;Kang, Jaehyeon;Lee, Dong-Wook
Current Optics and Photonics
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제6권2호
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pp.161-170
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2022
Three-dimensional (3D) geometric models are introduced to correct vignetting, and a downhill simplex search is applied to determine the coefficients of a 3D model used in digital microscopy. Vignetting is nonuniform illuminance with a geometric regularity on a two-dimensional (2D) image plane, which allows the illuminance distribution to be estimated using 3D models. The 3D models are defined using generalized polynomials and arbitrary coefficients. Because the 3D models are nonlinear, their coefficients are determined using a simplex search. The cost function of the simplex search is defined to minimize the error between the 3D model and the reference image of a standard white board. The conventional and proposed methods for correcting the vignetting are used in experiments on four inspection systems based on machine vision and microscopy. The methods are investigated using various performance indices, including the coefficient of determination, the mean absolute error, and the uniformity after correction. The proposed method is intuitive and shows performance similar to the conventional approach, using a smaller number of coefficients.
A mathematical model was developed for a continuous re-actor in which free radical polymerization of methyl methacrylate (MMA) occurred. Elementary reactions considered in this study were initiation, propagation, termination, and chain transfers to monomer and solvent. The reactor model took into account the density change of the reactor contents and the gel effect. A control system was designed for a continuous reactor using extended Kalman filter (EKF) based non-linear model predictive controller (NLMPC) to control the conversion and the weight average molecular weight of the polymer product. Control input variables were the jacket inlet temperature and the feed flow rate. For the purpose of validation of the control strategy, on-line digital control experiments were conducted with densitometer and viscometer for the measurement of the polymer properties. Despite the com-plex and nonlinear features of the polymerization reaction system, the EKF based NLMPC performed quite satisfactorily for the property control of the continuous polymerization reactor.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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