The present paper investigated the effect of ultrasonic vibrations on the melting process of a phase-change material (PCM). Furthermore, the present study considered constant heat flux boundary conditions unlike many of the previous researches adopted constant wall temperature conditions. Therefore, in the present study, modified dimensionless parameters such as Ste* and Ra* were used. Also, general relationships between melting with ultrasonic vibrations and melting without ultrasonic vibrations were established during the melting of PCM. Experimental observations show that the effect of ultrasonic vibrations on heat transfer is very important throughout the melting process. The results of the present study reveal that ultrasonic vibrations accompany the effects like agitation, acoustic streaming, cavitation, and oscillating fluid motion. Such effects are a prime mechanism in the overall melting process when ultrasonic vibrations are applied. They enhance the melting process as much as 2.5 tildes, compared with the result of natural melting. Also, energy can be saved by applying ultrasonic vibrations to the natural melting. In addition, various time-wise dimensionless numbers provide conclusive evidence of the important role of ultrasonic vibrations on the melting phenomena.
This paper describes briefly the effect of ultrasonic vibrations on the performance of four cycle diesel engine. Experiments were carried out to clarify the effect of ultrasonic vibrations on the characteristics of viscosity, structure of diesel oil, fuel consumption rate, brake thermal efficiency, smoke emissions, cylinder pressure of engine. The results are obtained as follows: 1. The ultrasonic vibrations of diesel oil result in the decrease of kinematic viscosity, Brachness Index of diesel oil. 2. The ultrasonic vibrations of diesel oil result in the decrease of fuel consumption rate, the improvement of brake thermal efficiency of engine. 3. The ultrasonic vibrations of diesel oil result in the decrease of smoke emissions of engine.
The present paper investigated the effect of ultrasonic vibrations on the melting process of a phase-change material (PCM). Furthermore, the present study considered constant heat-flux boundary conditions unlike many of the previous researches, which had adopted constant wall-temperature conditions. Therefore in the study, modified dimensionless numbers such as Stefan and Rayleigh were adopted to represent heat transfer results. The experimental results revealed that ultrasonic vibrations accompanied the effects like agitation, acoustic streaming, cavitation, and oscillating fluid motion, accelerating the melting process as much as 2.5 times, compared with the result of natural melting (i. e., the case without ultrasonic vibration). Such effects are believed to be a prime mechanism in the overall melting process when ultrasonic vibrations were applied. Subsequently, energy could be saved by applying the ultrasonic vibrations to the natural melting In addition, various time-wise dimensionless numbers provided a conclusive evidence of the important role of the ultrasonic vibrations on the melting phenomena of the PCM.
The present paper investigated the effect of ultrasonic vibrations on the melting process of phase-change materials (PCM). Furthermore, the present study considered constant heat-flux boundary condition, whereas many of the previous researches had adopted constant wall-temperature condition. The results of the present study revealed that ultrasonic vibrations accompanied the effects like acoustic streaming, cavitation, and thermally-oscillating flow. Such effects are a prime mechanism in the overall melting process when ultrasonic vibrations are applied. They speed up the melting process as much as 2.5 times, compared with the result of natural melting. Also, energy can be saved by applying ultrasonic vibrations to the natural melting. In addition, temperature and Nusselt numbers over time provided a conclusive evidence of the important role of ultrasonic vibrations on the melting phenomena.
When micro holes are machined by EDM, machining characteristics of machined holes are changed according to the machining conditions. Typical machining conditions are the kind of dielectric fluids, capacitance and ultrasonic vibrations. They influence electrode wear, machining time, radial clearance and taper angle. In this paper, machined holes whose depths are 300, 500, $1000\;{\mu}m$ are observed for each machining conditions. Using deionized water as a dielectric fluid makes electrode wear small, machining time short, radial clearance large and taper angle small. High capacitance makes electrode wear high. Ultrasonic vibrations make electrode wear large, machining time short, radial clearance small and taper angle small. From the results of experiments, the optimal machining conditions were obtained to machine highly qualified micro holes.
This study presents experimental work on phase change heat transfer, in order to increase heat transfer rate, ultrasonic vibrations were introduced. Solid-liquid phase change occurs in a number of situations of practical interest. This study reveal that ultrasonic vibrations accompany the effects like agitation, acoustic streaming, cavitation, and oscillating fluid motion. Such effects are a prime mechanism in the overall melting process when ultrasonic vibrations are applied. Some common examples include the melting of edible oil, metallurgical process such as casting and welding, and materials science applications such as crystal growth. Therefore, this study presented the effective way to enhance phase change heat transfer.
Design of a piezoelectric actuator for the ultrasonic motor must ensure that contact point has elliptic trajectory of movement. The new idea of an elliptic trajectory formation of the piezoelectric actuator is investigated in the paper. Shaking beam for the piezoelectric linear ultrasonic motor was introduced to realize this new idea. The principle is based on the excitation of longitudinal and flexural vibrations of the actuator by using two sources of longitudinal mechanical vibrations shifted by $\pi$/2. Mode-frequency and harmonic response analyses of the actuator based on FEM have been carried out. The moving trajectory of the contact point has been defined. Finally, The experimental research of shaking beam has been confirmed an opportunity of the elliptic trajectory reception with the help of one stable mode of the vibrations.
Recent researches have reported that the superposition of ultrasonic vibrations in metal forming provides beneficial effects such as the reduction of forming load, flow stress and interfacial friction which improves the surface quality of end products. This paper presents experimental investigations on the effects of ultrasonic vibrations in upsetting tests of aluminum. The ultrasonic exciting system consists of piezoelectric transducer and resonator was designed and constructed to superimpose high frequency oscillation on the forming tools. Ultrasonic vibration-assisted upsetting tests were performed for three vibration modes five amplitudes, and the results were compared with those of conventional upsetting tests. The results showed that the superimposition of ultrasonic vibration reduces the upsetting load, and the load reduction is only dependent on the amplitude of the applied vibration regardless of deformation histories and vibration modes.
This study investigated the effect of pressure variations on augmentation of heat transfer when the ultrasonic waves were applied. The augmentation ratio of heat transfer was experimentally investigated and was compared with the profiles of pressure distributions calculated applying a coupled finite element-boundary element method (coupled FE-BEM). As the ultrasonic intensities increase from 70W to 340W, the velocity of the liquid paraffin is found to increase as well as kinetic energy, This physical behavior known as quasi-Eckart streaming results from acoustic pressure variations in the liquid. Especially, the higher acoustic pressure distribution near two ultrasonic transducers develops more intensive flow (quasi-Eckart streaming), destroying the flow instability. Also, the profile of acoustic pressure variation is consistent with that of augmentation of heat transfer. This mechanism is believed to increase the ratio of hear transfer coefficient.
Ultrasonic waves are used in various applications in multiple devices, sensors, and high-power machinery, such as processing machines, welders, and cleaners, because the acoustic vibration frequencies are above the human audible frequency range. In ultrasonic machining, electrical energy at a high frequency of 20 kHz or more is converted into mechanical vibration by a vibrator and an amplifier. This technique allows instantaneous separation between a tool and a workpiece during machining, machining by pulse impulse force at the time of re-contact and minimizes the minute elastic deformations of the workpiece and machine tools due to the cutting effect. The Al7075 alloy used in this study is a typical aluminum alloy with superior strength that is mainly used in aircrafts, automobiles, and sporting goods. To investigate the optimal conditions for machining aluminum alloy using ultrasonic vibration, the present experiment utilized the Taguchi orthogonal array method, and the coefficient of friction was analyzed using the characteristics of the Taguchi technique. In ultrasonic friction and abrasion tests, the changes in the friction coefficient were measured in the absence of ultrasonic vibrations and at 28 kHz and 40 kHz. As a result, the most considerable influence on the friction coefficient was found to be the normal load, and the frequency of ultrasonic vibrations increases, the coefficient of friction increases. It was thus confirmed that the amount of wear increases when ultrasonic vibration is applied.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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