This study investigates the wave propagation in porous functionally graded (FG) sandwich plates subjected to hygrothermal environments. A new simple three-unknown first-ordershear deformation theory (FSDT) incorporating an integral term is utilized in this paper. Only three unknowns are used to formulate the governing differential equation by applying the Hamilton principle. The FG layer of the sandwich plate is modeled using the power-law function with evenly distributed porosities to represent the defects of the manufacturing process. The plate is subjected to nonlinear hygrothermal changes across the thickness. The effects of the power-law exponent, core to thickness ratios, porosity volume, and the relations between volume fraction and wave properties of porous FG plate under the hygrothermal environment are investigated. The results showed that the waves' phase velocities increase linearly with the waves number in the FGM plate. The porosity of the FG materials plate has a noticeable impact on the phase velocity when considering the high ratios of the core layer. It has a negligible effect on small core layers. Finally, it is observed that changing temperatures and moistures do not influence the relationship between the power law and the phase velocity.
Gao, Hongjie;Li, Xinyu;Nezhad, Abdolreza Hooshmandi;Behshad, Amir
Structural Engineering and Mechanics
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v.81
no.4
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pp.523-527
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2022
The objective of this study is to simulate the flow in pipes with various boundary conditions. Free-pressure fluid model, is used in the pipe based on Navier-Stokes equation. The models are solved by using the numerical method. A problem called "stability of pipes" is used in order to compare frequency and critical fluid velocity. When the initial conditions of problem satisfied the instability conditions, the free-pressure model could accurately predict discontinuities in the solution field. Employing nonlinear strains-displacements, stress-strain energy method the governing equations were derived using Hamilton's principal. Differential quadrature method (DQM) is used for obtaining the frequency and critical fluid velocity. The results of this paper are analyzed by hyperbolic numerical method. Results show that the level of numerical diffusion in the solution field and the range of well-posedness are two important criteria for selecting the two-fluid models. The solutions for predicting the flow variables is approximately equal to the two-pressure model 2. Therefore, the predicted pressure changes profile in the two-pressure model is more consistent with actual physics. Therefore, in numerical modeling of gas-liquid two-phase flows in the vertical pipe, the present model can be applied.
Kim, Hyosun;Lee, Ho-Gyu;Ohyama, Youichi;Kim, Ji Hoon;Scicluna, Peter;Chu, You-Hua;Mauron, Nicolas;Ueta, Toshiya
The Bulletin of The Korean Astronomical Society
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v.46
no.2
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pp.36.1-37
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2021
Six images of IRC+10216 taken by the Hubble Space Telescope at three epochs in 2001, 2011, and 2016 are compared in the rest frame of the central carbon star. An accurate astrometry has been achieved with the help of Gaia Data Release 2. The positions of the carbon star in the individual epochs are determined using its known proper motion, defining the rest frame of the star. In 2016, a local brightness peak with compact and red nature is detected at the stellar position. A comparison of the color maps between 2016 and 2011 epochs reveals that the reddest spot moved along with the star, suggesting a possibility of its being the dusty material surrounding the carbon star. Relatively red, ambient region is distributed in an Ω shape and well corresponds to the dusty disk previously suggested based on near-infrared polarization observations. In a larger scale, differential proper motion of multiple ring-like pattern in the rest frame of the star is used to derive the average expansion velocity of transverse wind components, resulting in ~12.5 km s-1 (d/123 pc), where d is the distance to IRC+10216. Three dimensional geometry is implied from its comparison with the line-of-sight wind velocity determined from half-widths of submillimeter emission line profiles of abundant molecules. Uneven temporal variations in brightness for different searchlight beams and anisotropic distribution of extended halo are revisited in the context of the stellar light illumination through a porous envelope with postulated longer-term variations for a period of 10 years.
Organic soils pose significant challenges in geotechnical engineering due to their high compressibility and low stability, which can result in issues like differential settlement, rutting, and pavement deformation. This study explores effective methods for stabilizing organic soils. Rather than conventional ordinary Portland cement (OPC), the focus is on using environmentally friendly calcium sulfoaluminate (CSA) cement, known for its rapid setting, high early strength development, and environmental benefits. Mechanical behavior is analyzed through 1-D free swell, unconfined compressive strength (UCS), and bender element (BE) tests. Microstructural analyses, including Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and scanning electron microscopy (SEM), characterize the soil mixed with CSA cement. Experimental results demonstrate improved soil properties with increasing cement dosage and curing periods. A notable strength increase is observed in soil samples with 15% cement content, with UCS doubling after 7 days. This trend aligns with shear wave velocity results from the BE test. SEM and FTIR spectroscopy reveal how CSA cement hydration forms hydrated calcium silicate gel and ettringite, enhancing soil properties. CSA cement is recommended for reinforcing organic subgrade soil due to its eco-friendly nature and rapid strength gain, contributing to improved durability.
Lee, Sang Hwa;Yi, Sung Myeon;Park, Byong Jun;Lee, Han Seung
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.32
no.2A
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pp.123-130
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2012
A cooling system is indispensable for the fossil and nuclear power plants which produce electricity by rotating the turbines with hot steam. A cycle of the typical cooling system includes pumping of seawater at the intake pump house, exchange of heat at the condenser, and discharge of hot water to the sea. The cooling type of the nuclear power plants in Korea recently evolves from the conventional surface intake/discharge systems to the submerged intake/discharge systems that minimize effectively an intake temperature rise of the existing plants and that are beneficial to the marine environment by reducing the high temperature region with an intensive dilution due to a high velocity jet and density differential at the mixing zone. It is highly anticipated that the future nuclear power plants in Korea will accommodate the submerged cooling system in credit of supplying the lower temperature water in the summer season. This study investigates the approach flow patterns at the velocity caps and discharge flow patterns from diffusers using the 3-D computational fluid dynamics code of $FLOW-3D^{(R)}$. The approach flow test has been conducted at the velocity caps with and without a cap. The discharge flow from the diffuser was simulated for the single-port diffuser and multi-ports diffuser. The flow characteristics to the velocity cap with a cap demonstrate that fish entrainment can significantly be minimized on account of the low vertical flow component around the cap. The flow pattern around the diffuser is well agreed with the schematic diagram by Jirka and Harleman.
Raju, R. Srinivasa;Reddy, G. Jithender;Rao, J. Anand;Rashidi, M.M.
Journal of Computational Design and Engineering
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v.3
no.4
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pp.349-362
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2016
The numerical solutions of unsteady hydromagnetic natural convection Couette flow of a viscous, incompressible and electrically conducting fluid between the two vertical parallel plates in the presence of thermal radiation, thermal diffusion and diffusion thermo are obtained here. The fundamental dimensionless governing coupled linear partial differential equations for impulsive movement and uniformly accelerated movement of the plate were solved by an efficient Finite Element Method. Computations were performed for a wide range of the governing flow parameters, viz., Thermal diffusion (Soret) and Diffusion thermo (Dufour) parameters, Magnetic field parameter, Prandtl number, Thermal radiation and Schmidt number. The effects of these flow parameters on the velocity (u), temperature (${\theta}$) and Concentration (${\phi}$) are shown graphically. Also the effects of these pertinent parameters on the skin-friction, the rate of heat and mass transfer are obtained and discussed numerically through tabular forms. These are in good agreement with earlier reported studies. Analysis indicates that the fluid velocity is an increasing function of Grashof numbers for heat and mass transfer, Soret and Dufour numbers whereas the Magnetic parameter, Thermal radiation parameter, Prandtl number and Schmidt number lead to reduction of the velocity profiles. Also, it is noticed that the rate of heat transfer coefficient and temperature profiles increase with decrease in the thermal radiation parameter and Prandtl number, whereas the reverse effect is observed with increase of Dufour number. Further, the concentration profiles increase with increase in the Soret number whereas reverse effect is seen by increasing the values of the Schmidt number.
In this study, we confirmed the fact that air egress velocity of pressure differential system installed at vestibule of smokeproof stairway in domestic high-rise building becomes back-flow to stair-lobby at upper vestibule. Rather it do not back-flow to the livingroom. when fire occur and the door opens to escape from fire zone. so we carry out actual and computational fluid dynamics measurement. In the case upward 45 gradient of supply damper's blade, The simulation results that air flow of upper vestible is steady but back-flow phenomenon occurred at the bottom. However, in the case of $4m^2$, direction of the flow was ideal to living room. If a vestibule’s area is smaller, it must be designed and built according to performance-based design.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.36
no.1
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pp.75-81
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2012
Autoignited lifted flames in laminar jets with hydrogen-enriched methane fuels have been investigated experimentally in heated coflow air. The results showed that the autoignited lifted flame of the methane/hydrogen mixture, which had an initial temperature over 920 K, the threshold temperature for autoignition in methane jets, exhibited features typical of either a tribrachial edge or mild combustion depending on fuel mole fraction and the liftoff height increased with jet velocity. The liftoff height in the hydrogen-assisted autoignition regime was dependent on the square of the adiabatic ignition delay time for the addition of small amounts of hydrogen, as was the case for pure methane jets. When the initial temperature was below 920 K, where the methane fuel did not show autoignition behavior, the flame was autoignited by the addition of hydrogen, which is an ignition improver. The liftoff height demonstrated a unique feature in that it decreased nonlinearly as the jet velocity increased. The differential diffusion of hydrogen is expected to play a crucial role in the decrease in the liftoff height with increasing jet velocity.
The pressurized smoke control system in the vestibule is important for fire safety in buildings because it is concerned with egress time of people and the safety of fire fighters. The vestibule pressurization system can prevent smoke from entering the vestibule using differential pressure when fire doors are closed and using the egress velocity when fire doors are open. Air supplying units in the vestibule need to be arranged by taking account of the location of doors and the volume of the vestibule in order to assure the uniform air egress velocity through a fire door when it is open. In this study, computational fluid dynamics (CFD) simulations were conducted for the vestibule where multiple doors are installed and it was found that the reverse flow occurs when the damper position in vestibule is not appropriate.
We propose a fast and accurate fluid solver of the Wavier-Stokes equations for the physics-based fluid simulations. Our method utilizes the solution of the Stokes equation as an initial guess for the velocity of the nonlinear term in the Wavier-Stokes equations. By guessing the initial velocity close to the exact solution of the given nonlinear differential equations, we can develop remarkably accurate and stable fluid solver. Our solver is based on the implicit scheme of finite difference methods, that makes it work well for large time steps. Since we employ the ADI method, our solver is also fast and has a uniform computation time. The experimental results show that our solver is excellent for fluids with high Reynolds numbers such as smoke and clouds.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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