• Title/Summary/Keyword: 질량 보존

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Electrostatic Interaction between Mercaptoundecanoic-acid Layers on Gold and ZrO2 Surfaces (금 표면 위의 메르캡토언데카노익산층 표면과 이산화지르코늄 표면 사이의 정전기적 상호작용)

  • Park, Jin-Won
    • Applied Chemistry for Engineering
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    • v.25 no.6
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    • pp.607-612
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    • 2014
  • The physical properties of mercaptoundecanoic-acid layer formed on gold surfaces, which may affect the distribution of either gold particles adsorbed to the zirconium dioxide surface or vice versa, were investigated. To conduct this investigation, the surface forces were measured between the surfaces with respect to the salt concentration and pH value using atomic force microscope (AFM). The forces were quantitatively converted by the Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek (DLVO) theory to the surface potential and charge density of surfaces. The converted-value dependence on the salt concentration and pH was described with the law of mass action, and the dependence was consistent with the theoretical prediction. It was found that the mercaptoundecanoic-acid layer had higher values for the surface charge densities and potentials than the $ZrO_2$ surfaces, which may be attributed to the ionized-functional-groups of the mercaptoundecanoic-acid layer.

Control of Pressure and Thrust for a Variable Thrust Solid Propulsion System Using Linearization (선형화 기법을 이용한 가변추력 고체추진 기관의 압력 및 추력 제어)

  • Kim, Young-Seok;Cha, Ji-Hyeong;Ko, Sang-Ho;Kim, Dae-Seung
    • Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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    • v.15 no.4
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    • pp.18-25
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    • 2011
  • Solid propulsion systems have simple structures compared to other propulsion systems and are suitable for long-term storage. However the systems generally have limits on control of thrust levels. In this paper we suggest control algorithms for combustion chamber pressure of variable thrust solid propulsion systems using special nozzles such as pintle valve. For the pressure control within the chamber, we use a simple pressure change model by considering only mass conservation within the combustion chamber, design a classical algorithm and also a nonlinear controller using the feedback linearization technique. Also we derive the equation of the thrust for an under-expanded one-dimensional nozzle and then design a proportional-intergral controller after linearizing the thrust model for an operating point. Finally, we demonstrate the performance of the controller through a numerical simulation.

General Theory for Free Vibration and Stability Analysis of Thin-walled Space Frames (박벽 공간뼈대구조의 자유진동 및 안정성해석을 위한 일반이론)

  • 김문영;김성보
    • Computational Structural Engineering
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    • v.11 no.1
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    • pp.191-204
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    • 1998
  • The general formulation for free vibration and stability analysis of unsymmetric thin-wared space frames is presented in case where the shear deformation effects are neglected. The kinetic and total potential energies are derived by applying the extended virtual work principle, introducing displacement parameters defined at the arbitrarily chosen axis and including warping deformation and second order terms of finite semitangential rotations. In formulating the finite element procedure, cubic Hermitian polynomials are utilized as shape functions of the two node space frame element. Mass, elastic stiffness, and geometric stiffness matrices for the unsymmetric thin-walled section are evaluated, and load-correction stiffness matrices for off-axis distributed loadings are considered. In order to illustrate the accuracy and practical usefulness of this formulation, finite element solutions for the free vibration and stability problems of thin-walled beam-columns and space frames are presented and compared with available solutions.

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Surface Properties of Glutathione Layer Formed on Gold Surfaces (금 표면 위에 형성된 글루타싸이온 층의 표면 물성)

  • Park, Jin-Won
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • v.50 no.2
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    • pp.379-384
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    • 2012
  • It is investigated that that the physical properties of Glutathione layer formed on gold surfaces may make an effect on the distribution of either gold particle adsorbed to the $TiO_2$ surface or vice versa with the adjustment of the electrostatic interactions. For the investigation, the atomic force microscope (AFM) was used to measure the surface forces between the surfaces as a function of the salt concentration and pH value. With the Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek (DLVO) theory, the forces were quantitatively analyzed to acquire the surface potential and charge density of the surfaces for each salt concentration and each pH value. The surface potential and charge density dependence on the salt concentration was described with the law of mass action, and the pH dependence was explained with the ionizable groups on the surface. The salt concentration dependence of the surface properties, found from the measurement at pH 8 and 11, was consistent with the prediction from the law. It was found that the Glutathione layer had higher values for the surface charge densities and potentials than the titanium dioxide surfaces at pH 8 and 11, which may be attributed to the ionized-functional-groups of the Glutathione layer.

Electrostatic Interaction between Zirconia and 11-Mercaptoundecylphosphoric-acid Layer Formed on Gold Surfaces (지르코니아와 금 표면 위의 메르캡토언데실인산층의 정전기적 상호작용)

  • Park, Jin-Won
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • v.56 no.5
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    • pp.625-630
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    • 2018
  • The electrostatic interactions were investigated between the zirconia and the 11-Mercaptoundecylphosphoric-acid layer formed on gold surfaces for their complex structures. For the investigation, the atomic force microscope was used to measure the surface forces between the surfaces as a function of the salt concentration and pH value. The forces were analyzed with the Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek theory to estimate the potential and charge density of the surfaces for each condition. The concentration dependence of the surface properties, found from the measurement at pH 4 and 8, was consistent with the prediction from the law of mass action. The pH dependence was explained with the ionizable groups on the surface. It was found that the 11-Mercaptoundecylphosphoric-acid layer had higher values for the surface charge densities and potentials than the zirconia surfaces at pH 4 and 8, which may be attributed to the ionized-functional-groups of the layer.

Dynamic Response Analysis of Nonlinear Sloshing in Two Dimensional Rectangular Tank using Finite Element Method (유한요소법을 이용한 2차원 사각탱크내 비선형 슬로싱 동응답 해석)

  • 조진래;이홍우;하세윤;박태학;이우용
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.16 no.1
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    • pp.33-42
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    • 2003
  • This paper deals with the FEM analysis of nonlinear sloshing of incompressible, invicid and irrotational flow in two dimensional rectangular tank. We use laplace equation based on potential theory as governing equation. For large amplitude sloshing motion, kinematic and dynamic free surface conditions derived from Bernoulli equation are applied. This problem is solved by FEM using 9-node elements. For the time integration and accurate velocity calculation, we introduce predictor-corrector time marching scheme and least square method. Also, numerical stability in tracking of free surface is obtained by direct calculation of free surface location to time variation. Numerical results of sloshing induced by harmonic excitations, while comparing with those of linear theory and references, prove the accuracy and stability. After verification of our program, we analyze sloshing response characteristics to the fluid height and the excitation amplitude.

Surface Properties of Mercaptopyruvic-acid Layer Formed on Gold Surfaces Interacting with ZrO2 (지르코니아와 상호작용하는 금 표면 위의 메르캡토파이러빅산층 표면 물성)

  • Park, Jin-Won
    • Clean Technology
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    • v.20 no.2
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    • pp.130-135
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    • 2014
  • It is investigated that the surface properties of mercaptopyruvic-acid layer formed on gold surfaces may make an effect on the distribution of either gold particle adsorbed to the zirconia surface or vice versa. For the investigation, the atomic force microscope was used to measure the surface forces between the surfaces as a function of the salt concentration and pH value. The forces were quantitatively analyzed with the derjaguin-landau-verwey-overbeek (DLVO) theory to estimate the electrostatic properties, potential and charge density, of the surfaces for each condition of salt concentration and pH value. The estimatedvalue dependence on the salt concentration was explained with the law of mass action, and the pH dependence was interpreted with the ionizable groups on the surface. The salt concentration dependence of the surface properties, found from the measurement at pH 4 and 8, was predictable from the law. It was found that the mercaptopyruvic-acid layer had higher values for the surface charge densities and potentials than the zirconia surfaces at pH 4 and 8, which may be attributed to the ionizedfunctional-groups of the mercaptopyruvic-acid layer.

Performance analysis for load control of R744(carbon dioxide) transcritical refrigeration system using hot gas by-pass valve (핫가스 바이패스 밸브를 이용한 R744용 초임계 냉동사이클의 부하제어에 대한 성능 분석)

  • Roh, Geun-Sang;Son, Chang-Hyo
    • Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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    • v.10 no.9
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    • pp.2189-2194
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    • 2009
  • The automatic hot gas by-pass technique is applied to control the capacity of refrigeration and air-conditioning system when operating at part load. In the scheme, the hot gas from the compressor is extracted and injected into the outlet of an evaporator through a hot gas by-pass valve. Thus, In this paper, the hot gas by-pass scheme for CO2 is discussed and analyzed on the basis of mass and energy conservation law. A comparative study of the schemes is performed in terms of the coefficiency of performance (COP) and cooling capacity. The operating parameters considered in this study include compressor efficiency, superheating degree, outlet temperature of gas cooler and evaporating temperature in the R744 vapor compression cycle. The main results were summarized as follows : the superheating degree, outlet temperature and evaporating temperature of R744 vapor compression refrigeration system have an effect on the cooling capacity and COP of this system. With a thorough grasp of these effect, it is necessary to design the compression refrigeration cycle using R744.

Numerical modeling of impulse wave (수면 충격파의 수치모의)

  • Paik, Joongcheol
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2015.05a
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    • pp.44-44
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    • 2015
  • 저수지나 하천 사면에서 발생하는 산사태와 토석류는 저수지와 하천 수체에 충격을 가한다. 이로 인해 발생하는 수면 충격파는 전파되어 반대편 제방으로 파의 처오름 또는 댐 제체위로의 물넘이로 큰 피해를 줄 수 있다. 최근 외국에서는 2차원 충격파 생성 및 전파의 기본 과정을 구명하기 위한 실험적 연구가 이뤄지고 있으며, 이들 연구들은 충격파의 발생과 전파, 사면활동 물질과 수체의 상호작용 그리고 자유 수면과 유속분표의 발달에 대한 자세한 관측 자료를 제시하고 있다. 아울러 충격파에 영향을 주는 지배 매개변수를 제시하고 있다. 하지만, 이러한 실험적 연구의 최근 진보에도 불구하고, 이들 지배 매개변수를 고려한 충격파 지배공식들은 대상 지역의 복잡한 바닥 지형이나, 평면적 지형 변화를 단순한 추정치로만 고려하게 된다. 따라서 복잡한 지형조건에서 토석류와 수체의 상호작용과 수면 충격파의 전파를 합리적으로 해석하는 데는 한계가 있다. 이 경우 수치모델링 기법을 대안으로 적용할 수 있으나, 수치모델링은 수면에서 충격파의 전파와 수중에서 토석류의 전파를 동시에 모의해야 하고, 뉴턴 유체와 비뉴턴 유체의 특성을 동시에 고려해야하므로 수치해석 연구자들에게는 하나의 큰 도전사항이다. 이 연구는 경계면 포착기법을 이용한 계산유체동력학 기법을 이용하여 사면활동과 이로 인한 정지 수역에서의 충격파의 발생 및 전파를 재현하기 위한 수치 모델링 기법을 개발하는 것이 목적이다. 사면활동과 수면의 경계면을 포착하고 위치를 정립하기 위해서 VOF (volume of fluid) 경계면 재구축 기법을 이용한다. 지배 방정식은 비압축성(incompressible) 질량 보존방정식과 나비어-스톡스(Navier-Stokes) 방정식이며, 서로 다른 유체의 상(phase)애 대한 체적분할이송방정식을 이용한다. 큰와 모의 계열의 난류 모델링 기법을 적용하여 충격파의 전파와 붕괴에 대한 난류의 영향을 고려하였다. 토석류는 비뉴턴 흐름저항 관계식을 적용하여 그 흐름특성을 재현하였다. 이들 지배방정식은 2차 정확도의 유한체적법(finite volume method)을 이용하여 해석한다. 외국의 연구자들이 관측하여 제시한 길이 11 m 그리고 폭 0.5 m의 수로에서 발생한 충격파를 수치적으로 재현하여 개발된 모형의 실제 문제에 대한 적용성을 보여준다.

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An approach to predict size distribution of suspended sediment - cohesive sediment (유사의 입경분포 모의를 위한 방안 연구 - 점착성 유사의 경우)

  • Son, Minwoo;Byun, Jisun;Park, Byeoung Eun
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2018.05a
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    • pp.288-288
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    • 2018
  • 점착성 유사는 응집 현상을 겪는 유사로, 응집 현상(Flocculation Process)는 응집 과정(Aggregation Process)와 파괴 과정(Breakup Process)의 경쟁으로 이루어진다고 여겨진다. 응집 현상을 통해 점착성 유사는 물과 점착성을 띠는 작은 입자들의 덩어리인 플럭(Floc)을 형성하여 흐름 내에서는 대부분이 플럭의 형태로 이동한다. 점착성 유사의 응집 모형 중 하나인 플럭 성장모형(Floc Growth Model, FGM)은 상미분 방정식으로 시간에 따른 플럭의 크기를 계산하는 모형이다. 응집과 파괴의 평형 상태에서 평균 입경을 얻는다. 이러한 FGM은 낮은 수치 계산 비용으로 합리적인 계산 결과를 얻을 수 있으며, 유사 이동 모형 혹은 흐름 모형과의 결합이 수월한 장점을 가진다. 또한, 닫힌 계(Closed System)에서 질량이 보존되는 특징이 있다. 반면, 결정론적인 특성을 띠면서 특정 플럭 크기만을 계산하기 때문에 점착성 유사의 입도 분포에 대한 정보를 얻을 수 없다. 결정론적 특성을 띠는 FGM에 추계학적 방법을 적용함으로써 특정 확률 분포형을 가지는 플럭의 입도 분포를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 기 개발된 추계학적 FGM과 유사 이동 모형의 결합을 통해 변화하는 유수동역학적 조건에서 플럭의 입도 분포를 산정하고자 한다. 이전의 많은 실험실 실험 결과들은 부유가 발생한 상태를 유지하면서 수행되는 것으로, 특정 난류 특성(난류 소산 매개변수)와 특정 유사 농도 조건에서의 입도 분포를 얻는다. 그러나 하구부 및 하천의 하류는 조류의 영향을 받는 구간으로, 점착성 유사의 특성을 분석하기 위해서는 변화하는 유수동역학적 특성에 관한 고려가 필수적이라 할 수 있다. 결합된 점착성 유사 입도 분포 모형은 플럭의 침강과 재부유를 고려할 수 있는 특징을 가지며, 실측자료와의 비교를 통해 입도 분포를 합리적으로 모의하는 것으로 나타난다. 본 연구에서 개발된 점착성 유사 입도 분포 모형은 나아가 비점착성 유사의 입도 분포 모형과의 결합을 통해 두 종류의 유사가 혼재하는 구간에서도 합리적인 입도분포와 유사의 이동을 모의할 수 있을 것으로 예측된다.

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