수처리 콘크리트 구조물과 건축 구조물 설계시 일반적으로 부력의 안정성 검토는 행해지고 있으나, 고정하중의 중심과 부력의 중심 사이의 편심으로 인한 부력모멘트에 대한 안정성 검토는 행해지지 않고 있다. 본 검토에서는 부력이 커짐에 따라 고정하중(W)과 부력(B)의 합력의 작용점과 반력분포를 고찰하여 부력모멘트 회전지점의 형성을 규명함으로써 수처리콘크리트구조물과 건축 구조물의 부력모멘트에 의한 회전부상 안전율식을 도출하여 부력모멘트에 대한 안정성 검토방법을 제시하였다.
이 연구의 목적은 중학교 학생들의 부력 개념을 조사하는 것이다. 부력 개념 검사지는 부력의 존재 알기, 부력에 영향을 미치는 요인(물체 밑면의 넓이, 물체의 모양, 물체가 물에 잠긴 깊이, 물의 양, 물체가 물에 잠긴 정도, 물체의 부피, 물체의 무게), 대체된 유체의 양과 부력과의 관계를 묻는 9문항으로 구성되었다. 부산의 140명의 중학생을 대상으로 검사 하였으며, 이중 모든 문항에 대해 답변 및 응답 이유를 모두 서술한 132명을 분석 대상으로 하였다. 학생들의 응답 유형은, 물속에 잠긴물체의 모양과 관련하여, 밑면적이 넓을수록 부력이 크다는 유형, 표면적이 넓을수록 부력이 크다는 유형이 있었고 수압과 부력을 구분하지 못하고 수압이 클수록 부력이 크다는 유형, 물체의 무게만큼 부력이 작용한다고 생각하는 유형, 물속에서는 중력이 작아진다고 생각하는 유형 등으로 분류할 수 있었다. 학생들은 부력의 존재는 알고 있었으나, 자신이 경험했던 현상으로 응답 이유를 서술하였다. 또한 부력 대신 수압, 압력, 힘 등의 개념으로 응답이유를 진술하였다. 그리고, 부력이 생기는 원인에 대해서 이해하지 못하고 있었다. 많은 학생들이 물체의 무게, 잠긴 깊이, 모양 등에 의해서 부력이 달라진다는 반응을 보였다.
Numerical simulation is made of a stably stratified salt-water solution due to lateral heating in an equilateral trapezoidal enclosure using boundary-fitted coordinate in grid generation. Results show four types of the global fluid pattern depending on the buoyancy ratio in the enclosure, i.e., unicell flow pattern for the low buoyancy ratio, layered flow pattern for the increasing buoyancy ratio, layered flow pattern with stagnant zone for the relatively high buoyancy ratio and stagnant flow pattern for the much higher buoyancy ratio.
본 연구에서는 콘크리트 부유구조체의 구조성능을 향상시키기 위한 부력 프리플랙션 효과에 대한 해석적 연구를 수행하였다. 부력 프리플랙션은 부유구조체를 구성하는 모듈들의 부분적 부력차이에 의해 부유구조체에 프리플랙션 효과가 도입되는 것을 뜻한다. 부력 프리프랙션 효과를 검증하기 위해, 실제 설계에서 도출된 콘크리트 부유구조체 단면을 바탕으로 전체 부유구조체 길이에서 부력 부리플랙션 효과를 발생시키는 변단면 중앙부의 길이 비를 매개변수로 설정한 해석적 연구를 수행하였다. 해석결과는 부력 프리플랙션에 의해 도입되는 콘크리트 부유구조체의 하부 슬래브 응력상태와 부상 변위량에 대해, 이를 부력 프리플랙션과 활하중의 하중단계별로 분석하여 부력 프리플랙션 효과가 콘크리트 부유구조체의 구조성능에 미치는 영향을 분석하였다. 연구결과, 전체 부유구조체 길이에 대한 중앙부 모듈의 길이 비가 작은 경우에도 상대적으로 큰 부력 프리플랙션 효과가 발생되는 것으로 나타났다. 부력 프리플랙션 효과는 중앙부 모듈의 길이 비에 따라 포물선의 형태를 나타내며, 중앙부 모듈의 길이 비 40~60%에서 최대의 효과가 도입되는 것으로 나타났다. 인접한 모듈들의 부력차이를 이용하는 부력 프리플랙션은 원리가 간단하여 적용이 간편하고, 부유구조체의 하부 슬래브에 효율적으로 사전 압축응력을 도입시킬 수 있는 것으로 나타났다. 이는 부유구조체의 하중지지능력 향상을 가져와 콘크리트 부유구조체의 구조성능 향상과 단면높이 슬림화에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
익수자의 부력을 지원할 수 있는 도구나 장비는 익수자의 생명 연장에 중요하다. 본 연구의 목적은, 최소 1분의 시간 동안 사람의 머리가 수면위로 부상하여 호흡할 수 있는 것으로 가정한 최소 부력의 형성에 필요한 가스의 양과 뉴턴(newton) 단위의 부력을 추정함에 있다. 부력 실험 장치는 이산화탄소 가스를 주입한 긴 고무풍선을 이용하였고, 6명의 대학생을 대상으로 부력측정 실험을 하였다. 부력의 정도는 5점 척도를 이용하여 측정하였고, 측정한 데이터의 통계 값을 분석하여 최소 부력에 필요한 이산화탄소의 양을 추정하였다. 실험 결과, 이산화탄소 8 그램은 72 %의 신뢰수준에서 최소부력 조건을 만족하고, 부력은 44.66 뉴턴으로 계산되었다. 이산화탄소 12 그램은 100 %의 신뢰수준에서 최소부력 조건을 만족하고, 부력은 66.99 뉴턴으로 계산되었다. 본 연구를 통해서 저가이면서 휴대가 간편한 최소부력지원 장치의 개발이 가능할 것으로 기대된다.
When large size nozzle with low jet velocity is used, the buoyancy effect arises from the density difference among propane, air, and burnt gas. Flame characteristics in such buoyant jets have been investigated numerically to elucidate the effect of buoyancy on lifted flames. It has been demonstrated that the cold jet has circular cone shape since upwardly injected propane jet decelerates and forms stagnation region. In contrast to the cold flow, the reacting flow with a lifted flame has no stagnation region by the buoyancy force induced from the burnt gas. To further illustrate the buoyancy effect on lifted flames, the reacting flow with buoyancy is compared with non-buoyant reacting flow. Non-buoyant flame is stabilized at much lower height than the buoyant flame. At a certain range of fuel jet velocities and fuel dilutions. an oscillating flame is demonstrated numerically showing that the height of flame base and tip vary during one cycle of oscillation. Under the same condition. non-buoyant flame exhibits only steady lifted flames. This confirms the buoyancy effect on the mechanism of lifted flame oscillation.
Elementary school teachers' understandings about buoyancy were investigated through the questionnaire method. The questionnaire was composed of 4 questions on hydraulic pressure and 8 questions on buoyancy. The questions on buoyancy asked about the correlation of buoyancy with following basic concepts, density of liquid, volume of submerged object and so forth. 295 teachers on the 22 elementary schools in Busan, Yangsan and Gimhae were selected through random sampling method. The results of this study were summarized as follows: On the correlation of the magnitude and direction of hydraulic pressure with the depth of water, a large portion of the respondents had a scientific conception. But on the correlation of hydraulic pressure with density, the relatively small portion of them appeared to have a scientific conception. The respondents, on the whole, had a scientific conception about the correlation of buoyancy with density of liquid. But they seemed to have naive conceptions about the correlation of buoyancy with the volume of a submerged object and with the depth of water, the amount of water in container and the reduced amount of water by the object from container. We found that the respondents were context dependent and tended to search for solutions for the questions of buoyancy using the concept of pressure in the water. From above results, we suggested that in the would-be revised elementary science text book, the contents of pressure in the water should be introduced after the concept of weight in the water was gained.
The floating sculptures in the form of ad-ballon commonly used ropes in order to hold on. Relatively air flow is much less indoor than outdoor. Users of buoyancy sculptures hope to be able to maintain their desired posture without being fixed. This study applied drone technology to buoyancy sculptures. The drones can be moved vertically and horizontally, and the posture can be maintained, so buoyancy sculptures are easy to apply. Therefore, we have studied the control system of buoyancy sculpture using drone technology. Also, a control system that can maintain the desired posture at a constant height was studied. The overall shape was a light fiber material and helium gas for zero buoyancy to support the sculpture. The system configuration was STM32F103CB from ARM. In addition, the gyro and acceleration, geomagnetic sensors and motors are composed of small and medium size BLDC motors. The scheduling of the control system in the configuration of the control device was carefully considered. Because the role of the whole component becomes very important. The communication between the components is divided into the sensor fusion and the interface communication with the whole controller. Each communication technology is designed to expand. This study was implemented to actively respond from the viewpoint of posture control using the drone technology.
In this paper, we propose an image-based synthesis method that can effectively represent the spark effect in fire simulation. We use the real flame image or animated image as inputs and perform the following steps : 1) extract feature vectors from the image, 2) calculate artificial buoyancy, and 3) generate and advect spark textures. We detect the edge from images and then calculate the feature vectors to calculate the buoyancy. In the next step, we compute the high-quality buoyancy vector field by integrating the two-dimensional feature vector and the fluid equation. Finally, the spark texture is advect by buoyancy field. As a result, our method is performed much faster than the previous approach and high-quality results can be obtained easily and stably.
In this study, in terms of the exercise vehicles of the weapon systems having negative buoyancy, the analysis on the operation concepts was performed and the new methods of floating to surface were proposed. In case of having negative buoyancy, the additional methods for recovering the exercise vehicle have to be considered. As parts of recovering the exercise vehicle, for floating to surface the new methods of weight discharge, weight separation and sea water discharge were proposed. The conceptual design about sea water discharge method was performed. It was confirmed that those methods could be applied to the design of the exercise vehicle having negative buoyancy.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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