In this study, we investigate the tribological behavior of AISI 304 stainless steel pairs under deionized water and hexagonal boron nitride (h-BN) water dispersion lubrication. The specimen friction and wear properties are evaluated using a reciprocating ball-on-flat tribometer. The coefficient of friction remains nearly constant throughout the test under both lubricant conditions. The wear depth of the specimens under h-BN lubrication is smaller than that under deionized water lubrication, indicating the inhibition behavior of h-BN nanolubricants on direct metal-metal contacts. Optical micrographs and stylus profilometer measurements are performed to evaluate the severity of damage caused by the sliding motion and to determine the wear morphology of the specimens, respectively. The results show that h-BN nanolubricants does not have a significant effect on the friction behavior but demonstrates reduced wear owing to their trapping effect between the sliding interfaces. Moreover, scanning electron microscopy and energy-dispersive X-ray spectroscopy images of the specimens were acquired to confirm the trapping effect of h-BN between the sliding interfaces. The results also suggest that the trapped lubricants can distribute the contact pressure, reducing the wear damage caused by the metal-metal contact at the interface. In conclusion, h-BN nanolubricants have potential as an anti-wear additive for lubrication applications. Further investigation is needed to provide direct evidence of the trapping effect of h-BN nanoparticles between the sliding interfaces. These findings could lead to the development of more efficient and effective lubricants for various industrial applications.
Bag, Satadru;Kim, Alex G.;Linder, Eric V.;Shafieloo, Arman
The Bulletin of The Korean Astronomical Society
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v.46
no.1
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pp.47.4-48
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2021
Gravitationally lensed Type Ia supernovae may be the next frontier in cosmic probes, able to deliver independent constraints on dark energy, spatial curvature, and the Hubble constant. Measurements of time delays between the multiple images become more incisive due to the standardized candle nature of the source, monitoring for months rather than years, and partial immunity to microlensing. While currently extremely rare, hundreds of such systems should be detected by upcoming time-domain surveys. Others will have the images spatially unresolved, with the observed lightcurve a superposition of time delayed image fluxes. We investigate whether unresolved images can be recognized as lensed sources given only lightcurve information and whether time delays can be extracted robustly. We develop a method that we show can identify these systems for the case of lensed Type Ia supernovae with two images and time delays exceeding ten days. When tested on such an ensemble the method achieves a false positive rate of ≲5%, and measures the time delays with the completeness of ≳93% and with a bias of ≲0.5% for time delay ≳10 days. Since the method does not assume a template of any particular type of SN, the method has the potential to work on other types of lensed SNe systems and possibly on other transients.
Analyzing the interactions of free surface waves caused by a submerged-body movement is important as a fundamental study of submerged-body motion. In this study, a two-dimensional mini-towing tank was used to tow an underwater body for analyzing the generation and propagation characteristics of free surface waves. The magnitude of the maximum wave height generated by the underwater body motion increased with the body velocity at shallow submerged depths but did not increase further when the generated wave steepness corresponded to a breaking wave condition. Long-period waves were generated in the forward direction as the body moved initially, and then short-period waves were measured when the body moved at a constant velocity. In numerical simulations based on potential flow, the fluid pressure changes caused by the submerged-body motion were implemented, and the maximum wave height was accurately predicted; however, the complex physical phenomena caused by fluid viscosity and wave breaking in the downstream direction were difficult to implement. This research provides a fundamental understanding of the changes in the free surface caused by a moving underwater body.
This paper intends to introduce the applicability of HydroQus to a problem of a tanker collision against a semi-submersible type floating offshore wind turbine (FOWT). HydroQus is a plug-in based on potential flow theory that generates interactive hydroforces in a commercial Finite element analysis (FEA) code Abaqus/Explicit. Frequency response analyses were conducted for a 10MW capacity FOWT to obtain hydrostatic and hydrodynamic constants. The tanker was modeled with rigid elements, while elastic-plastic elements were used for the FOWT. Mooring chains were modeled to implement station keeping ability of the FOWT. Two types of fracture models were considered: constant failure strain model and combined failure strain model HC-LN model composed of Hosford-Coulomb (HC) model & localized necking (LN) model. The damage extents were evaluated by hydroforces and failure strain models. The largest equivalent plastic strain observed in the cases where both restoring force and radiation force were considered. Stress triaxiality and damage indicator analysis showed that the application of HC-LN model was suitable. It could be stated that applications of suitable failure strain model and hydrodynamics into the collision simulations were of importance.
The present paper investigates the spatial variability effect of soil property on the three-dimensional probabilistic characteristics of the bearing capacity factor (i.e., mean and coefficient of variation) of a circular footing resting on clayey soil where both mean and standard deviation of undrained shear strength increases with depth, keeping the coefficient of variation constant. The mean trend of undrained shear strength is defined by introducing the dimensionless strength gradient parameter. The finite difference method along with the random field and Monte Carlo simulation technique, is used to execute the numerical analyses. The lognormal distribution is chosen to generate random fields of the undrained shear strength. In the study, the potential failure of the structure is represented through the failure probability. The influences of different vertical scales of fluctuation, dimensionless strength gradient parameters, and coefficient of variation of undrained shear strength on the probabilistic characteristics of the bearing capacity factor and failure probability of the footing, along with the probability and cumulative density functions, are explored in this study. The variations of failure probability for different factors of safety corresponding to different parameters are also illustrated. The results are presented in non-dimensional form as they might be helpful to the practicing engineers dealing with this type of problem.
Heat pipe cooled reactors have gained attention as a potential solution for nuclear power generation in space and deep sea applications because of their simple design, scalability, safety and reliability. However, under complex operating conditions, a control strategy for variable load operation is necessary. This paper presents a two-dimensional transient characteristics analysis program for a heat pipe cooled reactor and proposes a variable load control strategy using the recuperator bypass (CSURB). The program was verified against previous studies, and steady-state and step-load operating conditions were calculated. For normal operating condition, the predicted temperature distribution with constant heat pipe temperature boundary conditions agrees well with the literature, with a maximum temperature difference of 0.4 K. With the implementation of the control strategy using the recuperator bypass (CSURB) proposed in this paper, it becomes feasible to achieve variable load operation and return the system to a steady state solely through the self-regulation of the reactor, without the need to operate the control drum. The average temperature difference of the fuel does not exceed 1 % at the four power levels of 70 %,80 %, 90 % and 100 % Full power. The output power of the turbine can match the load change process, and the temperature difference between the inlet and outlet of the turbine increases as the power decreases.
Liang Gao;J. Jegadeeshwaran;S. Ramaswami;S. B. M. Priya;S. Nadaraja Pillai
Wind and Structures
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v.37
no.5
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pp.375-382
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2023
The aerodynamic characteristics of a circular cylinder with a wavy splitter plate were experimentally studied, specifically the potential reduction of drag and fluctuations in drag. To study the individual effects of amplitude and wavelength, the experiments were conducted by varying one parameter at a time while holding the other one constant. To study the effect of amplitude (A), the wavelength to diameter ratio (λ/D) was fixed at 0.115 and the amplitude to diameter ratio (A/D) was varied as 0.005, 0.010, 0.015 and 0.020. Similarly, to study the effect of wavelength, A/D was fixed as 0.020 and λ/D was varied as 0.46, 0.23, 0.15 and 0.12. Analysis of the data indicated that the wavy splitter plate caused a significant reduction in both the magnitude and the fluctuation of drag. The variation of aerodynamic forces and the fluctuations with them corresponding to different Reynolds numbers were computed and the spectral aspects of fluctuating forces due to vortex shedding is analysed and effective reduction in both shedding frequency and magnitude was observed.
Tae-Song Han;Hee-Jin Kim;Nam-Su Huh;Hyeong-Yeon Lee;Changheui Jang
Nuclear Engineering and Technology
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v.56
no.9
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pp.3764-3774
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2024
In accordance with Regulatory Guide 1.207, Rev.1, fatigue assessments must be conducted considering the influence of primary coolant environment in nuclear reactors. Environmental fatigue, resulting from corrosion in the primary coolant, is evaluated in air fatigue life assessments through the application of an environmental fatigue correction factor. This environmental fatigue correction factor depends on sulfur content, operating temperature, dissolved oxygen, and strain rate. It remains constant for sulfur content, operating temperature, and dissolved oxygen, while strain rate introduces potential errors based on the analysis method. The current fatigue evaluation procedure for air, following ASME B&PV Code Sec.III, NB-3200, employs elastic analysis with a simplified elastic-plastic correction factor(Ke). However, Ke factor is considered excessively conservative, prompting less conservative alternatives proposed by JSME, RCC-M, ASME Code Case N-779. This study applied both ASME Ke and JSME Ke for fatigue evaluations considering environmental effects. Additionally, fatigue assessments accounting for elastic-plastic effects were conducted using Neuber and Glinka methods, compared with actual experiments. The analysis systematically examined changes in fatigue life and the environmental fatigue correction factor due to plastic effects in environmental fatigue evaluations.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.37
no.6
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pp.582-589
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2024
We investigated the potential of IO:H thin films and hydrogen doping to improve current density and fill factor for enhancing the performance of silicon heterojunction solar cells. We revealed that a transmittance of 86.7% and work function of 5.4 eV could be achieved by injecting 3 sccm of hydrogen gas. The lattice constant of 1.037 nm at the AB site indicates an anion antibonding tendency, and the work function increases as the Fermi level shifts to the valence band. Based on these findings, we fabricated a silicon heterojunction solar cell and achieved an efficiency of 18.53%, while computer simulation confirmed a conversion efficiency of 24.65%, an open-circuit voltage of 724 mV, and a fill factor of 82.72% at a current density of 41.15 mA/cm2.
The use of a separator to control stack temperature in a molten carbonate fuel cell was studied by numerical simulation using a computational fluid dynamics code. The stack model assumed steady-state and constant-load operation of a co-flow stack with an external reformer at atmospheric pressure. Representing a conventional cell type, separators with two flow paths, one each for the anode and cathode gas, were simulated under conditions in which the cathode gas was composed of either air and carbon dioxide (case I) or oxygen and carbon dioxide (case II). The results showed that the average cell potential in case II was higher than that in case I due to the higher partial pressures of oxygen and carbon dioxide in the cathode gas. This result indicates that the amount of heat released during the electrochemical reactions was less for case II than for case I under the same load. However, simulated results showed that the maximum stack temperature in case I was lower than that in case II due to a reduction in the total flow rate of the cathode gas. To control the stack temperature and retain a high cell potential, we proposed the use of a separator with three flow paths (case III); two flow paths for the electrodes and a path in the center of the separator for the flow of nitrogen for cooling. The simulated results for case III showed that the average cell potential was similar to that in case II, indicating that the amount of heat released in the stack was similar to that in case II, and that the maximum stack temperature was the lowest of the three cases due to the nitrogen gas flow in the center of the separator. In summary, the simulated results showed that the use of a separator with three flow paths enabled temperature control in a co-flow stack with an external reformer at atmospheric pressure.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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