In this work, transient heat transfer analysis of functionally graded (FG) carbon nanotube reinforced nanocomposite (CNTRC) cylinders with various essential and natural boundary conditions is investigated by a mesh-free method. The cylinders are subjected to thermal flux, convection environments and constant temperature faces. The material properties of the nanocomposite are estimated by an extended micro mechanical model in volume fraction form. The distribution of carbon nanotube (CNT) has a linear variation along the radial direction of axisymmetric cylinder. In the mesh-free analysis, moving least squares shape functions are used for approximation of temperature field in the weak form of heat transform equation and the transformation method is used for the imposition of essential boundary conditions. Newmark method is applied for solution time depended problem. The effects of CNT distribution pattern and volume fraction, cylinder thickness and boundary conditions are investigated on the transient temperature field of the nanocomposite cylinders.
The purpose of this work is to study the effects of specularly reflecting wall under the combined radiative and laminar free convective heat transfer in an infinite square duct. An absorbing and emitting gray medium is enclosed by the opaque and diffusely emitting walls. The walls may reflect diffusely or specularly. Boussinesq approximation is used for the buoyancy term. The radiative heat transfer is evaluated using the direct discrete ordinates method. The parameters under considerations are Rayleigh number, conduction to radiation parameter, optical thickness, wall emissivity and reflection mode. The differences caused by the reflection mode on the stream line, and temperature distribution and wall heat fluxes are studied. Some differences are observed for the categories mentioned above if the order of the conduction to radiation parameter is less than order of 10$\^$-3/ fer the range of Rayleigh number studied. The differences at the side wall heat flux distributions are observed as long as the medium is optically thin. As the top wall emissivity decreases, the differences between these two modes are increased. As the optical thickness decreases at the fixed wall emissivity, the differences also increase. The difference of the streamlines or the temperature contours is not as distinct as the side wall heat flux distributions. The specular reflection may alter the fluid motion.
Recently, the electro-magnetic induction process has been utilizing to substitute the flame heating process in shipyard. However, few studies have been performed to exactly analyze the deformation mechanism of the heating process with mathematical model. This is mainly due to the difficulty of modeling the inductor travelling on plate during the process. In this study, heat flux distribution of the process is firstly numerically analysed with the assumption that the process has a quasi-stationary state and also with the consideration that the heat source itself highly depends on the temperature of base plate. With the heat flux, the thermal and deformation analyses are then performed with a commercial program for 34 combinations of heating parameters. The deformations obtained and heating parameters are synthesized with a statistical method to produce simplified formulas, which easily give the relation between the heating parameters and deformations. The formulas are well compared with results of experiment.
Kim, Nae-Hyun;Ham, Jung-Ho;Park, Tae-Kyun;Kim, Do-Young
Proceedings of the KSME Conference
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2007.05b
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pp.2108-2112
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2007
The air and water flow distribution are experimentally studied for a round header-ten microchannel tube configuration. Three different inlet orientations (parallel, side, normal) were investigated. Tests were conducted with downward flow configuration for the mass flux from 70 to 130 kg/$m^2s$, quality from 0.2 to 0.6, non-dimensional protrusion depth (h/D) from 0.0 to 0.5. It is shown that, for almost all the test conditions, normal inlet yielded the best flow distribution, followed by side and parallel inlet. Possible reasoning is provided using flow visualization results.
To improve the heat transfer efficiency of the reactor fuel assembly, it is necessary to accurately calculate the two-phase flow boiling characteristics and the critical heat flux (CHF) in the fuel assembly. In this paper, a Eulerian two-fluid model combined with the extended wall boiling model was used to numerically simulate the 5 × 5 fuel rod bundle with spacer grids (four sets of mixing vane grids and four sets of simple support grids without mixing vanes). We calculated and analyzed 11 experimental conditions under different pressure, inlet temperature, and mass flux. After comparing the CHF and the location of departure from the nucleate boiling obtained by the numerical simulation with the experimental results, we confirmed the reliability of computational fluid dynamic analysis for the prediction of the CHF of the rod bundle and the boiling characteristics of the two-phase flow. Subsequently, we analyzed the influence of the spacer grid and mixing vanes on the void fraction, liquid temperature, and secondary flow distribution. The research in this article provides theoretical support for the design of fuel assemblies.
Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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v.16
no.1
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pp.37-47
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2000
The Urban thermal environment is influenced and modified in many ways. One modification is brought by the anthropogenic heat generation emitted from the combustion processes and the use of energy such as industrial, domestic and traffic procedure. The anthropogenic heat generation affect an the increase of urban temperature, the well-known urban heat islands. The study on the urban thermal environment needs a great deal of the statistic data about the inner-structure of urban, the contribution of different constructions and the traffic amount on urban thermal environment in finite region. In order to overtake a quantitative analysis of effect of the anthropogenic heat, a distribution map of the urban anthropogenic heat was made using hte data of the energy consumption used at the several constructions and traffic amount of vehicles in Pusan Metropolitan. Annual mean heat flux over the 4$\textrm{km}^2$ urbanized area in Pusan is 41.5W/$m^2$, ranging from 31.4W/$m^2$ in summertime to 59.5W/$m^2$ in wintertime and maximum diurnal anthropogenic heat generation is corresponding to 10% of irradiance during summertime.
This report presents experimental results on the heat transfer coefficients in the boiling region of spray cooling for actual metallurgical process. In this study, the heat flux distribution of a two dimensional dilute spray impinging on hot plate was experimentally investigated. Based on the experimental results, they classified the heat transfer area into the stagnation region and wall-flow region. In the stagnation region, the local heat transfer coefficient relates mainly to the droplet-flow-rate supplied from spray nozzle directly, so the local heat transfer coefficients is good agreement with the predicted values from correlation for spray cooling proposed by former report However, the local heat transfer coefficient in wall-flow region is larger than predicted values, and it is found that the rebounding droplets-flow-rate must be accurately evaluated to predict the local heat transfer coefficient in this region.
The volumetric solar receiver is a key element of solar power plants using air. The solar flux distribution inside the receiver should be a priori known for its heat transfer analysis. Previous works have not considered characteristics of the solar flux although they change with radiative properties of receiver materials and receiver geometries. A numerical method, which is based on the Monte Carlo ray-tracing method, was developed in the current work. The solar flux distributions inside multi-channeled volumetric solar receivers were calculated when light is concentrated at the KIER solar furnace. It turned out that 99 percentage of the concentrated solar energy is absorbed within 15mm channel length for the channel radius smaller than 1.5mm. If the concentrated light is assumed to be diffuse, the absorbed solar energy at the channel entrance region is over predicted while the light penetrates more deeply into the channel. Once the presented results are imported into the heat transfer analysis, one could examine effects of material property and geometry of the receiver on air temperature profiles.
The Li-ion battery is considered to be one of the potential power sources for electric vehicles. In fact, the efficiency, reliability, and cycle life of Li-ion batteries are highly influenced by their thermal conditions. Therefore, a novel thermal management system is highly required to simultaneously achieve high performance and long life of the battery pack. Basically, thermal modeling is a key issue for the novel thermal management of Li-ion battery systems. In this paper, as a basic study for battery thermal modeling, temperature distributions inside the simple Li-ion battery pack (comprises of nine 18650 Li-ion batteries) under a 1C discharging condition were investigated using measurement and computational fluid dynamics (CFD) simulation approaches. The heat flux boundary conditions of battery cells for the CFD thermal analysis of battery pack were provided by the measurement of single battery cell temperature. The temperature distribution inside the battery pack were compared at six monitoring locations. Results show that the accurate estimation of heat flux at the surface of single cylindrical battery is paramount to the prediction of temperature distributions inside the Li-ion battery under various discharging conditions (C-rates). It is considered that the research approach for the estimation of temperature distribution used in this study can be used as a basic tool to understand the thermal behavior of Li-ion battery pack for the construction of effective battery thermal management systems.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.31
no.1B
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pp.29-36
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2011
Evapotranspiration (ET) from the various surfaces needs to be understood because it is a crucial hydrological factor to grasp interaction between the land surface and the atmosphere. A traditional way of estimating it, which is calculating it empirically using lysimeter and pan evaporation observations, has a limitation that the measurements represent only point values. However, these measurements cannot describe ET because it is easily affected by outer circumstances. Thus, remote sensing technology was applied to estimate spatial distribution of ET. In this study, we estimated major components of energy balance method (i.e. net radiation flux, soil heat flux, sensible heat flux, and latent heat flux) and ET as a map using Mapping Evapo-Transpiration with Internalized Calibration (METRIC) satellite-based image processing model. This model was run using Landsat imagery of Gyeongan watershed in Korea on Feb 1, 2003 and Sep 13, 2006. Basic statistical analyses were also conducted. The estimated mean daily ETs had respectively 22% and 11% of errors with pan evaporation data acquired from the Suwon Weather Station. This result represented similar distribution compared with previous studies and confirmed that the METRIC algorithm had high reliability in the watershed. In addition, ET distribution of each land use type was separately examined. As a result, it was identified that vegetation density had dominant impacts on distribution of ET. Seasonally, ET in a growing season represented significantly higher than in a dormant season due to more active transpiration. The ET maps will be useful to analyze how ET behaves along with the circumstantial conditions; land cover classification, vegetation density, elevation, topography.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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