An experimental study on transient critical heat flux (CHF) under flow coastdown has been performed for the water flow in a non-uniformly heated vertical annulus under low flow and a wide range of pressure conditions. The objectives of this study are to systematically investigate the effect of the flow transient on the CHF and to compare the transient CHF with steady-state CHF The transient CHF experiments have been performed for three kinds of flow transient modes based on the coastdown data of a nuclear power plant reactor coolant pump. At the same inlet subcooling, system pressure and heat flux, the effect of the initial mass flux on the critical mass flux can be negligible. However, the effect of the initial mass flux on the time-to- CHF becomes large as the heat flux decreases. The critical mass flux has the largest value for slow flow reduction rate. There is a pressure effect on the ratio of the transient CHF data to steady-state CHF data. Except under low system pressure conditions, the flow transient CHF was revealed to be conservative compared with the steady-state CHF data. Bowling CHF correlation and thermal hydraulic system code MARS show promising results for the prediction of CHF occurrence .
The finite element method has been widely used in the analysis of ring rolling. For ring rolling it requires a high computational expense due to the non-steady state material flow characteristics of the process. The high computational expense causes the finite element analysis to be impractical for industrial applications. In the current study, we aim to develop a practical implicit finite element modeling method for ring rolling. This method uses a step-wise steady state assumption and is called the “Stepped method”. The stepped method divides the whole process time of unsteady-state flow model into a finite number of steady-state models. It then solves the process at several specific time steps until convergence is reached. In order to confirm the performance and validity of the newly proposed stepped method, the result from the stepped method were compared to the results from a Lagrangian finite element method and to results from experiments reported in the literature.
Jo, Hyung-Ho;Lee, Jung-Min;Lee, Seon-Bong;Kim, Byung-Min
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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제4권3호
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pp.36-41
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2003
This paper describes a numerical analysis of a non-steady state porthole die extrusion, which is useful for manufacturing long tubes with a hollow section. Materials divided through several portholes are gathered within a chamber and are then welded under high pressure. This weldability classifies the quality of tube products and is affected by process variables and die shapes. However, porthole die extrusion has been executed based on the experience of experts, due to the complicated die assembly and the complexity of metal flow. In order to better assist the design of die and to obtain improvement of productivity, non-steady state 3D FE simulation of porthole die extrusion is required. Therefore, the objective of this study is to analyze the behavior of metal flow and to determine the welding pressure of hot extrusion products under various billet temperatures, bearing length, and tube thickness by FE analysis. The results of FE analysis are compared with those of experiments.
For construction and design of tunnels, groundwater flow models are used to find the influence of groundwater to the stability of tunnels considering the geological condition around the tunnels and the materials used in tunnel linings. For the analysis of tunnel flow, some commercial programs, e.g. MODFLOW, SEEP/W etc., are used. These programs have limitations that MODFLOW could not define curved surface smoothly in three dimensional flow media and SEEP/W is the 2-dimensional flow model. In this paper, the ability of a finite element program developed for analyzing 3-dimensional groundwater flow is examined. Confined steady state groundwater flow solution in non-homogeneous media is obtained using isoparametric element with eight trilinear hexahedron nodes and is compared with the result of MODFLOW. It was found that the solution yielded a good result with the three dimensional flow studied.
In case of hollow cylinder extrusion using porthole die, the effects of extrusion parameters-temperature, the speed of extrusion, the shape of the die and mandrel-on metal flow in porthole die extrusion of aluminum have been investigated. However, there have been few studies about condenser tube extruded by porthole die. This study was designed to evaluate metal flow, welding pressure, extrusion load, tendency of mandrel deflection according to variation of chamber length. in porthole die. Estimation was carried out using finite element method. Porthole die is analyzed in as non-steady state. Analytical results provide useful information the optimal design of porthole die.
Condenser tube which is used for a cooling system of automobiles is mainly manufactured by conform extrusion. However, direct extrusion using porthole die in comparison with conform extrusion has many advantages such as improvement of productivity, reduction of production cost etc. In general, the porthole die extrusion process is useful for manufacturing long tubes with hollow sections and consists of three stages(dividing, welding and forming stages). Especially, Porthole die for producing condenser tube is very complex. Thus, in order to obtain the detailed mechanics, to assist in the design of proper die shapes and sizes, and to improve the quality of products, porthole die extrusion should be analyzed in as non-steady state as possible. This paper describes FE analysis of non-steady state porthole die extrusion for producing condenser tube with multi-hole through 3D simulation in the non-steady state during the entire process to evaluate detailed metal flow, temperature distribution, welding pressure and extrusion load. Also to validate FE simulation of porthole die extrusion, a comparison of simulation and experiment results was presented in this paper.
The metal flow and the strain distribution is investigated for the steady state and non-steady state bulk deformation processes by using an improved visioplasticity method which includes the effective smoothing scheme. The comparison of various smoothing schemes leads to the selection of the five- point least square smoothing method which is employed to reduce the measurement errors. As a steady state forming process experiments are carried out for axisy- mmetric forward extrusion through conical and curved dies of various area reduc- tions using Aluminum and steel billets. Axisymmetric backward extrusion is chosen for a nonsteady state forming process. In axisymmetric forward extrusion the results from visioplasticity show that the curved die of a fourth-order polynomial renders more uniform distribution of strain rates and strains. Higher reduction leads to greater strain rates at the outer side of the billet. The visioplastic observation for axisymmetric backward extrusion as a non-steady state deformation process shows the concentration of higher strain at the inner wall of the extruded product. The visioplastic results in forward extrusion are in agreement with the computed results by the finite element method. It is thus shown that the visio- plasticity combined with a smoothing technique is an effective method to determine the pattern and the distribution of strain rates and strains.
This paper analyze the steady state performance of a self-acting air lubricated slider bearing in hard disk/head system. Modified Reynolds' equation is derived from the steady state compressible Navier-Stokes equation, under slip-flow conditions. Finite difference technique and numerical procedure are described by using Newton-Raphson iteration method to slove the non-linear equations. These techniques are applied to conventional slider bearings and the effects of molecular mean free path(MMFP) for a recording surface of hard disk are shown. The calculation procedure developed here, wide applicabilities in practical head design procedures, and converges rapidly.
This paper studies the effects of the swirl for the variation of intake port configuration that is key parameters in the flow field of direct injection diesel engines. In-cylinder flow characteristics is known to have significant effects on air-fuel mixing, combustion, and emissions. To investigate the effects of the swirl flow, various rpm(250, 500, 750) and two different intake port were used. And to evaluate the swirl motion in the flow field visualization engine, steady state flow test was conducted. Helical port intake port and SCV(Swirl Control Valve) were selected as the design parameters to increase the swirl flow and parametric study was performed. In the case of non-SCV, intake flow rate and non-dimensional swirl ratio were higher than those of SCV for the swirl head type. So, we could strengthen the swirl in the flow field with the swirl head type and don't using SCV. From the results of steady state flow test, non-swirl head type has the most good advantage for intake flow rate, and also the flow rate could be increased by using the SCV slightly. The effects of the type of engine head on intake air flow capability are dominant with respect to the existence of the SCV. We could measure the qualitative grade of swirl by capturing the scattering signal of microballoon from ICCD camera in the visualization diesel engine.
수평흐름에 의한 제체내의 비정상침투류를 실험을 통하여 구명한 것으로 흐름의 속도와 수위의 변동에 따른 제체내에서의 침투류영향을 고려하므로써 하천제방의 안정성증대에 목적을 두었다. 실험은 투수계수가 서로 다른 3가지 모델($K_1=3.52{\times}10^{-1}cm/sec$, $K_2=1.94{\times}10^{-1}cm/sec$, $K_3=4.19{\times}10^{-2}cm/sec$)에 대하여, 각기 흐름의 속도를 60, 70, 80, 90 cm/sec로 변화시키고 동시에 수위를 상승 또는 하강시키는 방법으로 제체내에 발생하는 수위변화를 실험을 통하여 분석하였다. 분석결과 제체내의 침투현상은 제체의 투수계수가 크고, 흐름의 속도가 작을수록 유속의 변화에 따른 영향을 많이 받음을 알 수 있으며, 제외지 수위의 상승과 강하에 따른 배면부 및 표면부에서의 수위가 유속의 영향에 따라 변화함을 알 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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