• 제목/요약/키워드: Transient model analysis

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Thermo-mechanical analysis of reinforced concrete slab using different fire models

  • Suljevic, Samir;Medic, Senad;Hrasnica, Mustafa
    • Coupled systems mechanics
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    • 제9권2호
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    • pp.163-182
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    • 2020
  • Coupled thermo-mechanical analysis of reinforced concrete slab at elevated temperatures from a fire accounting for nonlinear thermal parameters is carried out. The main focus of the paper is put on a one-way continuous reinforced concrete slab exposed to fire from the single (bottom) side as the most typical working condition under fire loading. Although contemporary techniques alongside the fire protection measures are in constant development, in most cases it is not possible to avoid the material deterioration particularly nearby the exposed surface from a fire. Thereby the structural fire resistance of reinforced concrete slabs is mostly influenced by a relative distance between reinforcement and the exposed surface. A parametric study with variable concrete cover ranging from 15 mm to 35 mm is performed. As the first part of a one-way coupled thermo-mechanical analysis, transient nonlinear heat transfer analysis is performed by applying the net heat flux on the exposed surface. The solution of proposed heat analysis is obtained at certain time steps of interest by α-method using the explicit Euler time-integration scheme. Spatial discretization is done by the finite element method using a 1D 2-noded truss element with the temperature nodal values as unknowns. The obtained results in terms of temperature field inside the element are compared with available numerical and experimental results. A high level of agreement can be observed, implying the proposed model capable of describing the temperature field during a fire. Accompanying thermal analysis, mechanical analysis is performed in two ways. Firstly, using the guidelines given in Eurocode 2 - Part 1-2 resulting in the fire resistance rating for the aforementioned concrete cover values. The second way is a fully numerical coupled analysis carried out in general-purpose finite element software DIANA FEA. Both approaches indicate structural fire behavior similar to those observed in large-scale fire tests.

기후변화에 따른 유역의 수문요소 및 수자원 영향평가 (Impact Assessment of Climate Change on Hydrologic Components and Water Resources in Watershed)

  • 권병식;김형수;서병하;김남원
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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    • pp.143-148
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    • 2005
  • The main purpose of this study is to suggest and evaluate an operational method for assessing the potential impact of climate change on hydrologic components and water resources of regional scale river basins. The method, which uses large scale climate change information provided by a state of the art general circulation model(GCM) comprises a statistical downscaling approach and a spatially distributed hydrological model applied to a river basin located in Korea. First, we construct global climate change scenarios using the YONU GCM control run and transient experiments, then transform the YONU GCM grid-box predictions with coarse resolution of climate change into the site-specific values by statistical downscaling techniques. The values are used to modify the parameters of the stochastic weather generator model for the simulation of the site-specific daily weather time series. The weather series fed into a semi-distributed hydrological model called SLURP to simulate the streamflows associated with other water resources for the condition of $2CO_2$. This approach is applied to the Yongdam dam basin in southern part of Korea. The results show that under the condition of $2CO_2$, about $7.6\% of annual mean streamflow is reduced when it is compared with the observed one. And while Seasonal streamflows in the winter and autumn are increased, a streamflow in the summer is decreased. However, the seasonality of the simulated series is similar to the observed pattern and the analysis of the duration cure shows the mean of averaged low flow is increased while the averaged wet and normal flow are decreased for the climate change.

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병렬운전 모델을 이용한 DC-DC 컨버터의 병렬운전 특성해석 (The Analysis of Parallel Operating Characteristics for DC-DC Converter Using the Parallel Operation Model)

  • 김수석
    • 조명전기설비학회논문지
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    • 제18권5호
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    • pp.174-182
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    • 2004
  • 높은 생산성, 시스템 설계의 단순화 및 미래 확장에 대비한 여분의 전원 확보 등의 병렬운전 방법의 장점으로 인해 대전력 전원장치에 있어 컨버터 시스템의 병렬운전에 대한 요구가 점점 증가되어 왔다. DC-DC 컨버터의 소신호 모델을 토대로 하여, 병렬운전 시스템의 모델을 제안하였으며 각 컨버터 모듈간의 균일한 전류분배를 위해 제안된 균등 전류 분배법을 사용한 병렬운전 시스템에 대하여 논의하였다. 모의실험 프로그램을 사용하여, 서로 특성이 다른 컨버터 모듈로 구성된 병렬운전 시스템에서 마스터와 슬레이브 모듈의 위치가 자동적으로 변하면서 전류분배 오차는 제한 값 이내로 유지됨을 확인하였다. 병렬운전을 위한 제안된 컨버터 시스템의 운전 특성을 확인하기 위하여 1[kW]의 DC-DC 컨버터 모듈 2대를 제작 실험하였으며 모의실험 결과는 과도특성 및 기동특성에 있어 실험 결과와 잘 일치됨을 확인하였다.

FDS 모델을 이용한 메탄올 풀 화재의 질량연소플럭스 예측 (Predicting the Mass Burning Flux of Methanol Pool Fires by Using FDS Model)

  • 김성찬
    • 한국화재소방학회논문지
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    • 제31권5호
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    • pp.12-18
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    • 2017
  • 본 연구는 FDS의 액체증발모델을 이용하여 메탄올 풀 화재의 질량연소플럭스를 예측하고 복사분율, 평균흡수계수와 같은 연료의 열적 물성값에 따른 영향을 평가하였다. 해석대상 풀의 직경은 5 cm에서 200 cm 사이이며 해석영역의 크기는 풀의 크기에 비례하여 구성하였다. 해석에 적용된 기준격자는 격자민감도 평가를 통해 결정되었으며 약 750,000개의 격자를 적용하였다. 메탄올 풀 화재에 대해 FDS 액체증발모델을 적용하여 계산된 질량연소플럭스는 해석대상 풀 직경에 따른 천이특성을 잘 나타냈으며 전체적으로 실험편차 내에서 기존 실험과 일치된 결과를 예측하였다. 질량연소플럭스는 복사분율 증가에 따라 증가하는 경향을 보였으며 풀의 직경이 작은 경우 평균흡수계수의 영향이 상대적으로 크게 나타났다.

수력발전설비의 안전도 평가를 위한 수충격 해석 모형 개발 (Development of Water Hammer Simulation Model for Safety Assessment of Hydroelectric Power Plant)

  • 남명준;이재영;정우영
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제21권1호
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    • pp.760-767
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    • 2020
  • 발전용 수력플랜트 분야는 기후변화 및 에너지 확보를 고려해 향후 지속적인 성장이 전망된다. 수력발전설비는 항상 수충격에 의한 위험에 노출되어 있고, 이에 대한 안정성 확보는 매우 중요하다. 수충격 현상은 밸브의 개도 조정이나 펌프와 터빈의 기동 및 정지 시 관로설비 전반에 걸쳐 발생하며, 예기치 못한 긴급 상황 시에는 더욱 현저하게 나타난다. 이와 같은 수충격에 대한 발전설비의 안정성 검토를 위해 본 연구에서는 수충격 발생 메커니즘을 반영된 특성선법을 적용한 수치해석기법(MOC-FDM: Method of Characteristic-Finite Dimensional Method, 이하 MOC-FDM)을 이용하여 전산수치 모형을 개발하였다. 개발모형은 발전설비의 주요시설인 저수지, 관로, 밸브, 펌프 등 경계조건을 반영하였고 가상시나리오 case를 적용하여 개발모형을 이용한 수치모의를 수행하였다. 개발모형 해석결과의 검증을 위해 발전설비의 주요 지점에서의 해석결과를 각각 제시하였다. 각 case 별 수충격 현상이 양호하게 재현되었으며, 상용모델의 수치해석결과와 비교분석 결과가 거의 유사하게 나타나 개발모형의 신뢰성을 확인하였다. 본 연구에서 제시된 전산수치 모델은 수력발전설비의 운영 중 발생할 수 있는 비정상상태의 유체 거동을 정교하게 예측함으로써 설비의 안정성 검토를 위한 유용한 도구로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

운전온도와 세라믹 입자크기를 고려한 회전하는 경사기능성 가스터빈 블레이드의 응력해석 (Temperature-Dependent Stress Analysis of Rotating Functionally Graded Material Gas Turbine Blade Considering Operating Temperature and Ceramic Particle Size)

  • 이기복;유홍희
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제38권2호
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    • pp.193-203
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    • 2014
  • 터빈의 운전온도와 세라믹 입자크기를 고려한 경사기능재료(FGM)로 만들어진 회전하는 가스터빈 블레이드의 열전달해석 및 응력해석을 수행하였다. 경사기능성 블레이드는 벽 두께에 따라서 연속적인 재료물성 변화를 나타낸다. 이러한 경사기능재료의 특성과 온도에 따른 열전 재료물성 변화를 고려하여 블레이드의 시스템 강성을 얻기 위해 블레이드의 열전달해석을 먼저 수행하였다. 이 열전달해석으로 얻은 시스템 강성으로부터 복합 변형 변수를 사용한 회전하는 가스터빈 블레이드의 운동방정식을 유도하였다. 유도된 운동방정식은 상용 유한요소 모델과 해석결과 비교를 통해 그 정확성을 입증하였으며 회전주파수와 구배 지수에 따른 최대 응력의 변화를 조사하였다. 또한, 열전달해석을 통해 가장 낮은 블레이드 온도를 나타내는 구배 지수를 조사하였다.

한국형 동반성장 모델구축에 관한 실증 연구: 포스코와 투자관련 중소기업과의 구축 사례를 중심으로 (An Empirical Study on the Establishment of a Korean Co-Prosperity Model)

  • 윤정근;이희제;류미진;임정민;서원영
    • 유통과학연구
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    • 제11권12호
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    • pp.13-23
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    • 2013
  • Purpose - There is a dominant opinion that medium and small enterprises in the Korean economy have not developed qualitatively but only towards quantitative growth and, therefore, the unbalanced structure between large enterprises and those that are medium and small has worsened. In particular, this rapid industrialization causes after-effects such as polarization as well as anti-business sentiment, the collapse of the middle class, and hostility against the establishment. The consensus contends that it is difficult for Korea to be an advanced nation without resolving these problems. This paper attempts to suggest a co-prosperity model by limiting the focus to business relations with medium and small manufacturers (with regard to investment among the various co-prosperity institutions of POSCO). These co-prosperity institutions have been established in POSCO; however, it is thought that the development of a co-prosperity model regarding investment in medium and small manufacturers will help many needy investment manufacturers. Research design, data, and methodology - This study analyzes research on the co-prosperity model, using it to examine Korean cases and foreign cases. The co-prosperity model has been continuously extended but is determined to be seriously insufficient. The purpose of this study is to develop the Korean co-prosperity model by reinterpreting it in various aspects. In order to develop the Korean co-prosperity model, this study suggests the case of the establishment of the co-prosperity model by POSCO with medium and small manufacturers with regard to investment. This model is expected to be presented to many enterprises as the future co-prosperity model. Results - To date, analysis of the co-prosperity model itself and the co-prosperity model through the case of POSCO have been suggested. As empirical studies on co-prosperity in Korea are not sufficient, successful models of co-prosperity should be developed in various aspects in future. It is expected that through this study, medium and small manufacturers would have an opportunity to find various growth engines by actively using the cooperation platform and establishing optimized competitiveness of steel material through a steel business model. The ecosystem of enterprises may evolve and be healthier by making more joint products through productive business relationships between large enterprises and those that are medium and small. From the enterprises' ecosystem viewpoint, cooperation between such businesses rather than one-way support is identified as an essential element for the security of inter-competitiveness. Conclusions - Infrastructure should be established to form a dynamic industry ecosystem not by transient efforts in co-prosperity, but by an entire culture of co-prosperity across industries. In this respect, the leading role of public institutions needs to be intensified initially. In addition, the effects of co-prosperity should be extended to blind spots of policies such as third party companies and regions. A precise co-prosperity monitoring system should be established to continuously conduct and extend these efforts.

유동핵연료원자로를 위한 이차원 동특성 코드 AMBIKIN2D 개발 및 검증 (Development and Verification of AMBIKIN2D, A Two Dimensional Kinetics Code for Fluid Fuel Reactors)

  • 이영준;오세기
    • 에너지공학
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    • 제17권1호
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    • pp.23-30
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    • 2008
  • 용융염 원자로는 고체핵연료를 사용하는 고전 원자로와는 달리 유동성을 갖는 액체핵연료를 장전하여 운전한다. 기존 동특성 코드는 핵연료의 유동으로 인한 동적 노물리 특성 영향을 고려하지 않기 때문에 용융염 원자로의 동특성 및 안전해석에 사용할 경우 신뢰성을 보장할 수 없다. 지금까지는 핵연료의 유동을 고려한 1점 동특성방정식을 이용하여 제한적으로 시스템안정성분석을 수행해 왔으나 이 경우 상세한 노심구조에서의 핵연료 및 중성자 거동에 대한 공간 종속성을 평가할 수 없다. 그러므로 핵연료의 유동 특성이 고려된 다차원 동특성 모델을 해석할 수 있는 컴퓨터 코드 개발이 필요하다. 본 논문은 용융염 원자로의 공간종속 중성자 동특성 해석을 위한 2군, 2차원 코드인 AMBIKIN2D의 개발 및 이에 수반하는 검증연구의 일환으로서 MSRE의 안정성실증실험을 모사하였다. 또한 비교 대상으로는 ORNL에서 개발한 Lumped parameter 방법을 사용한 일점 동특성 방정식에 의한 계산 결과를 포함하여 AMBIKIN2D의 정확성을 확인하였다.

DMT 공정을 이용한 S45C 구조용강 위 Inconel 718 초합금 단일 비드 적층시 열전달 특성 분석에 관한 연구 (A Study on the Heat Transfer Characteristics of Single Bead Deposition of Inconel 718 Superalloy on S45C Structural Steel Using a DMT Process)

  • 이광규;안동규;김우성;이호진
    • 한국기계가공학회지
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    • 제19권8호
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    • pp.56-63
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    • 2020
  • The heat transfer phenomenon in the vicinity of the irradiated region of a focused laser beam of a DMT process greatly affects both the deposition characteristics of powders on a substrate and the properties of the deposited region. The goal of this paper is to investigate the heat transfer characteristics of a single bead deposition of Inconel 718 powders on S45C structural steel using a laser-aided direct metal tooling (DMT) process. The finite element analysis (FEA) model with a Gaussian volumetric heat flux is developed to simulate a three-dimensional transient heat transfer phenomenon. The cross-section of the bead for the FEA is estimated with an equivalent area method using experimental results. Through the comparison of the results of the experiments and those of the analysis, the effective beam radius of the bottom region of the volumetric heat flux and the efficiency of the heat flux model for different powers and travel speeds of the laser are predicted. From the results of the FEA, the influence of the power and the travel speed of the laser on the creation of a steady-state heat transfer region and the formation of the heat-affected zone (HAZ) in the substrate are investigated.

Conformational changes of short, discrete Rouse chain during creep and recovery processes

  • Watanabe, Hiroshi;Inoue, Tadashi
    • Korea-Australia Rheology Journal
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    • 제16권2호
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    • pp.91-99
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    • 2004
  • For the Rouse chain composed of infinite number of beads (continuous limit), conformational changes during the creep and creep recovery processes was recently analyzed to reveal the interplay among all Rouse eigenmodes under the constant stress condition (Watanabe and Inoue, Rheol. Acta, 2004). For completeness of the analysis of the Rouse model, this paper analyzes the conformational changes of the discrete Rouse chain having a finite number of beads (N = 3 and 4). The analysis demonstrates that the chain of finite N exhibits the affine deformation on imposition/removal of the stress and this deformation gives the instantaneous component of the recoverable compliance, $J_{R}$(0) = 1/(N-l)v $k_{B}$T with v and $k_{B}$ being the chain number density and Boltzmann constant, respectively. (This component vanishes for N\longrightarrow$\infty$.) For N = 2, it is known that the chain has only one internal eigenmode so that the affinely deformed conformation at the onset of the creep process does not change with time t and $J_{R}$(t) coincides with $J_{R}$(0) at any t (no transient increase of $J_{R}$(t)). However, for N$\geq$3, the chain has N-l eigenmodes (N-l$\geq$2), and this coincidence vanishes. For this case, the chain conformation changes with t to the non-affine conformation under steady flow, and this change is governed by the interplay of the Rouse eigenmodes (under the constant stress condition). This conformational change gives the non-instantaneous increase of $J_{R}$(t) with t, as also noted in the continuous limit (N\longrightarrow$\infty$).X>).TEX>).X>).