The size and the physical properties of graphene oxide sheets were controlled by changing the oxidation temperature of graphite. Graphite oxide (GO) samples were prepared at different oxidation temperatures of $20^{\circ}C$, $27^{\circ}C$ and $35^{\circ}C$ using a modified Hummers' method. The carbon-to-oxygen (C/O) ratio and the average size of the GO sheets varied according to the oxidation temperature: 1.26 and 12.4 ${\mu}m$ at $20^{\circ}C$, 1.24 and 10.5 ${\mu}m$ at $27^{\circ}C$, and 1.18 and 8.5 ${\mu}m$ at $35^{\circ}C$. This indicates that the C/O ratio and the average size of the graphene oxide sheets respectively increase as the oxidation temperature decreases. Moreover, it was observed that the surface charge and optical properties of the graphene oxide sheets could be tuned by changing the temperature. This study demonstrates the tunability of the physical properties of graphene oxide sheets and shows that the properties depend on the functional groups generated during the oxidation process.
A finite element method is developed for calculating the temperature and enthalpy distribution and accordingly the solid, liquid and mushy zone in a three-dimensional body subjected to any heat boundary conditions. The method concurrently consider both temperature and enthalpy for consideration of the latent heat effect, differently from other methods of using a special energy balance equation for solving a mushy zone. The developed brick element has eight nodes with one degree of freedom at each node. The numerical method and procedure are verified using the results of one and two dimensional analytic solutions and by other researchers. It is shown that the present method presents a consistent and stable results in either abrupt or ranged phase change problems. Moreover, the numerical results by the present method are hardly effected by the calculation time steps which otherwise are difficult to determine in most phase change problems. Finally, as a three-dimensional application, a T-shaped body of a phase change is presented and the temperature and enthalpy variation along the time are solved.
한국지구물리탐사학회 2003년도 Proceedings of the international symposium on the fusion technology
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pp.238-243
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2003
As there are many advantages on underground caverns, such as safety and operation, they can also be used for gas storage purpose. When liquefied gas is stored underground, the cryogenic temperature of the gas will affect the stability of the storage cavern. In order to store the liquefied gas successfully, it is essential to estimate the exact temperature distribution of the rock mass around the cavern. In this study, an analytic solution and a conceptual model that can estimate three-dimensional temperature distribution around the storage cavern are suggested. When calculating the heat transfer within a solid, it is likely to consider the solid as the intersection of two or more infinite or semi-infinite geometries. Therefore heat transfer solution for the solid is expressed by the product of the dimensionless temperatures of the geometries, which are used to form the combined solid. Based on the multi-dimensional transient heat transfer theory, the analytic solution is successfully derived by assuming the cavern shape to be of simplified geometry. Also, a conceptual model is developed by using the analytic solution of this study. By performing numerical experiments of this multi-dimensional model, the temperature distribution of the analytic solution is compared with that of numerical analysis and theoretical solutions.
This paper presents two methods of obtaining approximate analytic solutions for the temperature distributions and heat flow to two-dimensional transient heat conduction problems in a finite strip with constant thermal properties using the Heat Balance Integral. The methods introduced in this study are as follows; one using the Heat Balance Integral only, and the other successively using the Heat Balance Integral and an exact analytic method. Both methods are applicable to a large number of the two-dimensional unsteady conduction problems in finite regions such as extended surfaces with uniform thickness, but in this paper only solutions for the unsteady problems in a finite strip with boundary condition at the base expressed in terms of step function are provided as an illustration. Results obtained by both methods are compared with those by the exact two-dimensional transient analysis. It is found that both approximate methods generate small time solutions, which can not be obtained easily by any exact analytic method for small values of Fourier numbers. In the case of applying the successive use of the Heat Balance Integral and Laplace transforms, the analysis shows good agreement with the exact solutions for any Fourier number in the range of Biot numbers less than 0.5.
한국광학회 1990년도 제5회 파동 및 레이저 학술발표회 5th Conference on Waves and lasers 논문집 - 한국광학회
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pp.79-81
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1990
Temperature distribution of laser diode chip mounted on ideal heat kink was calculated by numerical analysis. In numerical analysis, infinite difference method and Gauss-Scidel iteration was adopted on the basis of two dimensional heat conduction phenomena. As a result, temperature increase of active medium of laser diode driven at 60mA was calculated to be 1.47$^{\circ}C$
A comparison of temperature distributions along the fin length coordinate between two different fin tip boundary conditions for a circular pin fin is made by using the one-dimensional analytic method. One tip boundary condition is the actual fin tip boundary condition and fin tip temperature is arbitrarily given for another fin tip boundary condition. The value of the fin base temperature is depend on the fin base thickness and fin radius. One of the results shows that the temperature distribution along the fin length coordinate for the actual fin tip boundary condition and that for the arbitrarily given fin tip temperature are the same if the arbitrarily given fin tip temperature and the fin tip temperature for the actual fin tip boundary condition are the same.
The present study is concerned with the thermoelastic interactions in a two dimensional axisymmetric problem in transversely isotropic thermoelastic solid using new modified couple stress theory without energy dissipation and with two temperatures. The Laplace and Hankel transforms have been employed to find the general solution to the field equations. Concentrated normal force, normal force over the circular region, concentrated thermal source and thermal source over the circular region have been taken to illustrate the application of the approach. The components of displacements, stress, couple stress and conductive temperature distribution are obtained in the transformed domain. The resulting quantities are obtained in the physical domain by using numerical inversion technique. The effect of two temperature varying by taking different values for the two temperature on the components of normal stress, tangential stress, conductive temperature and couple stress are depicted graphically.
The present investigation is concerned with two-dimensional deformation in a homogeneous isotropic non local thermoelastic solid with two temperatures due to thermomechanical sources. The theory of memory dependent derivatives has been used for the study. The bounding surface is subjected to concentrated and distributed sources (mechanical and thermal sources). The Laplace and Fourier transforms have been used for obtaining the solution to the problem in the transformed domain. The analytical expressions for displacement components, stress components and conductive temperature are obtained in the transformed domain. For obtaining the results in the physical domain, numerical inversion technique has been applied. Numerical simulated results have been depicted graphically for explaining the effects of nonlocal parameter on the components of displacements, stresses and conductive temperature. Some special cases have also been deduced from the present study. The results obtained in the investigation should be useful for new material designers, researchers and physicists working in the field of nonlocal material sciences.
With uniform heat generation from the inner surface of the cylindrical heater placed in a cross flow boundary condition, heat flow that is conducted along the wall of the heater creates a non-isothermal surface temperature and non-uniform heat flux distribution. In the present investigation, the effects of circumferential wall heat conduction on convection heat transfer is investigated for the case of forced convection around horizontal circular tube in cross flow of air. The wall conduction number which can be deduced from the governing energy equation should be used to express the effect of circumferential wall heat conduction. It is demonstrated that the circumferential wall heat conduction influences local Nusselt numbers of one-dimensional and two-dimensional solutions.
A study on the operation of a heat pipe with two heat sources has been performed to optimize the heat distribution of satellite equipment. A numerical modeling is used to predict the temperature profile for the heat pipe assuming cylindrical two-dimensional laminar flow for the vapor, and the conduction heat transfer for the wall and wick. An experimental study using the copper-water heat pipe with the length of 0.45 m has been performed to evaluate the numerical model and to compare the temperature distribution at the outer wall for the non-uniform heat distribution. The results on temperature profiles for the heat input range from 29 W to 47 W on each heater are presented. Also the correlation between the heat input and the temperature increase is presented for the optimum distribution on two heaters. The result shows that the outer wall temperature can be controlled by redistribution of heat sources. It is also concluded that the heat source closer to the condenser can carry more heat while maintaining lower temperatures at the outer wall.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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