This paper presents a physically based technique for simulating complex multiphase fluids. This work is motivated by the "stable fluids" method developed by Stam to handle gaseous fluids. We extend this technique to water, which calls for the development of methods for modeling multiphase fluids and suppressing dissipation. We construct a multiphase fluid formulation by combining the Navier-Stokes equations with the level set method. By adopting constrained interpolation profile (CIP)-based advection, we reduce the numerical dissipation and diffusion significantly. We further reduce the dissipation by converting potential1y dissipative cel1s into droplets or bubbles that undergo Lagrangian motion. Due to the multiphase formulation, the proposed method properly simulates the interaction of water with surrounding air, instead of simulating water in a void space. Moreover, the introduction of the non-dissipative technique means that, in contrast to previous methods, the simulated water does not unnecessarily lose mass and its motion is not damped to an unphysical extent. Experiments showed that the proposed method is stable and runs fast. It is demonstrated that two-dimensional simulation runs in real-time.
This paper presents an electromagnetically driven microrobot for the enhancement of mixing performance in high viscous liquid media such as blood and bone marrow. First, an electromagnetic system was fabricated, and the magnetic flux density generated from the system was compared with the theoretical value. Second, the reciprocating motion of the microrobot was demonstrated in microchannel using electromagnetic system. As a proof of concept, the mixing performance by the electromagnetically driven microrobot in high viscous liquid was investigated using safranin solution. As a result, it was completely mixed within 140 s with the reciprocating motion of the microrobot while it took 1680 s for natural diffusion. In addition, the mixing efficiency was quantitatively evaluated through a mixing index obtained by an image analysis. The proposed method provides not only wireless actuation of a microrobot with a simple design but also high mixing performance in variety of high viscous liquid media.
To efficiently demonstrate the molecular motion, physical properties, and mechanical properties of polycarbonates, we studied the differences between bisphenol-A polycarbonate(BPA-PC) and tetramethyl bisphenol-A-polycarbonate(TMBPA-PC) using molecular modeling techniques. To investigate the conformations of BPA-PC and TMBPA-PC and the effect of the conformation on mechanical properties, we performed conformational energy calculation, molecular dynamics calculation, and stress-strain curves based on molecular mechanics method. From the result obtained from conformational energy calculations of each segment, the molecular motions of the carbonate and the phenylene group in BPA-PC were seen to be more vigorous and have lower restriction to mobility than those in TMBPA-PC, respectively. In addition, from the results of radial distribution function, velocity autocorrelation function, and power spectrum, BPA-PC appeared to have higher diffusion constant than TMBPA-PC and is easier to have various conformations because of the less severe restrictions in molecular motion. The result of stress-strain calculation for TMBPA-PC seemed to be in accordance with the experimental value of strain-to-failure ∼4%. From these results of conformational energy calculations of segments, molecular dynamics, and mechanical properties, it can be concluded that TMBPA-PC has higher modulus and brittleness than BPA-PC because the former has no efficient relaxation mode against the external deformations.
The dispersion in the oscillatory flow generated by gravitational waves above the spatially periodic repples is studied. The steady parts of equations describing the orbit of the passive particle in a two dimensional field are assumed to be simply trigonometric functions. From the view point of nonlinear dynamics, the motion of the particle is chaotic under externally time-periodic perturbations which come from the wave motion. Two cases considered here are; (i) shallow water, and (ii) deep water approximation.
Moon, Jinho;Park, Jang Guen;Kang, Munhu;Jung, Sung-Hee
Journal of Radiation Industry
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v.9
no.3
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pp.131-135
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2015
The flow characteristics of fluid were measured using radioactive tracer in pilot scale digester with tray motion mixer. In consideration of the detection volume of the detector and the size of the digester, 20 detectors were installed in the digester. The radioactive tracer eluted 8 mCi of $^{68}Ga$ from $^{68}Ge/^{68}Ga$ generator was injected into the digester bottom. After radiotracer injection, the flow pattern was measured on the basis of the initial movement of the tracer until its diffusion completely. Most of tracer moved to the wall along the bottom of the digester, and then rose along the wall. The other tracer moved up along the mixer, and then moved to the wall direction along the surface.
Choi, Seung Ok;Lee, Jin Hee;Kim, Sang Chun;Nam, Ki Dae
Applied Chemistry for Engineering
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v.10
no.1
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pp.112-117
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1999
The pulsed field gradient NMR method has been used to determine self-diffusion coefficients in ternary N-alkyl-N, N-dimethylamine oxide/hydrocarbon/$D_2O$ system. For n = 12, 14, 16 and n' = 8, 10, 12, 14, 16, in the micellar phase, diffusion is chiefly governed by the hydrodynamic transport of micelles, supplemented by an exchange of solubilized hydrocarbon upon micellar collisions. This investgation is performed by variations in both the surfactant alkyl chain length and in the size of the hydrocarbon molecules. In cubic phases, the solvent still exhibits values of the diffusion coefficients which are typical for motion in a continuous water phase, with the microemulsion droplets acting as obstacle. Mobilities of the surfactant in the gel state were low and have been determined only for the surfactant($C_{12}DMAO$) with the shortest alkyl chain length. Exchange of hydrocarbon between micellar entities in the gel was found to be occured by a hopping process, the associated rate decreased with alkyl chain length of the surfactant.
As for the battery package method, a prismatic package method is preferred for stability reasons, but it is rapidly expanding due to the stability verification of a pouch type package. The pouch type using the lamination process has an advantage of high battery energy density because it can reduce space waste, but has a disadvantage of low productivity. Therefore, in this paper, by extracting edge detection algorithm precision, pattern algorithm precision, and motion controller recall rate by improving backlight lighting fixtures to minimize light diffusion, securing standards for stereo camera position relationship displacement monitoring, and securing standards for lens release monitoring. We propose to implement a system that ensures accuracy and reliability in positioning. As a result of the experiment, the proposed system shows an average error range of 0.032mm for edge detection, 0.02mm for pattern algorithm, and 0.014mm for motion controller, thus ensuring the accuracy and reliability of the positioning mechanism.
Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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v.9
no.2
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pp.29-43
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2005
We consider a surface reconstruction problem from geometrical points (i.e., points given without any order) distributed on a series of smooth parallel cross sections in ${\mathbb{R}}^3$. To solve the problem, we utilize the natural points ordering method in ${\mathbb{R}}^2$, described in [18], which is a method of reconstructing a curve from a set of sample points and is based on the concept of diffusion motions of a small object from one point to the other point. With only the information of the positions of these geometrical points, we construct an acceptable surface consisting of triangular facets using a heuristic algorithm to link a pair of parallel cross-sections constructed via the natural points ordering method. We show numerical simulations for the proposed algorithm with some sets of sample points.
A generalization of an earlier diffusion model for system subject to continuous wear is presented. It is assumed that the state of the system is modelled by Brownian motion with negative drift and an absorbing barrier at the origin. A repairman arrives according to a stationary renewal process and increases the state of the system by a random amount if the state does not exceed a threshold. Various properties of this model are investigated including the distribution of the state of the system at time t, the first passage time to state 0 and the probability that the state of the system exceeds a certain level throughout a specified interval.
This study was implemented to find an optimal model for wastewater treatment processes using PHOENICS(Parabolic, hyperbolic or Elliptic Numerical Integration Code Series) and ASM(Activated Sludge Model). PHOENICS is a general software based upon the laws of physics and chemistry which govern the motion of fluids, the stresses and strains in solids, heat flow, diffusion, and chemical reaction. The wastewater flow and removal efficiency of particle in two phase system of a grit chamber in wastewater treatment plant were analyzed to inquire the predictive aspect of the operational model. ASM was developed for a biokinetic model based upon material balance in complex activated sludge systems, which can demonstrate dynamic and spatial behavior of biological treatment system. This model was applied to aeration tank and settling chamber in Choonchun city, and the modeling result shows dynamic transport in aeration tank. PHOENCS and ASM could be contributed for the optimal operation of wastewater treatment plant.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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