Murallidharan, Janani;Giustini, Giovanni;Sato, Yohei;Niceno, Bojan;Badalassi, Vittorio;Walker, Simon P.
Nuclear Engineering and Technology
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제48권4호
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pp.859-869
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2016
Component-scale modeling of boiling is predominantly based on the Eulerian-Eulerian two-fluid approach. Within this framework, wall boiling is accounted for via the Rensselaer Polytechnic Institute (RPI) model and, within this model, the bubble is characterized using three main parameters: departure diameter (D), nucleation site density (N), and departure frequency (f). Typically, the magnitudes of these three parameters are obtained from empirical correlations. However, in recent years, efforts have been directed toward mechanistic modeling of the boiling process. Of the three parameters mentioned above, the departure diameter (D) is least affected by the intrinsic uncertainties of the nucleate boiling process. This feature, along with its prominence within the RPI boiling model, has made it the primary candidate for mechanistic modeling ventures. Mechanistic modeling of D is mostly carried out through solving of force balance equations on the bubble. Forces incorporated in these equations are formulated as functions of the radius of the bubble and have been developed for, and applied to, low-pressure conditions only. Conversely, for high-pressure conditions, no mechanistic information is available regarding the growth rates of bubbles and the forces acting on them. In this study, we use direct numerical simulation coupled with an interface tracking method to simulate bubble growth under high (up to 45 bar) pressure, to obtain the kind of mechanistic information required for an RPI-type approach. In this study, we compare the resulting bubble growth rate curves with predictions made with existing experimental data.
본 연구는 기계적 품질계수 개념을 도입하여 온라인자료에 적합한 컨스펙터스 운영모형을 개발하기 위한 것이다. 온라인자료의 주제별 소장율, 이용율, 검색율 등 자료활용행태에 관한 정보를 토대로 주제별 기계적 품질계수를 산출한 후 이를 기존의 컨스펙터스의 주제별 집서수준에 반영하는 방식으로 운영할 것을 제안하였다. 그 결과 이용율이 높은 기술과학과 검색율이 높은 역사와 사회과학 등 주제의 집서수준을 대폭 상향조정하고 여타주제들은 현행유지 또는 하향조정 되어야 하는 것으로 나타났다.
The smart farm is recognized as a solution for future farmers having positive effects on the sustainability of the poultry industry. Intelligent microclimate control can be a key technology for broiler production which is extremely vulnerable to abnormal indoor air temperatures. Furthermore, better control of indoor microclimate can be achieved by accurate prediction of indoor air temperature. This study developed predictive models for internal air temperature in a mechanically-ventilated broiler house based on the data measured during three rearing periods, which were different in seasonal climate and ventilation operation. Three machine learning models and a mechanistic model based on thermal energy balance were used for the prediction. The results indicated that the all models gave good predictions for 1-minute future air temperature showing the coefficient of determination greater than 0.99 and the root-mean-square-error smaller than 0.306℃. However, for 1-hour future air temperature, only the mechanistic model showed good accuracy with the coefficient of determination of 0.934 and the root-mean-square-error of 0.841℃. Since the mechanistic model was based on the mathematical descriptions of the heat transfer processes that occurred in the broiler house, it showed better prediction performances compared to the black-box machine learning models. Therefore, it was proven to be useful for intelligent microclimate control which would be developed in future studies.
An improved mechanistic model was developed to predict a convective boiling critical heat flux (CHF) in the vertical round tubes with uniform heat fluxes. The CHF formula for subcooled and low quality boiling was derived from the local conservation equations of mass, energy and momentum, together with appropriate constitutive relations. The model is characterized by the momentum balance equation to determine the limiting transverse interchange of mass flux crossing the interface of wall bubbly layer and core by taking account of the convective shear effect due to the frictional drag on the wall-attached bubbles. Comparison between the present model predictions and experimental CHF data from several sources shows good agreement over a wide range of How conditions. The present model shows comparable prediction accuracy with the CHF look-up table of Groeneveld et al. Also the model correctly accounts for the effects of flow variables as well as geometry parameters.
The released hydrogen can be ignited even with weak ignition sources. This emphasizes the importance of the hydrogen flammability evaluation to prevent catastrophic failure in hydrogen related facilities including a nuclear power plant. Historically numerous attempts have been made to determine the flammability limit of hydrogen mixtures including several diluents. However, no analytical model has been developed to accurately predict the limit concentration for mixtures containing radiating gases. In this study, the effect of H2O and CO2 on flammability limit was investigated through a numerical simulation of lean limit hydrogen flames. The previous flammability limit model was improved based on the mechanistic investigation, with which the amount of indirect radiation heat loss could be estimated by the optically thin approximation. As a result, the sharp increase in limit concentration by H2O could be explained by high thermal diffusivity and radiation rate. Despite the high radiation rate, however, CO2 with the lower thermal diffusivity than the threshold cannot produce a noticeable increase in heat loss and ultimately limit concentration. We concluded that the proposed mechanistic analysis successfully explained the experimental results even including radiating gases. The accuracy of the improved model was verified through several flammability experiments for H2-air-diluent.
Rahmani, Mohammad;Kim, Yong-Rak;Park, Yong Boo;Jung, Jong Suk
토지주택연구
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제11권2호
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pp.95-104
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2020
This study aims to explore a purely mechanistic pavement analysis approach where viscoelasticity and fracture of asphalt mixtures are considered to accurately predict deformation and damage behavior of flexible pavements. To do so, the viscoelastic and fracture properties of designated pavement materials are obtained through experiments and a fully mechanistic damage analysis is carried out using a finite element method (FEM). While modeling crack development can be done in various ways, this study uses the cohesive zone approach, which is a well-known fracture mechanics approach to efficiently model crack initiation and propagation. Different pavement configurations and traffic loads are considered based on three main functional classes of roads suggested by FHWA i.e., arterial, collector and local. For each road type, three different material combinations for asphalt concrete (AC) and base layers are considered to study damage behavior of pavement. A concept of the approach is presented and a case study where three different material combinations for AC and base layers are considered is exemplified to investigate progressive damage behavior of pavements when mixture properties and layer configurations were altered. Overall, it can be concluded that mechanistic pavement modeling attempted in this study could differentiate the performance of pavement sections due to varying design inputs. The promising results, although limited yet to be considered a fully practical method, infer that a few mixture tests can be integrated with the finite element modeling of the mixture tests and subsequent structural modeling of pavements to better design mixtures and pavements in a purely mechanistic manner.
Interfacial pressure jump terms based on the physics of phasic interface and bubble dynamics are introduced into the momentum equations of the two-fluid model for bubbly flow. The pressure discontinuity across the phasic interface due to the surface tension force is expressed as the function of fluid bulk moduli and bubble radius. The consequence is that we obtain from the system of equations the real eigenvalues representing the void-fraction propagation speed and the pressure wave speed in terms of the bubble diameter. Inversely, we obtain an analytic closure relation for the radius of bubbles in the bubbly flow by using the kinematic wave speed given empirically in the literature. It is remarkable to see that the present mechanistic model using this practical bubble radius can indeed represent both the mathematical well-posedness and the physical wave speeds in the bubbly flow.
A mechanistic model is developed to predict the thrust force and cutting torque of drilling process including wear. A mechanistic oblique cutting force model is used to develop the drilling force model. The cutting lips are divided into small elements and elemental forces are calculated by multiplying the specific cutting pressure with the elemental chip area. The specific cutting pressure is a function of chip thickness, cutting velocity, rake angle and wear. The total forces are then computed by summing the elemental forces. Measured cutting forces are in good agreement with the simulated cutting forces.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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제7권3호
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pp.8-13
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2006
Plunge milling process is used for machining hole and is widely used in aerospace, automobile, and die/mold industries. The cutter is fed in the direction of spindle axis which has the highest structural rigidity. The kinematics of plunge milling differs from the traditional turning and milling in aspect of tool engagement and chip generation. This paper proposes the mechanistic cutting force model for plunge milling. Uncut chip thickness is calculated using the present cutter edge position and the previous cutter edge position. Instantaneous cutting force coefficients, which depend only on instantaneous uncut chip thickness, are derived based on the mechanistic approach. The developed cutting force model is verified through comparison of the predicted and the measured cutting forces.
In this paper. a mechanistic model is first constructed to predict three-dimensional cutting forces, and the uncut chip th thickness is calculated by following the movements of the position of the center of a cutter, which varies with the nominal feed, cutter deflection and runout. For general implementation to a real machining, this paper presents the method that determines constant cutting force coefficients, irrespective of the cutting conditions or cutter rotation angles. In addition, this study presents the approach which estimates runout-related parameters. the runout offset and its location angle, using only one measurement of cutting forces. For more accurate cutting force predictions, the size effect has to be considered in the cutting force model. In this paper, two approximate methods are suggested since the strict approach is practically impossible due to a measurement problem. The size effect is individually considered for narrow and wide cuts.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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