한국전산유체공학회 2003년도 The Fifth Asian Computational Fluid Dynamics Conference
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pp.160-161
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2003
Thermocapillary convection is a surface tension driven flow due to a temperature gradient along an interface. It occurs during a crystal-growth process and therefore understanding the convection is important to material processing in microgravity. Although modelling of the float-zone crystal-growth process has been of interest for a few decades, most studies of liquid bridges assumed non-deformable flat surfaces. In reality, the surface profile, g(t,z), is unknown and should be obtained as a solution to the coupled transport equations along with the surface force balance. Here we report on a numerical study of axisymmetric thermocapillary convection in liquid bridges with deformable surfaces. The interface is determined as part of the complete solution. The influence of the capillary number (Ca), Reynolds number (Re), Prandtl number (Pr) and aspect ratio(Ar) on the dynamics is explored.
Stabilization mechanism of lifted flame in the near field of coflow jets has been investigated experimentally and numerically for methane fuel diluted with nitrogen. Lifted flames were observed only in the near field of coflow jets until blowout occurred in the normal gravity condition. To elucidate the stabilization mechanism for the stationary lifted flames in the near field of coflow jets for the diluted methane having the Schmidt number smaller than unity, the behaviors of the stationary lifted flame in microgravity and unsteady propagation phenomena were investigated numerically at various conditions of jet velocity. It has been founded that the buoyancy plays an important role for flame stabilization of lifted flame in normal gravity and the stabilization mechanism is due to the significant variation of the propagation speed of lifted flame edge compared to the local flow velocity at the edge.
An apparatus capable of melting and solidifying various materials containerlessly in high vacuum via electrostatic levitation (ESL) has been developed for finding materials with new or improved properties and further building a database for processing materials in microgravity. Containerless solidification of semiconductors, metals, and alloys such as Si, Zr, Nb, Mo, $V_3Si$, and boron carbides has been carried out to test how various materials at how high temperatures can be processed by ESL. The materials in levitation became spherical at melting by their own surface tensions which were ideal for measuring intrinsic thermophysical properties of materials in the liquid state. Multiple cycles of melting and cooling were reproducibly repeated and radiative cooling curves were recorded.
Most space-related life science programs are expensive and time-consuming, requiring international cooperation and resources with trans-disciplinary expertise. A comprehensive future program in "life sciences in space" needs, therefore, well-defined research goals and strategies as well as a sound ground-based program. The first half of this review will describe four key aspects such as the environment in space, previous accomplishments in space (primarily focusing on amphibian embryogenesis), available resources, and recent advances in bioinformatics and biotechnology, whose clear understanding is imperative for defining future directions. The second half of this review will focus on a broad range of interdisciplinary research opportunities currently supported by the National Aeronautics and Space Administration (NASA), National Institute of Health (NIH), and National Science Foundation (NSF). By listing numerous research topics such as alterations in a diffusion-limited metabolic process, bone loss and skeletal) muscle weakness of astronauts, behavioral and cognitive ability in space, life in extreme environment, etc., we will attempt to suggest future opportunities.
Astronauts are constantly exposed to space radiation at a low-dose rate during long-tenn stays in space. Therefore, it is important to determine correctly the biological effects of space radiation on human health. Space radiations contain various kinds of different energy particles, especially high linear energy transfer (LET) particles. Therefore, we have to study the relative biological effectiveness (RBE) of space radiation under microgravity environment which may change RBE from a stress for cells. Furthermore, the research about space radiation might give us useful information about birth and evolution of life on the earth. We also can realize the importance of preventing the ozone layer from depletion by use of exposure equipment to sunlight at International Space Station (ISS).
In commemoration of Vol. 30, Issue 1, our journal prepares four review articles and two original papers. The first review article provides guidelines for medical treatment for emergencies in an aircraft furing flight. This guideline addresses the resources and medical equipment available to physicians on board, common medical conditions, how to deal with them, including legal issues. The second review article covers historically meaningful animals that have contributed to aerospace research and the role of a veterinarian. The third one describes cardiovascular, musculoskeletal, and vestibular physiological effects of microgravity on the human body. As we are about to enter an aging society, the fourth review article introduces guidelines for safe overseas travel for senior passengers. The role of the aviation medical examiner is to maintain aircrew's health and to help them work long and healthy. In this regard, Choi et al. analyzed the physical examination data and sick leave data of an airline. Han et al. investigated the aerospace medical examination data of the Republic of Korea and suggested a solution to some common health problems of the crew.
Jannatun Nawer;Takehiko Ishikawa;Hirohisa Oda;Chihiro Koyama;Douglas M. Matson
Journal of Astronomy and Space Sciences
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제40권3호
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pp.93-100
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2023
A study of uncertainty analysis was conducted on four key thermophysical properties of molten Platinum using a noncontacting levitation technique. More specifically, this work demonstrates a detailed reporting of the uncertainties associated with the density, volumetric thermal expansion coefficient, surface tension and viscosity measurements at higher temperatures for a widely used refractory metal, Platinum using electrostatic levitation (ESL). The microgravity experiments were conducted using JAXA's Electrostatic Levitation Furnace (ELF) facility on the International Space Station and the terrestrial experiments were conducted using NASA's Marshal Space Flight Center's ESL facility. The performance of these two facilities were then quantified based on the measurement precision and accuracy using the metrological International Standards Organization's Guide to the Expression of Uncertainty Measurement (GUM) principles.
The paper presents a hardware-in-the-loop (HIL) system designed for satellite movement testing in the microgravity environment on the ground with two industrial robots. Especially, the paper deals with the contact between satellites during rendezvous and docking simulations of satellites using a robotic HILS system. For this purpose, the admittance control method plays a core role in preventing damage to the satellite or robot from contact force between satellites. The coordinate frames are transformed into the mass center of the satellite and the admittance control at the level of exponential coordinates is adopted to actively use the properties of Lie groups related to tracking errors. These methods effectively mitigate the risk of robot damage during inter-satellite contact and ensure efficient tracking performance of satellite movements.
국내 지반침하의 주요 원인 중의 하나인 석회암 공동에 대한 조사는 단순한 지반침하 원인의 규명 이외에 지반 침하 지역 또는 예상지역의 보강 설계 및 사후 관리에 이르기까지 폭넓은 지반 정보를 제공하는 역할을 수행한다는 측면에서 매우 중요하다고 할 수 있다. 지반침하지역 공동탐지에 유용하게 사용되는 물리탐사기법으로 한 종류의 지반 물성을 이용하는 단위 물리탐사기술보다는 여러 가지 물성의 지하를 조명하는 복합 물리탐사기술에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 지반침하조사 시 지하공동 탐지를 위한 복합 물리탐사 시스템 구축의 일환으로 전라남도 무안군 무안읍 용월리에 과거 석회암 공동에 의한 지반침하 경력이 있는 지역을 현장 실험장으로 이용하여 다양한 종류의 물리탐사를 실시하였다. 그 중 전기비저항탐사, 전자탐사 그리고 고정밀 중력탐사 결과로부터 지하 공동의 위치 및 분포를 추정 해석하고, 시추조사 결과와 비교함으로서 단위 물리탐사 기술의 공동탐지 적용성에 대하여 고찰하였다. 시추조사결과, 실험장 지역 기반암내 공동은 대부분 지하수 또는 물로 포화된 점토로 채워져 있어 주위 기반암에 비하여 매우 낮은 전기비저항 및 밀도를 가지며, 넓은 지역에 걸쳐 망구조로 분포하고 있는 것으로 해석된다. 실험장에 적용한 전기비저항, 전자 및 고정밀 중력 탐사 결과, 저비저항대와 음의 중력 이상대 분포 지역이 시추 조사에서 확인된 지하 공동의 분포 위치와 상당 부분 일치함을 보여 이들 각 탐사법들이 지하 공동 분포 파악에 효과적임이 입증되었다. 또한 개별 탐사 기법 해석과 아울러 각종 탐사결과를 종합함으로써 보다 정확한 지하공동의 분포 해석이 가능하였으며, 특히 국내에서의 사용이 미비하였던 고정밀 중력탐사기법이 지하공동 탐지에 매우 유용함을 확인하였다.
본고에서는 우주에서 장기간에 걸쳐 임무를 수행하는 인간의 생명지원을 목적으로 CELSS를 이용한 식물생산, 물과 공기의 정화 및 재생, 폐기물 처리 등을 위한 공학적 접근을 검토하였다. 이러한 공학적 접근에는 미소중력 또는 저압과 같은 우주 환경에 적용 가능한 폐쇄형 식물생산 시스템, 물질 순환, 물의 재생, 폐기물의 처리, 미량 유해가스의 제거, 조명, 배양액의 공급 등이 포함된다. 우주에서 재배 가능한 작물의 선택 기준으로 높은 생산성, 식용성, 소화성, 조리성, 자동화 가능성, 짧은 줄기, 높은 증산속도 등이 제기되고 있다. 화성 표면에서의 낮은 압력은 작물 생산용 온실을 설계할 때 주요 장애물에 해당한다. 때문에 저압하에서 식물 재배가 가능한 팽창식 온실의 개발에 관심이 집중되고 있다. 팽창식 온실의 구조, 내부 압력, 자재, 조명 방식, 방사선 차폐 등은 주요 설계 인자에 해당한다. 팽창식 온실 내의 낮은 압력은 구조물의 질량과 가스의 누출속도를 줄일 수 있다. 저압 조건에서는 증산속도가 급격하게 증가하여 식물의 수분요구도가 높게 나타난다. 증산 또는 수경재배시스템으로부터의 증발에 의해서 수분이 대기 중으로 방출될 때 증기압이 증가한다. 저압 조건에 있는 폐쇄계에서는 증기압의 변화가 전체 압력에 커다란 영향을 미친다. 그러므로 저압 조건의 수경재배시스템은 누수로 인하여 기화되는 수분 손실을 줄이기 위해서 고도로 밀폐되어야 한다. 또한 저압으로 유지되는 온실내의 상대습도를 높게 유지할 수 있는 환경제어 기술이 개발되어야 한다. 향후 폐쇄생태계 생명유지 시스템의 핵심 기술은 우주뿐만 아니라 지구상의 사막, 극지방 또는 해저와 같은 열악한 환경 조건에서도 생명 지원을 가능케 할 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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