Porous media containing complex fluid passage have especially large surface area per unit volume. This study is aimed to identify the heat transfer characteristics of high-porosity metal foams in a horizontal channel. Experiment is performed under various heat flux, velocity and pore density. Nusselt number decreases with higher pore density. Metal foams shows higher heat transfer coefficients than pin-fin structure with the same porosity. This is due to the more complex flow passage and larger heat transfer area based on the structure of the metal foams. The analysis on the pin-fin structure may not be suitable to the metal foam structure but should be identified extensively through further study.
Acoustic pressure transmission coefficient and phase velocity are measured as the functions of water porosity and air porosity in sand sediment slabs with water- and air-filled pores. Pores in the sand sediment slab we modeled as the structure of circular cylindrical tube shape filled with water and air. The first kind(fast) wave and second kind (slow) wave, identified by Biot, in the solid and fluid mixed medium are affected by the presence of water and air pores. Acoustic characteristics of such porous medium in water are also theoretically investigated in terms of the modified Biot-Attenborough (MBA) model, which uses the separate treatment of viscosity effect and thermal effect in non-rigid porous medium with water- and air-filed pores. The information on the fast waves introduces new concepts of the generalized tortuosity factor and dynamic shape factor.
Kunlong Tian;Chao Zhao;Yi Zhou;Xingu Zhong;Xiong Peng;Qunyu Yang
Structural Engineering and Mechanics
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제91권1호
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pp.75-86
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2024
In this paper, the porous metal PM-35 is proposed as the filler material of filled thin-walled tubes (FTTs), and a series of experimental study is conducted to investigate the dynamic behavior and energy absorption performance of PM-35 filled thin-walled tubes under impact loading. Firstly, cylinder solid specimens of PM-35 steel are tested to investigate the impact mechanical behavior by using the Split Hopkinson pressure bar set (SHP); Secondly, the filled thin-walled tube specimens with different geometric parameters are designed and tested to investigate the feasibility of PM-35 steel applied in FTTs by the orthogonal test. According to the results of this research, it is concluded that PM-35 steel is with the excellent characteristics of high energy absorption capacity and low yield strength, which make it a potential filler material for FTTs. The micron-sizes pore structure of PM-35 is the main reason for the macroscopic mechanical behavior of PM-35 steel under impact loading, which makes the material to exhibit greater deformation when subjected to external forces and obviously improve the toughness of the material. In addition, PM-35 steel core-filled thin-wall tube has excellent energy absorption ability under high-speed impact, which shows great application potential in the anti-collision structure facilities of high-speed railway and maglev train. The parameter V0 is most sensitive to the energy absorption of FTT specimens under impact loading, and the sensitivity order of different variations to the energy absorption is loading speed V0>D/t>D/L. The loading efficiency of the FTT is affected by its different geometry, which is mainly determined by the sleeve material and the filling material, which are not sensitive to changes in loading speed V0, D/t and D/L parameters.
High strength cement hardened body was prepared by ordinary portland cement, silica-fume, super-plasticizer and the industrial by-product powder such as tailing, paper sludge ash and granulated slag. These raw materials were mixed and formed with w/c=0.18. The cement hardened body is cured in the autoclave at 18$0^{\circ}C$, 10atm. These admixtures made the compressive strength of all specimens develope by 170~230%. The highest compressive strength could be obtained by 236 MPa when mix composition was 14 wt% of silica-fume and 26 wt% of granulated slag. The compressive strength increased with decreasing the average pore size and the amount of the poe over the size of 50 nm by which the appearance of high compressive strength of the cement hardened body were mainly influenced. In the result, the hydration products were C-S-H, tobermorite and ettringite and it was realized that the reason why the cement hardened body became dense and revealed the higher strength was that those hydrates were formed inside of the pore and filled in it and the unhydrated materials played the role of an inner-filler.
As this study is an experiment for solving problem on the carbonation acceleration of high volume admixture concrete, the capillary pore getting filled up by saponification as cooking oil gets absorbed to the concrete surface in case of applying a cooking oil based coating agent to the concrete has been verified in the previous studies. Accordingly, this study has performed a comparative experiment on the cooking oil and the anticorrosive coating agent sold on the market while the result followed by this experiment has shown the fact of indicating similar carbonation penetration depth and porosity.
본 연구에서는 낮은 막 저항과 높은 수산화 이온 전도성을 가지는 세공 충진 이온교환막 제조법으로 연구하였다. 알칼리 내구성을 향상하기 위해 폴리 테트라 플로오 에틸렌 소재인 다공성 지지체를 사용하였고 세공에는 단량체 2-(dimethylamino)ethyl methacrylate (DMAEMA), vinylbenzyl chloride (VBC)를 이용하여 copolymer를 제조했다. 가교제는 divinylbenzene (DVB)를 사용하였고 가교제 함량별로 이온교환막을 제조하여 DMAEMA-DVB와 VBC-DMAEMA-DVB copolymer에서 가교제 함량이 미치는 영향에 관해 연구하였다. 그 결과, PTFE 소재 지지체를 이용하여 화학적 안정성이 향상했고 저압 UV 램프를 사용하여 낮은 온도에서 빠른 광중합이 가능하여 생산성을 높일 수 있는 장점이 있다. 음이온교환 막 연료전지에 요구되는 이온교환막의 물리적 및 화학적 안정성을 확인하기 위해서 인장강도와 내알칼리성 테스트를 진행하였다. 그 결과, 가교도가 증가할수록 인장강도 대략 40 MPa가 증가하였고, 최종적으로 이온전도도와 내알칼리성 테스트를 통해 가교제 함량이 증가할수록 알칼리 안정성이 증가하는 것을 확인하였다.
역전기투석(reverse electrodialysis, RED)은 해수와 담수의 농도 차로부터 에너지를 얻는 이온교환막을 이용한 전기막 공정이다. 해수와 담수에 포함된 다가 이온은 이온교환막의 고정 전하 그룹에 강하게 결합하여 높은 저항을 유발하며 uphill transport를 통해 개방회로 전압과 전력 밀도를 저하시킬 수 있다. 본 연구에서는 RED 응용을 위해 1가 이온 선택성 및 전기화학적 특성이 우수한 세공충진 음이온교환막(pore-filled anion-exchange membrane, PFAEM)을 제조하였다. 제조된 막의 1가 이온 선택성은 3.65였으며 동일 조건에서 1.27의 선택성을 갖는 상용막(ASE, Astom Corp.)보다 우수한 수준을 나타내었다. 또한 제조된 막은 ASE 대비 낮은 전기적 저항 등 우수한 전기화학적 특성을 나타내었다. 0.459 M NaCl/0.0510 M Na2SO4의 해수와 0.0153 M NaCl/0.0017 M Na2SO4의 담수 조건에서 RED 성능을 평가한 결과 제조된 막을 적용하여 1.80 W/m2의 최대 전력 밀도를 얻었으며 이는 ASE 막 대비 40.6% 향상된 출력 성능이었다.
Soils consist of an assemblage of particles with different sizes and shapes which form a skeleton whose voids are filled with water and air. Hence, soil behaviour must be analyzed by incorporating the effects of the transient flow of the pore-fluid through the voids, and therefore requires a two-phase continuum formulation for saturated porous media. The present paper presents briefly the Biot's basic theory of dynamics of saturated porous media with u-P formulation to determine the responses of pore fluid and soil skeleton during cyclic loading. Kelvin elements are attached to transmitting boundary. The Pastor-Zienkiewicz-Chan model has been used to describe the inelastic behavior of soils under isotropic cyclic loadings. Newmark-Beta method is employed to discretize the time domain. The response of fluid-saturated porous media which are subjected to time dependent loads has been simulated numerically to predict the liquefaction potential of a semi-infinite saturated sandy layer using finite-infinite elements. A settlement of 17.1 cm is observed at top surface. It is also noticed that liquefaction occurs at shallow depth. The mathematical advantage of the coupled finite element analysis is that the excess pore pressure and displacement can be evaluated simultaneously without using any empirical relationship.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제39권8호
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pp.838-842
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2015
The Li-air battery is a promising candidate for the most energy-dense electrochemical power source because it has 5 to 10 times greater energy storage capacity than that of Li-ion batteries. However, the Li-air cell performance falls short of the theoretical estimate, primarily because the discharge terminates well before the pore volume of the air electrode is completely filled with lithium oxides. Therefore, the structure of carbon used in the air electrode is a critical factor that affects the performance of Li-air batteries. In a previous study, we reported a new class of carbon nanomaterial, named carbon nanoballs (CNBs), consisting of highly mesoporous spheres. Structural characterization revealed that the synthesized CNBs have excellent a meso-macro hierarchical pore structure, with an average diameter greater than 10 nm and a total pore volume more than $1.00cm^3g^{-1}$. In this study, CNBs are applied in an actual Li-air battery to evaluate the electrochemical performance. The formation mechanism and electrochemical performance of the CNBs are discussed in detail.
The artificial aggregates with dense surface layer (shell) was fabricated and the dependence of water emission rate upon the shell structures was studied. The EAF dust containing many flux components and waste white clay with ignition loss of above 48% were used as for liquid phase and gas forming agents during a sintering process respectively. In addition, the shell structure was modified with various processes and the modification effect on water emission rate was analyzed. The pores under $10{\mu}m$ were found in the sintered artificial light aggregates and disappeared by incorporating to a bigger pore during re-sintering. The water emission rate in an initial step depended on a void content of aggregates filled in a bottle rather than a shell structure. But, after 7 days where the water emission of the aggregate with a shell is above 40%, the shell of aggregates suppressed the water emission. The core of aggregates was exposed and most shell was lost when crushed to smaller size so, the ability for suppressing water emission of the crushed aggregates decreased. The activation energy for the water emission was $3.46{\pm}0.25{\times}10^{-1}$J/mol for the most specimens showing that the activation energy is irrelevant to the pore size distribution and shell structure.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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