Twin-screw kneader is an efficient polymer processing equipment. In this paper, the mixing performance of one novel intermeshing counter-rotating twin-screw kneader with different tip angles of the male rotor is simulated using the mesh superimposition technique (MST). Statistical analysis is carried out for the flow field using particle tracking technique, and distributive mixing performance is evaluated using the residence time distribution and segregation scale, while the dispersive mixing performance is estimated using the parameters such as shear rate, stretching rate and mixing index. The results show that the best distributive mixing performance is achieved when the tip angle is 0o, while the optimal dispersive mixing performance is obtained when the tip angle is 20o. The results in this paper provide a data basis for the selection of parameters and optimization of the performance for the screw rotors.
The goal of this study is the stability evaluation of a vacuum pump through modal test and rotor dynamics. Roots type vacuum pump, which is a dry vacuum pump, is necessary for the manufacturing process of the semiconductor and the display. Eigenvalue was solved by the finite-element method(FEM) using 2D and 3D models, then the modal test result was compared with the FEM result. According to the comparison, the analysis result using the 2D was more accurate than the 3D model. Therefore, rotor dynamics was performed by the 2D model. Campbell diagram and root-locus maps, which were calculated by complex-eigenvalue analysis, were used to evaluate the stability of the rotors of the vacuum pump. And displacement solved by unbalance response analysis was compared with the minimum clearance between two rotors of the vacuum pump. Thus, the vacuum pump is assumed operated under steady state through the evaluation of the rotor dynamics.
The objective of the experiment is to investigate the effect of microstructures of gray cast iron oil wear characteristics of automotive disc brakes. Six different gray cast iron rotors were manufactured by changing carbon equivalent and cooling rate. The change of DTV (disc thickness variation) before and after wear tests was measured to examine the wear properties according to the microstructures of gray iron discs since the DTV generation is caused by the circumferential uneven wear. Experimental results showed that the morphology of graphite flake and hardness in gray cast iron were crucially associated with the change of DTV. In particular, the DTV changes of rotor decrease when the length and area fraction of graphite flake in brake rotors increase and hardness of brake discs reduces.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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제3권3호
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pp.235-244
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2010
Recent studies on the moment whirl due to leakage flow in the back shroud clearance of hydro-turbine runners or centrifugal pump impellers are summarized. First, destabilizing effect of leakage flow is discussed for lateral vibrations using simplified models. Then it is extended to the case of whirling motion of an overhung rotor and the criterion for the instability is obtained. The fluid moment caused by a leakage clearance flow between a rotating disk and a stationary casing was obtained by model tests under whirling and precession motion of the disk. It is shown that the whirl moment always destabilizes the whirl motion of the overhung rotor while the precession moment destabilizes the precession only when the precession speed is less than half the rotor speed. Then vibration analyses considering both whirl and precession are made by using the hydrodynamic moments determined by the model tests. For larger overhung rotors, the whirl moment is more important and cause whirl instability at all rotor speed. On the other hand, for smaller overhung rotors, the precession moment is more important and cancels the destabilizing effect of the whirl moment.
Hassanzadeh, A. Reza;Yaakob, Omar bin;Ahmed, Yasser M.;Ismail, M. Arif
Wind and Structures
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제23권4호
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pp.301-311
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2016
The numerous benefits of Savonius turbine such as simple in structure, has appropriate self-start ability, relatively low operating velocity, water acceptance from any direction and low environmental impact have generated interests among researchers. However, it suffers from a lower efficiency compared to other types of water turbine. To improve its performance, parameters such flow pattern, pressure and velocity in different conditions must be analyzed. For this purpose, a detailed description on the flow field of various types of Savonius rotors is required. This article presents a numerical study on a nonlinear two-dimensional flow over a classic Savonius type rotor and a Benesh type rotor. In this experiment, sliding mesh was used for solving the motion of the bucket. The unsteady Reynolds averaged Navier-Stokes equations were solved for velocity and pressure coupling by using the SIMPLE (Semi-Implicit Method for Pressure linked Equations) algorithm. Other than that, the turbulence model using $k-{\varepsilon}$ standard obtained good results. This simulation demonstrated the method of the flow field characteristics, the behavior of velocity vectors and pressure distribution contours in and around the areas of the bucket.
A CFD analysis method is developed and applied for investigating the gas flow and the byproduct particle trajectory in Roots type vacuum pump. The internal fluid flow and thermal fields between the rotors and the housing of vacuum pump are analyzed by using the dynamic mesh, the numerical methods for unsteady 2-D Navier-Stokes equation and the standard k-$\varepsilon$ turbulence model of the Fluent code. Coupled with the flow simulation results, the particle trajectory of the byproduct flowing into the pump with gas stream is analyzed by using discrete phase modeling technique. The CFD analysis results show the pressure, the velocity and the temperature distributions in pump change abruptly due to the rotation of rotors, and back flows are produced due to the strong reverse pressure gradients at rotor/rotor and rotor/housing clearances. The predicted byproduct particle trajectory results also show the particles impinge on the clearance surfaces between the housing and the rotor of pump and then may form the deposit layer causing the failure of pump.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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제9권3호
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pp.59-63
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2008
A static load analysis of twin-screw kneaders is required not only for the dynamic analysis, but also because it is the basis of the stiffness and strength calculations that are essential for the design of bearings. In this paper, the static loads of twin-screw kneaders are analyzed, and a mathematical model of the force and torque moments is presented using a numerical integration method based on differential geometry theory. The calculations of the force and torque moments of the twin-screw kneader are given. The results show that the $M_x$ and $M_y$ components of the fluid resistance torque of the rotors change periodically in each rotation cycle, but the $M_z$ component remains constant. The axis forces $F_z$ in the female and male rotors are also constant. The static load calculated by the proposed method tends to be conservative compared to traditional methods. The proposed method not only meets the static load analysis requirements for twin-screw kneaders, but can also be used as a static load analysis method for screw pumps and screw compressors.
풍동에서 측정된 공력자료에는 풍동벽면의 영향으로 인하여 불가항력적인 오차가 포함되어 있다. 벽면영향이 없는 공력자료를 얻기 위해서는 이러한 원하지 않는 벽면효과를 제거 하여야 한다. 유선곡률 효과는 풍동벽면의 영향으로 유선의 곡률이 자유 흐름의 것과 다르기 때문에 발생한다. 고정익 항공기에 사용되고 있는 전통적인 유선곡률 효과를 보정방법인 Glauert의 보정방법은 회전익 항공기에 적용이 적절하지 않다. 본 논문에서는 로터에 적절한 후류모델을 사용하는 Heyson의 보정방법을 사용하여 로터축 기울어짐 각과 동압을 보정하였다. Heyson 보정방법의 결과를 Glauert 보정방법의 결과와 비교하였다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제39권10호
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pp.1023-1030
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2015
The purpose of this paper is to present the basic mathematical modeling of a hexacopter, which could be used to develop proper methods for stabilization and trajectory control. A hexacopter consists of six rotors with three pairs of counter-rotating fixed-pitch blades. This mechanism is an under-actuated, dynamically unstable, six-degrees-of-freedom system. The whole motion of this object consists of translational and rotational motion in three dimensions, where the translational motion is created by changing the direction and magnitude of the upward propeller thrust. The hexacopter is controlled by adjusting the angular velocities of the rotors, which are spun by electric motors. It is assumed to be a rigid body; thus, the differential equation of the hexacopter dynamics can be derived from the Newton-Euler equation. The Euler-angle parametrization of the three-dimensional rotations contains singular points in the coordinate space that can cause failure of both the dynamical model and control. In order to avoid singularities, the rotations of the hexacopter are parametrized in terms of quaternions. This choice has been made considering the linearity of the quaternion formulation and their stability and efficiency. Further, control simulation of a hexacopter applying cascaded-PID control is also presented in this paper.
A superconductor flywheel energy storage system (SFES) is an electro-mechanical battery which transforms electrical energy into mechanical energy for storage, and vice versa. Many aspects of the quasi-static behavior of flywheel rotors still need to be studied closely, and the rotors require a stable and highly efficient supporting system such as high temperature superconductor (HTS) bearings, which offer dynamic stability without the use of active control. Quasi-static properties of HTS bearings in the radial direction provide data to solve problems which may occur in a running system. Since stiffness in countering rotor vibration is the main parameter for designing an HTS bearing system, we investigated the quasi-static properties of the magnetic force between permanent magnets(PMs) and HTS bulks in the radial direction. We measured radial stiffness, and discovered that bearing stiffness varied greatly depending on the number of active HTS bulks. This is valuable data for predicting the change in stiffness during partial HTS bearing failure. The quasi-static test results are used for optimal design and performance prediction for the 100 kWh class superconductor bearing.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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