The interdisciplinary research area of small scale energy harvesting has attracted tremendous interests in the past decades, with a goal of ultimately realizing self-powered electronic systems. Among the various available ambient energy sources which can be converted into electricity, wind energy is a most promising and ubiquitous source in both outdoor and indoor environments. Significant research outcomes have been produced on small scale wind energy harvesting in the literature, mostly based on piezoelectric conversion. Especially, modeling methods of wind energy harvesting techniques plays a greatly important role in accurate performance evaluations as well as efficient parameter optimizations. The purpose of this paper is to present a guideline on the modeling methods of small-scale wind energy harvesters. The mechanisms and characteristics of different types of aeroelastic instabilities are presented first, including the vortex-induced vibration, galloping, flutter, wake galloping and turbulence-induced vibration. Next, the modeling methods are reviewed in detail, which are classified into three categories: the mathematical modeling method, the equivalent circuit modeling method, and the computational fluid dynamics (CFD) method. This paper aims to provide useful guidance to researchers from various disciplines when they want to develop and model a multi-way coupled wind piezoelectric energy harvester.
초소형 스마트탄의 개발을 위해 초소형 추진기관을 설계하고 그레인은 내부 형상의 제작 용이성을 고려하여 열가소성 추진제로 제작하였다. 추진기관의 성능분석을 위해 지상연소시험과 내탄도 해석이 수행되었다. 그리고 사수와 추진기관 간 안전거리 설계에 대한 기초자료를 획득하기 위하여 수치해석을 수행하였으며, 배기가스의 온도분포는 수치해석과 IR 카메라의 측정결과를 비교하여 분석되었다.
In this study, SMG(Smart Material with Grease) was developed, which was improved the precipitation minute particle in grease during long term standstill. Also, small-sized cylinder damper equipped with an electromagnet in a piston was developed for using a performance evaluation of the damper with SMG and the dynamic load test, and damping force using Power model and Bingham model was derived in order to compare to the result of that of the damper. The data obtained from the dynamic load test were analyzed and plotted, and then a dynamic range was calculated to evaluate the usability of the damper with SMG. The performance of the damper with SMG was compared to the damping forse derived from the Power and Bingham model. The result of this evaluation shown that the usability of SMG damper was demonstrated by this test as a semi-active controlling equipment of small-sized damper.
In this study, vibration characteristics of offshore wind turbine tower (WTT) with gravity-based foundation (GBF) are identified from dynamic responses under wave-induced excitations. The following approaches are implemented to achieve the objective. Firstly, the operational modal analysis methods such as frequency domain decomposition (FDD) and stochastic subspace identification (SSI) are selected to estimate modal parameters from output-only dynamic responses. Secondly, a GBF WTT model composed of superstructure, substructure and foundation is simulated as a case study by using a structural analysis program, MIDAS FEA. Thirdly, wave pressures acting on the WTT structure are established by nonlinear regular waves which are simulated from a computational fluid software, Flow 3D. Wave-induced acceleration responses of the target structure are analyzed by applying the simulated wave pressures to the GBF WTT model. Finally, modal parameters such as natural frequencies and mode shapes are estimated from the output-only acceleration responses and compared with the results from free vibration analysis. The effect of wave height and period on modal parameter extraction is also investigated for the mode identification of the GBF WTT.
This paper presents the basic research for the design and fabrication of a 3D-printed load cell made of NCPC (nano-carbon piezo-resistive composite). We designed a structure that can resonate at a low frequency range of about 5-6 Hz with ANSYS using sensitivity analysis and a response surface method. The design was verified by fabricating the device with a low-quality commercial 3D printer and ABS filament. We conducted a feasibility test for a commercial sensor using 1000 cyclic load tests at 0.3 Hz in a material testing system. A manufacturing process for the 3D printer filament based on the NCPC was also developed using the nano-composite process.
Low fertility rates and increased life expectancy further exacerbate the process of an aging society. This is also reflected in the gradual increase in the proportion of vulnerable groups in the social population. The demand for improved mobility among vulnerable groups such as the elderly or the disabled has greatly driven the growth of the electric-assisted mobility device market. However, such mobile devices generally require a certain operating capability, which limits the range of vulnerable groups who can use the device and increases the cost of learning. Therefore, autonomous driving technology needs to be introduced to make mobility easier for a wider range of vulnerable groups to meet their needs of work and leisure in different environments. This study uses mini PC Odyssey, Velodyne Lidar VLP-16, electronic device and Linux-based ROS program to realize the functions of working environment recognition, simultaneous localization, map generation and navigation of electric powered mobile devices for vulnerable groups. This autonomous driving mobility device is expected to be of great help to the vulnerable who lack the immediate response in dangerous situations.
International journal of advanced smart convergence
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제11권2호
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pp.194-204
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2022
This study is a one-group pretest-posttest design to evaluate the effect of problem-based learning (PBL) for patient safety on self-leadership, patient safety competencies, and reflective thinking of nursing students. The research was conducted from March 2 to April 15, 2022, in which 57 nursing students participated. PBL for patient safety was examined in a total of 8 sessions in the order of motivation, problem identification, task performance planning, problem-solving methods, summary and solution, presentation, and evaluation. The following topics of patient safety were selected for each team: nursing records, high-alert medication, medication error and intravenous fluid regulation, blood transfusion care, fall, bedsore, infection control, and pain management. We provided feedback on the learning process and outcomes of nursing students. According to the results, self-leadership showed a statistically significant improvement in self-expectations (t=2.60, p=0.01), goal setting (t=2.84, p<0.01), self-reward (t=3.32, p<0.01), and self-criticism (t=2.32, p=0.02). Patient safety competencies showed a statistically significant improvement in patient safety knowledge (t=13.05, p<0.001) and patient safety skills (t=4.87, p<0.001) but not in reflective thinking. The results prove that PBL for patient safety is an effective teaching-learning strategy to improve self-leadership and patient safety competencies. Future studies must develop and validate specific and long-term teaching-learning methods to improve reflective thinking.
The agricultural tractor ROPS test method according to OECD code 4 is a test to assess whether the driver's safety area can be secured when a tractor overturns, and reliability should be ensured. In this study, a model formula and procedure for calculating measurement uncertainty expressing reliability in the field of agricultural machinery testing were established according to the ISO/IEC Guide 98-3:2008. The characteristics of the ROPS test device were assessed and repeated tests were performed, and the were used as factors to calculate the measurement uncertainty. As a result of repeated tests, the accuracy was higher than 1.9 % in all load directions; thus, they were, applied to calculate the type A standard uncertainty. The final expanded uncertainty was calculated within the range of less than ± 7.76 kN of force and ± 6.96 mm of deformation in all load directions.
A theoretical method is developed to analyze the free vibration of an elastic annular plate in contact with an ideal liquid. The displacement potential functions of the contained liquid are expressed as a combination of the Bessel functions that satisfy the Laplace equation and the liquid boundary conditions. The compatibility condition along the interface between the annular plate and the contained liquid is taken into account to consider the fluid-structure coupling. The dynamic displacement of the wet annular plate is assumed to be a combination of dry eigenfunctions, allowing for prediction of the natural frequencies using the Rayleigh-Ritz method. The study investigates the effect of radial liquid boundary conditions on the natural frequencies of the wet annular plate, considering four types of liquid bounding: outer container bounded, outer and inner bounded, inner bounded, and radially unbounded. The proposed theoretical method is validated by comparing the predicted wet natural frequencies with those obtained from finite element analysis, showing excellent accuracy. The results indicate that the radial liquid bounding effect on the natural frequencies is negligible for the axisymmetric vibrational mode, but relatively significant for the mode with one nodal diameter (n =1) and no nodal circle (m' = 0). Furthermore, the study reveals that the wet natural frequencies are the largest for the plate with an inner bounded cylinder among the radial liquid boundary cases, regardless of the vibration mode.
스마트 컨테이너 제어를 위해서는 컨테이너 내부에 센서가 필요하나, 센서의 개수가 증가하면 비용 및 시스템 부하가 증가한다. 본 연구에서는 CFD(Computational Fluid Dynamics)를 이용하여 얻은 컨테이너 내부 온도 데이터와 센서 위치 최적화 알고리즘을 이용하여 컨테이너 내부 모니터링을 위한 최적의 센서 위치 결정 방법론을 제시한다. CFD 상용 SW로 컨테이너 내·외부 상황을 가정하여 내부 온도 데이터를 추출하고, 이를 바탕으로 내부 상태를 대표하는 공간들을 구분한다. 컨테이너 내벽에 부착된 센서가 탐지할 수 있는 능력을 탐지 거리 및 각도의 수식들로 나타내어 각 수식을 조합하여 센서의 탐지 능력을 수치화하고, 이 수치에 따라 균등하게 분포된 센서 위치 후보군 중, 선별된 공간을 탐지하는 센서 위치를 최적화하여 효율적인 컨테이너 제어를 위한 여건을 마련한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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