This paper is concerned with a simulation-based process design for the tension levelling of metallic strips based on the elasto-plastic finite element analysis with reduced integration and hourglass control. The tension levelling process is performed to elongate the strip plastically in combination of tensile and bending strain by a controlled manner so that all longitudinal fibers in the strip have an approximately equal amount of length and undesirable strip shapes are corrected to the flat shape. The analysis deals with a method for calculating the quantitative level of the curl to investigate the roll arrangements and intermesh suitable to elimination of the curl. The analysis provides the information about the intermesh effect on the amount, the tension effect and distribution of the strain as well as the stress in order to determine the amount of elongation for correction of the irregular shape. The desired elongation is referred to determine the number of work rolls and the value of tension. Especially, the analysis investigates tile effect of the mesh size in the non-steady state finite element analysis on the amount and distribution of the strain.
The effects of anode, cathode, and cooling channels for a Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) on flow fields have been investigated numerically. Continuous open-faced fluid flow channels formed in the surface of the bipolar plates traverse the central area of the plate surface in a plurality of passes such as a serpentine manner. The pressure distributions and velocity profiles of the hydrogen, air and water channels on bipolar plates of the PEMFC are analyzed using a two-dimensional simulation. The conservation equations of mass, momentum, and energy in the three-dimensional flow solver are modified to include electro-chemical characteristics of the fuel cell. In our three-dimensional numerical simulations, the operation of electro-chemical in Membrane Electrolyte Assembly (MEA) is assumed to be steady-state, involving multi-species. Supplied gases are consumed by chemical reaction. The distributions of oxygen and hydrogen concentration with constant humidity are calculated. The concentration of hydrogen is the highest at the center region of the active area, while the concentration of oxygen is the highest at the inlet region. The flow and thermal profiles are evaluated to determine the flow patterns of gas supplied and cooling plates for an optimal fuel cell stack design.
본고에서는 type B 독립구형 MRV 방식 LNG탱크의 극저온에 대한 구조안전성 평가기법을 연구 하였다. 여기에는 다음과 같은 3가지의 검토과정이 포함된다. 1) 탱크판을 관통하는 균열의 진전과정에서 누설되는 LNG의 양을 추정하고, 이에 따른 선체구조의 안전성을 보장하기 위하여 2차방벽의 설치범위를 결정한다. 2) 구형 LNG탱크시스템에 대한 정상상태 열전달해석 모형을 이용하여 화물창 및 스커트에 대한 온도분포해석을 수행하였다. 3) (2)항의 해석결과 가장 급격한 온도변화를 보이는 탱크와 스커트시스템의 연결부에 대한 열응력의 분포를 해석하였다.
Room acoustic properties of coupled rooms connected by an aperture has been analyzed using statistical acoustic model based on the diffused sound field assumption, which has limitation in dealing with the parameters such an room geometries and non uniform absorptivity of the boundary surfaces. In order to overcome these difficulties the acoustic diffusion model has been introduced, by which distribution of the acoustic energy density can be analyzed for various shapes and wall absorptivity. In this study acoustic properties of coupled rooms connected by an aperture(e.g. door) is analyzed using acoustic diffusion equation, which is solved numerically. The mean energy densities of two rooms obtained by the diffusion model are compared with those from the statistical model. The results show good agreement for various coupling aperture sizes and absorption coefficients. For a limiting case when the partition wall is substituted by an aperture and the two rooms eventually forms a single room, results of coupled room analysis using diffusion model show good agreement with those of a single room.
The ball screw preloaded for high nigidity and accuracy increases frictional resistance, therefore, its temperature and positioning error rise. In this paper, 2 diamensional temperature distributions of a ball screw with preload are analyzed according to the rotational speeds and stop times by a finite element method. The theremal behaviors of a ball screw are measured to examine the analyzed datum. The examined results show that the trends of temperature rising and axial distributions in steady state are nearly extimate but the temperature low. The differences of temperature ate seems to be caused by not exact heat transfer coefficients. More than an hour is consumed for calculation by FEM. So the modified lumped method for the real-time estimation of the thermal distribution is proposed. The estimated temperature of a ball serw by the modified lumped method is more exactly estimated than by FEM, nd that method takes less than several millisec. Moreover it can be used to estimate heat transfer coefficients.
Because of new requirements related to the employment of SMT(Surface Mounting Technology) manufacturing and the diversity of components on high density PCB(Printed Circuit Boards), Thermal control of the reflow process is required in order to achieve acceptable yields and reliability of SMT assemblies. Accurate control of the temperature distribution during the reflow process is one of the major requirements, especially in lead-free assembly. This study has been performed for reflow process using the commercial CFD(Computational Fluid Dynamics) tool for predicting flow and temperature distributions. Porous plate was installed to prevent leakage flow which was one of the major problem of temperature uniformity in the reflow process. There is a separation region where the flow is turned. Outside wall made of porous plate is to prevent and minimize separation region for acquiring uniform temperature during operation. This paper provided design concept from CFD results of the steady state temperature distribution and flow field inside a reflow oven.
분포형 레일건은 전기자가 이동하는 공안 전기자전류를 거의 일정하게 유지할수 있으며 전류공급영성과 전기자 사이의 거리를 최소로 유지할수 있게 한다. 이 논문은 분포형 레일건에서 전류분포실효저항 및 전류의 실효확산 깊이에 영향을 미치는 인자를 규명한 것이다. 정상상태의 간단한 2차원 모델로 부터 레일의 전류분포와 실효저항을 나타내는 식을 유도하였다. 전류의 확산이 불충분한 조건에서 레일의 실효저항은 레일의 상대속도, 투자솔, 전기자와 전류공급영성과의 거리의 1/2승에 비례하고 도전솔의 1/2승에 반비례하였으며, 전류의 실효확산 깊이는 전기자와 전류공급영성과의 거리의 1/2승에 비례하고 투자솔, 도전솔 및 속도의 1/2승에 반비례하였다.
Reburning is a useful technology in reducing nitric oxide through injection of a secondary hydrocarbon fuel. In this paper, an experimental study has been conducted to evaluate the effect of fuel lean reburning on $NO_X/CO$ reduction in LPG flame. Experiments were performed in flames stabilized by a co-flow swirl burner, which was mounted at the bottom of the furnace. Tests were conducted using LPG gas as the reburn fuel as well as the main fuel. The effects of reburn fuel fraction and injection location of the reburn fuel were studied when the fuel lean reburning system was applied. The paper reports data on flue gas emissions and temperature distribution in the furnace for a wide range of experimental conditions. At steady state, temperature distribution and emission formation in the furnace have been measured and compared. This paper makes clear that in order to decrease both NOx and CO concentrations in the exhaust when the fuel lean reburning system was adapted, it is important that the control of some factors such as initial equivalence ratio, reburn fuel fraction and temperature of reburn fuel injection region. Also it shows the fuel lean reburning is also effective method to reduce NOx as much as reburning.
Mirzaei, Manouchehr Mohammad Hosseini;Loghman, Abbas;Arefi, Mohammad
Steel and Composite Structures
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제30권6호
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pp.567-576
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2019
Time-dependent creep analysis of a rotating functionally graded cantilever beam with trapezoidal longitudinal cross section subjected to thermal and inertia loading is investigated using first-order shear deformation theory (FSDT). The model described in this paper is a simple simulation of a turbine blade working under creep condition. The material is a metal based composite reinforced by a ceramic where the creep properties of which has been described by the Sherby's constitutive model. All mechanical and thermal properties except Poisson's ratio are assumed to be variable longitudinally based on the volume fraction of constituent. The principle of virtual work as well as first order shear deformation theory is used to derive governing equations. Longitudinal distribution of displacements and stresses are investigated for various volume fractions of reinforcement. Method of successive elastic solution is employed to obtain history of stresses and creep deformations. It is found that stresses and displacements approach their steady state values after 40000 hours. The results presented in this paper can be used for selection of appropriate longitudinal distribution of reinforcement to achieve the desired stresses and displacements.
Moreno-Navarro, Pablo;Perez-Aparicio, Jose L.;Gomez-Hernandez, J.J.
Coupled systems mechanics
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제11권2호
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pp.151-166
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2022
Peltier cells have low efficiency, but they are becoming attractive alternatives for affordable and environmentally clean cooling. In this line, the current article develops closed-form and semianalytical solutions to improve the temperature distribution of Bi2Te3 thermoelements. From the distribution, the main objective of the current work-the optimal electric intensity to maximize cooling-is inferred. The general one-dimensional differential coupled equation is integrated for linear and quadratic geometry of thermoelements, under temperature constant properties. For a general shape, a piece-wise solution based on heat flux continuity among virtual layers gives accurate analytical solutions. For variable properties, another piece-wise solution is developed but solved iteratively. Taking advantage of the formulae, the optimal intensity is directly derived with a minimal computational cost; its value will be of utility for more advanced designs. Finally, a parametric study including straight, two linear, barrel, hourglass and vase geometries is presented, drawing conclusions on how the shape of the thermoelement affects the coupled phenomena. A specially developed coupled and non-linear finite element research code is run taking into account all the materials of the cell and using symmetries and repetitions. These accurate results are used to validate the analytical ones.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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