이 작품은 한국 정부에 의해 투자 하는 한국 (NRF) 부여의 국립 연구 재단에 의해 지원 되었다 (MSIP: 과학기술부, 정보 통신 및 미래 계획) (제 NRF-2016M2B2A9911771).

1. 실험 절차 4 , , 5 6 <ol><li>준비 단계 <ol><li>확인 실험 시설. 로 카 크기, SBL 크기, 사이 펀 브 레이 커, 형식과 실험 전에 구멍의 존재 등 테스트 매트릭스 테스트 조건 확인 신중 하 게 테스트 매트릭스에 따라 달라 집니다. 또한, 테스트 하는 기기 및 시설 구성 요소 제대로 작동 데이터 또는 오작동 없이 확인.</li>
		<li>낮은 탱크 안에 설치 된 반환 펌프를 사용 하 여 물 위 탱크를 채워.</li>
		<li>는 SBL 내부 잔류 공기를 제거합니다. SBL에서 잔류 공기를 제거 하는 진공 펌프와 버퍼 챔버를 사용.</li>
		<li>상단 탱크의 초기 물 수준을 확인합니다. 탱크에 부착 된 눈금자를 사용 하 여.</li>
	</ol></li> <li>테스트 단계 <ol><li>파이핑 시스템의 끝에 밸브를 엽니다.</li>
		<li>빼돌리는 주요 현상 중 수 위, 유량, 압력 변화 등 측정된 데이터를 확인 데이터 수집 시스템을 사용 하 여 컨트롤 룸에서. 아무 유출 냉각수의 경우 첫 번째 실험은 끝납니다. 마지막으로, 주어진된 테스트 조건을 얻은 실험 결과 기록.</li>
	</ol></li> <li>(SBL 크기로 카 크기, 구멍의 존재와 카 위치) 테스트 변수를 다음과 같이 변경.
	<ol><li>변화는 SBL 크기 2, 2.5, 3, 4, 5, 및 6에 연속적으로, 주어진된 SBL 위치 2 그림 2에 플랜지 조인트에 의해 메인 파이프에 연결 되어. 
		참고: SBL 크기로 카 크기, 구멍의 존재 등 실험 변수는 볼트와 너트와 플랜지 조인트를 사용 하 여 변경 됩니다. 따라서, 이러한 프로세스는 수동으로 실시 하 고 있습니다.</li>
		<li>단계 1.1.1-1.2.2 모든 SBL 크기 실험 할 때까지 반복.</li>
		<li>위치 1에에서 카와로 카 크기 6, 8, 10, 12, 14, 그리고 16 인치를 연속적으로 변경, 주어진된 감속 기는 그림 2에서 3의 위치에 플랜지 조인트에 의해 메인 파이프에 연결 되어.</li>
		<li>단계 1.1.1-1.3.2 모든 카 크기 실험 할 때까지 반복.</li>
		<li>구멍 (또는 제거 구멍) 상단 탱크의 바닥에 플랜지 조인트에 의해 메인 파이프에 연결 설치. 
		참고: 이전 단계의 실험을가지고 실시 되었습니다 구멍의 부재 (또는 존재). 따라서, 구멍 해야 될 설치 (또는 제거) 다음 실험에 대 한.
		<ol><li>상단 탱크 내부의 물 인지 확인이 작업을 하기 위해.</li>
		</ol></li> <li>1.3.4 1.1.1-단계를 반복 하십시오. SBL와로 카 크기 구멍의 존재 (또는 결핍)의 효과 확인 하려면 이전 단계를 반복.</li>
		<li>는로 카 위치 2, 변경 이전 단계의 실험으로 카 위치 1와 밖으로 진행 되었습니다. 다음 실험에 대 한로 카 위치 변경. 
		참고: 실험 설정에서 두로 카 위치는 구성 됩니다. 각 카 파이프 절연 나비 밸브와 함께 주요 파이핑 시스템에 연결 됩니다.
		<ol><li>카 위치를 변경 하려면 카 위치 1에서 격리 나비 밸브 닫고 카 위치 2에 밸브를 엽니다.</li>
		</ol></li> <li>1.3.6 1.1.1-단계를 반복 하십시오.</li>
	</ol></li></ol> 2. 시뮬레이션 프로그램 실행 <ol><li>빼돌리는 차단기 시뮬레이션 프로그램을 실행 하려면 프로그램 아이콘을 클릭 합니다. 
	참고: 절차는 추가 비디오 1에서 보여 줍니다. 같이, 시뮬레이션 프로그램의 초기 화면 (매개 변수, 실행, 수동, 및 출구 표시) 4 버튼 구성 되어 있습니다. 사용자가 클릭할 때는 &#39; 매개 변수를 표시 &#39; 버튼, 새로운 명령 창이 열리고 매개 변수 목록이 포함 되어 있습니다. 사용자는 수정 하 고 변수의 숫자 값을 확인할 수 있습니다. &#39; 실행 &#39; 포함 된 공식으로 입력된 매개 변수를 대체 하 여 계산을 수행 하는 버튼. &#39; 수동 &#39; 버튼은 사용 및 프로그램 버전을 알리기 위한 그리고 &#39; 출구 &#39; 버튼 프로그램을 닫습니다. 결과에 표시 되는 &#39; 결과 보기 &#39; 창.</li>
	<li>클릭는 &#34; 표시 매개 변수 &#34; 버튼.</li>
	<li>주어진된 시뮬레이션 상황을 고려 하는 입력된 데이터 변경.</li>
	<li>클릭에 &#34; 실행 &#34; 단추.</li>
	<li>수 위 그래프 형태 검사는 &#39; 결과 보기 &#39; 창. 프로그램 시간, 결과 값을 구성 하 고 자동으로 그래프를 플롯.
	<ol><li>그래프의 모양을 통해 시각적으로 빼돌리는 침입의 가능성을 확인, 물 수준 또는 undershooting 높이 있는 동일한 값 일관 되 게 끝까지, 경우 사이 펀 깨고 주어진된 조건 하에서 가능 하다. 그림 3을 참조 하십시오.</li>
	</ol></li> <li>다른 출력 체크는 &#39; 결과 보기 &#39; 창. Note 8 옵션 (수 위, undershooting 높이, 압력, 물 속도, 공기 속도, 2 단계 혼합 속도, 수량 및 마찰) 출력을 확인 하는. 확인란을 사용 하 여 그래프 유형 선택. 
	참고: 그것은 시간으로 각 값의 변화를 그래프를 통해 볼 수 있습니다 때문에 싸이 펀 깨는 현상을 한 눈에 이해 하기 쉽습니다.</li>
	<li>클릭 하 여 시간에 따라 출력의 특정 값을 확인 합니다 &#34; 특정 시간에 계산 &#34; 버튼. 원하는 시간을 입력 하 고 설정된 된 시간에 따라 결과 확인 하십시오.</li>
	<li>클릭 하 여 모든 시뮬레이션 결과 데이터 저장은 &#34; 데이터 저장 &#34; 버튼. 
	참고: 결과 텍스트 파일의 형태로 저장 하 고 시뮬레이션된 조건 함께 저장 됩니다.</li>
</ol>

<ol>
	<li>McDonald, J., Marten, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> A Siphon Break as a Blocking Valve. , (1958).</li><li>. Siphon Breaker Design Requirements 12. Experimental and Analytical Study Available from: <a target="_blank" href="https://www.osti.gov/scitech/biblio/6623426">https://www.osti.gov/scitech/biblio/6623426</a> (1993)</li><li>Sakurai, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=JAERI-Research+99-016.">JAERI-Research 99-016.</a> Study for Improvements of Performance of the Test and Research Reactors. , (1999).</li><li>Kang, S. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Final Report of Experimental Studies on Siphon Breaker. , (2011).</li><li>Kang, S. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Experimental Study of Siphon breaker. , (2013).</li><li>Kang, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Siphon Breaker Design on Research Reactor with Real-Scale Experiment. , (2015).</li><li>Fossa, M., Guglielmini, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pressure+Drop+and+Void+Fraction+Profiles+during+Horizontal+Flow+through+Thin+and+Thick+Orifices.">Pressure Drop and Void Fraction Profiles during Horizontal Flow through Thin and Thick Orifices.</a> Exp. Thermal Fluid Sci. 26, 513-523 (2002).</li><li>Lee, K. Y., Kim, W. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+siphon+breaker+simulation+program+for+investing+loss+of+coolant+accident+of+a+research+reactor.">Development of siphon breaker simulation program for investing loss of coolant accident of a research reactor.</a> Ann. Nucl. Energy. 101, 49-57 (2017).</li><li>Lee, K. Y., Kim, W. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Theoretical+Study+on+Loss+of+Coolant+Accident+of+a+Research+Reactor.">Theoretical Study on Loss of Coolant Accident of a Research Reactor.</a> Nucl. Eng. Des. 309, 151-160 (2016).</li><li>Lee, K. Y., Seo, K. W., Chi, D. Y., Yoon, J. H., Kang, S. H., Kim, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+and+analytical+studies+on+the+siphon+breakers+in+research+reactor.">Experimental and analytical studies on the siphon breakers in research reactor.</a> European Research Reactor Conference. , 18-22 (2012).</li></ol>

저자는 공개 없다.

사이 펀 차단기 파이프 파열 사고 발생 때 냉각수의 손실을 방지 하는 데 사용 하는 수 동적 운영 안전 장치입니다. 그러나, 실제 규모 연구 원자로 대 한 아무 실험 때문에 현대 연구 원자로에 적용 하기가 어렵습니다. 이런 이유로 실제 규모 실험 포와 한국 원자력 연구원에 의해 실시 했다. 실험의 목적은 사이 펀 속보는 실제 규모 크기에 가능한 식별에 영향을 주는 요인 깨는 사이 펀을 확인 했다. 실험 결과 카 크기와 SBL 크기 했다 주요 변수 undershooting에 영향을 미치는.
깨는 사이 펀의 계산은 많은 매개 변수를 고려해 야 할 필요가 있기 때문에 지나치게 복잡 합니다. 이전 연구는 하지 깨는 사이 펀에 대 한 만족 스러운 이론적인 모델을 제시 했다. 이런 이유로 실제 싸이 펀 분리 현상을 분석할 수 있는 이론적 모델 진짜 규모 사이 펀 브 레이 커 실험 결과에서 설립 되었다. 이론적 모델 유체 역학 및 2 단계 흐름 Chisholm 모델에 근거 했다. Bernoulli의 방정식에서 흐름의 속도 파생 될 수 있습니다. 또한, 체적 유량, 수 위, undershooting 높이 등 다른 중요 한 변수는 2 단계 흐름을 고려 하는 이론적 모델에서 계산할 수 수 있습니다.
다음, 시뮬레이션 프로그램 이론적인 모델에 따라 개발 되었다. 시뮬레이션 결과 실험 결과와 비교 되었다 때 그것은 이론적인 모델 진짜 싸이 펀 분리 현상을 분석할 수 있는 하는 것이 보였다. 시뮬레이션 결과 파이프 파열 사고에 대 한 연구 원자로의 안전성을 판단 기준으로 사용할 수 있습니다 그리고 싸이 펀 브 레이 커의 디자인의 프로그램은 사용할 수 있습니다.
그러나, 새로 개발된 된 이론적인 모델 및 시뮬레이션 프로그램만 메인 파이프 크기에 16 진짜 규모 실험에서 개발 되었다. 다양 한 가늠 자에 시뮬레이션 프로그램의 적용을 확인 하려면 우리가 준비 하 고 새로운 실험 시설 소규모 사이 펀 브 레이 커 테스트에 대 한 이전 진짜-규모 실험 시설 miniaturizing 여. 다양 한 C 요소와 Chisholm 계수 B, 기존 실험의 범위를 포함 하 여 간주 됩니다.

요르단 연구 및 훈련 반응 기 (JRTR) 김광일 연구 반응 기 (KJRR), 같은 접시 형 연료를 사용 하 여 원자로의 수는 최근에 증가 했다. 격판덮개 유형 연료를 쉽게 연결 하려면 연구 원자로 코어 하향 흐름을 요구 한다. 이후 연구 원자로 냉각 시스템의 그물 긍정적인 흡입 머리 필요, 일부 냉각 시스템 구성 요소 수 잠재적으로 원자로 아래 설치할 수 있습니다. 그러나, 원자로 아래 기본 냉각 시스템에서 파이프 파열 경우 사이 펀 효과 공기에 반응 기의 노출에서 발생할 수 있는 냉각수의 연속 배수를 발생 합니다. 이 잔여 열 제거할 수 없습니다, 어떤 심각한 사고로 이어질 수 있는 의미 합니다. 따라서, 냉각수 사고 (카)의 분실 시 심각한 사고를 방지할 수 있는 안전 장치 필요 하다. 사이 펀 브 레이 커 같은 안전 장치입니다. 그것은 효과적으로 공기의 돌입을 사용 하 여 배수를 방지할 수 있습니다. 전체 시스템을 시스템을 파괴 하는 사이 펀을 이라고 합니다.
연구 원자로 안전의 개선에 대 한 여러 연구를 실시 되었습니다. 맥도날드와 담 비1 적극적으로 동작 하는 차단기로 밸브를 깨는 싸이 펀의 성능 확인 실험을 실시. 닐과 스티븐 스2 소형 파이프에 수 동적으로 운영 장치 사이 펀 브 레이 커를 사용 하 여 실험을 수행. 사쿠라이3 완전히 별도 공기-물 흐름 모델 적용 된 위반 사이 펀을 분석 하는 분석 모델을 제안 했다.
깨는 싸이 펀은 많은 매개 변수를 고려해 야 할 필요가 있기 때문에 매우 복잡 합니다. 또한, 실제 규모 연구 원자로 대 한 실험 수행 하지가지고 있기 때문에 현대 연구 원자로에 이전 연구를 적용 하기가 어렵습니다. 따라서, 이전 연구 하지 깨는 사이 펀에 대 한 만족 스러운 이론적인 모델을 제시 했습니다. 이런 이유로 실제 규모 실험 이론적인 모델을 확립 실시 했다.
연구 반응 기에 싸이 펀 브 레이 커의 효과 조사, 실제 규모 확인 실험 포항 대학 과학과 기술 (포)와 한국 원자력 연구 연구소 (한국 원자력 연구원)4,5에 의해 수행 되었습니다. ,6. 그림 1 은 사이 펀 브 레이 커 실험에 대 한 실제 시설입니다. 그림 2 는 회로도 시설 그리고 시설 마크 포함.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55972/55972fig1.jpg"> 
그림 1입니다. 실증 실험을 깨는 사이 펀에 대 한 시설. 메인 파이프 크기에 16 이며 아크릴 창 관찰에 대 한 설치. 구멍은 압력 강하를 설명 하기 위해 준비 하는 장치. 따라서, 위 탱크의 바닥에 구멍 어셈블리 부분이 이다. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55972/55972fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55972/55972fig2.jpg"> 
그림 2입니다. 회로도의 실험 시설. 측정 포인트의 위치 제공 됩니다. 숫자 나타냅니다 이러한 관련 위치; 포인트 0 의미 사이 펀 브 레이 커의 입구, 지점 수 위를 의미 하는 1, 2 사이 펀 브 레이 커와 메인 파이프의 연결된 부분을 의미 포인트 및 포인트 3 의미는 카 위치. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55972/55972fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
상부 탱크, 낮은 탱크, 배관 시스템, 그리고 반환 펌프 사이 펀 브 레이 커 실험 시설에 의하여 이루어져 있다. 상단 탱크의 용량은 57.6 m3입니다. 하단 영역 및 깊이 14.4 m2 (4 m x 3.6 m) 및 4 m, 각각입니다. 낮은 탱크와로 카 위치는 상단 탱크 아래 위치한 8.3 m. 낮은 탱크의 용량은 70 m3입니다. 낮은 탱크는 실험 기간 동안 물을 저장 하는 데 사용 됩니다. 낮은 탱크 반환 펌프에 연결 된다. 낮은 탱크에 있는 물은 상부 탱크에 양수 된다. 파이핑 시스템의 메인 파이프 크기에 16입니다. 사이 펀 브 레이 커 선 (SBL)의 끝은 낮은 파이프 위에 높이 위치 11.6 m 포인트를 파열. 또한, 그림 1에서 보듯이 아크릴 윈도우 시각화에 대 한 파이프에 설치 됩니다.
여러 장치는 물리적 신호를 측정 하기 위해 설치 되었다. 두 개의 절대 압력 변환기 (APTs)와 3 개의 차동 압력 트랜스듀서 (Dpt) 사용 되었다. 물 질량 유량을 측정 하는 초음파 유량 계는 사용 되었다. 데이터 수집 시스템은 시간 간격 250 ms에서 모든 측정 데이터를 가져오는 데 사용 되었다. 측정을 위한 장비 이외 카메라 관찰에 대 한 설치 및 통치자는 물 수준을 확인 상단 탱크의 내부 벽에 붙어 있던.
다양 한로 카와 사이 펀 브 레이 커 (SB) 크기, 사이 펀 차단기 종류 (선/구멍), 및 반응 기 연료와 파이프 파열 포인트에 대 한 구멍의 존재는 실험에서 고려 되었다. 로 카와 SBL 크기로 카와 SBL의 다양 한 크기의 효과 확인 하기 위하여 사용 되었다. 로 카 크기에 16 및 6에 2에서 배열 했다 SBL 크기에 6에서 배열 했다. 실험에 선 및 구멍 유형 사이 펀 분리기의 사용 되었다, 하지만이 연구의 다음과 같은 내용을 고려 JRTR와 KJRR에 사용 되는 SBL 유형. 실험 결과의 예를 들어, 그림 3 은 압력 및 물 흐름 속도 데이터를 포함 하는 그래프 이다. 2013 년 10 월 4 일에 실험을 실시 했다 고 실험 데이터 샘플은 LN23 (라인 유형 SB, 아니 오리 피스로 카, SBL에서 2.5에에서 12).
실험 데이터에서 깨는 현상 사이 펀을 예측할 수 있는 이론적 모델 설립 되었다. 이론적 모델 베르누이 방정식으로 시작 됩니다. 액체의 속도 베르누이 방정식에서 얻어진 다 고 파이프 지역에 의하여 액체의 속도 곱하여 체적 유량을 얻을 수 있습니다. 또한, 수 용적 율을 사용 하 여 얻을 수 있습니다. 이론적 모델의 기본 개념은으로 위에. 그러나, 사이 펀 현상을 깨고 2 단계 흐름 이기 때문에, 고려해 야 할 추가 포인트가 있다. 2 단계 흐름 분석 모델을 고려, 정확도 확인 테스트를 수행 했습니다. Chisholm 모델 동종 모델 보다 더 정확 이후, Chisholm 모델 현상을 분석 하는 데 사용 됩니다. Chisholm 모델에 따라 2 단계 승수 수식은 공식 17로 표현 된다. 이 방정식에서 ф 2 단계 배율, ρ는 밀도, 나타냅니다 나타내고 X 품질을 나타냅니다.
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/55972/55972eq1.jpg">(1)
p class = "jove_content" > Chisholm에 모델, 질량 흐름 따라 다릅니다 계수 B 포함 했다. 궁극적으로, Chisholm 계수 B와 원자로 설계 조건 사이의 상관 관계 수식의 이론적 모델의 중요 한 포인트입니다. 즉, 실험의 또 다른 목적은 디자인 조건 및 B. Chisholm 계수 사이의 관계를 설정 하는 데이터를 했다 테스트 결과 설계 조건과 Chisholm 계수 B 사이의 상관 관계 수식 설립 되었다. 결과 이론적 모델 사이 펀 현상 잘 깨고 예측 위해 개발 되었습니다.
또한, 시뮬레이션 프로그램 그래픽 사용자 인터페이스 (GUI)와 함께 개발 되었습니다. 그림 3에서 절대 압력 데이터의 전환에 의해 현상 3 개의 단계로 분할 될 수 있다: 냉각수 (단상 흐름), 사이 펀 속보 (2 단계 흐름), 그리고 정상 상태의 손실. 따라서, 알고리즘의 주요 계산 프로세스 실제 현상의 3 단계에 해당 하는 3 단계 프로세스를 포함 합니다. 계산 프로세스를 포함 하 여 전체 알고리즘 시뮬레이션 프로세스를 설명 하기 위해 그림 48에 표시 됩니다.
소프트웨어를 사용 하 여 (참조 추가 비디오 1) 시뮬레이션 하려면 사용자 입력 디자인 조건에 해당 하는 입력된 매개 변수 하 고 입력된 매개 변수는 고정된 값으로 저장 됩니다. 사용자는 매개 변수를 입력 한 후 시뮬레이션을 진행, 프로그램 첫 번째 단계 계산을 수행 합니다. 첫 번째 단계는 파이프 파열 후 사이 펀 효과 인해 냉각수의 손실에 대 한 계산 단상 계산입니다. 변수 (로 Bernoulli의 방정식, 질량 유량 보존, 등), 이론적인 모델에 의해 자동으로 계산 되 고 계산 사용자가 매개 변수 입력에서 진행. 계산 결과 사용자가 지정 된 시간 단위에 따라 컴퓨터 메모리에 순차적으로 저장 됩니다.
아래 물 수준 하락 위치 0, 의미는 단상 흐름 종료, 공기는 SBL에 지금이 순간에 서 두를 시작 하기 때문에. 따라서, 단일 단계 흐름에 대 한 첫 번째 단계는 물 수준 위치 0에 도달할 때까지 진행 한다. 때 수 위는 위치 0,이 undershooting 높이 0 임을 의미 합니다. Undershooting 높이 사이 펀 중단 후는 SBL의 입구와 상부 탱크 수 위 사이의 높이 차이 이다. 즉, 높이 undershooting 얼마나 수위가 사이 펀을 깨는 동안 감소 나타냅니다. 따라서, undershooting 높이 냉각수 손실의 양 직접 측정을 허용 하기 때문에 중요 한 매개 변수입니다. 따라서, 프로그램 undershooting 높이 첫 번째 단계 계산의 끝을 결정합니다.
Undershooting 높이 0 보다 큰 경우에, 프로그램 2 단계 흐름을 시뮬레이션할 수 있는 두 번째 단계 계산을 수행 합니다. 물과 공기 흐름 단계 깨는 사이 펀에 존재 하기 때문에, 두 액체의 물리적 속성 고려 되어야 한다. 따라서, 2 단계 배율, 품질, 그리고 무효 분수의 값이 계산 단계에서 고려 됩니다. 특히, void 분수 값 끝나는 두 번째 단계 계산의 기준으로 사용 됩니다. Void 분수 공기의 합계에 공기 흐름 및 물 흐름의 비로 나타낼 수 있습니다. 두 번째 단계 계산 void 분수 (α) 값이 0.9 이상 될 때까지 진행 한다. 때 α 0.9 이상, 제 3 단계 계산은 안정 상태를 설명 진행 됩니다. 이론적으로, 사이 펀 침입에 대 한 종료 기준 이다 α = 1 공기만이 시간에는 파이프에 존재 하기 때문. 그러나,이 프로그램에서 깨는 사이 펀에 대 한 최종 기준 α는 = 0.9 계산 과정에서 오류를 피하기 위해. 따라서, 결과의 부분 손실 불가피 하지만이 오류는 무시할 수 있습니다.
정상 상태 계산 사용자가 설정한 시간 동안 진행 됩니다. 있기 때문에 더 이상 변화, 안정 상태에 계산 결과 값은 항상 일정 한 특징 이다. 사이 펀 침입에 성공 하면 상단 탱크에 있는 물의 최종 수준 0이 아닌 특정 값에 유지 됩니다. 그러나, 사이 펀 깨고 성공적으로 수행 되지 않습니다, 냉각수는 거의 손실 됩니다 그리고 물의 최종 수준 접근 0 값. 따라서, 수 위 값 = 0 안정 된 상태에서 그것은 주어진된 설계 조건을 사이 펀 분리를 완료 하는 데 적절 한 되지 않습니다 나타냅니다.
계산 후 사용자는 다양 한 방법으로 결과 확인할 수 있습니다. 결과 싸이 펀을 깨고, 진행, 특이점을 깨는 사이 펀의 상태를 표시. 시뮬레이션 프로그램 수 예측 및 분석 현상 현실적으로 하 고 사이 펀 브 레이 커 시스템의 디자인에. 이 종이, 실험 프로토콜, 실험, 시뮬레이션 프로그램의 응용 프로그램의 결과 표시 됩니다.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Absolute pressure transducer</td>
			<td>Sensor Technics</td>
			<td>CTE9000</td>
			<td>0.05% full-scale error</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Differential pressure transducer</td>
			<td>Setra</td>
			<td>C230</td>
			<td>0.25% full-scale error</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasonic flow meter</td>
			<td>Tokyo Keiki</td>
			<td>UFP-20</td>
			<td>Resolution 0.01m^3/h</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Visual Studio 2012</td>
			<td>Microsoft</td>
			<td>Windows 8</td>
			<td>Microsoft Foundation Class</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>E.R.W. steel pipe</td>
			<td>Hyundai Hysco</td>
			<td>KS D 3507(SPP)</td>
			<td>400A(out dia.) x 7.9mm(thickness)</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

study of siphon breaker experiment and simulation for a research reactor

연구 반응 기의 설계 조건에서 파이프 파열에 의해 유도 된 사이 펀 현상 연속 바깥쪽 물 흐름을 발생할 수 있습니다. 이 유출 방지 하기 위해, 제어 장치는 필요 합니다. 사이 펀 브 레이 커의 냉각수 물 손실을 효과적으로 제어를 활용할 수 있는 안전 장치 유형입니다.
깨는 사이 펀의 특성 분석, 실제 규모 실험 실시 했다. 실험의 결과에서 깨는 현상 사이 펀에 영향을 주는 몇 가지 디자인 요소는 발견 했다. 그러므로, 예측 하 고 분석 하는 다양 한 설계 조건에서 현상 깨는 사이 펀 이론적 모델을 개발할 필요가 있다. 실험 데이터를 사용 하 여 정확 하 게는 진보와 사이 펀 현상을 깨는의 결과 예측 하는 이론적 모델을 공식화 하는 것이 가능 했다. 설립된 이론적 모델 유체 역학에 근거 하 고 2 단계 흐름 분석 Chisholm 모델을 통합. Bernoulli의 방정식, 속도, 수량, 높이, 수 위, 압력, 마찰 계수, 및 2 단계 흐름에 관련 된 요소를 undershooting 수 얻을 또는 계산. 또한,이 연구에서 설립 모델을 활용, 싸이 펀 브 레이 커 분석 및 설계 프로그램 개발 되었습니다. 시뮬레이션 프로그램 이론적 모델 기초에 작동 하 고 그래프로 결과 반환 합니다. 사용자는 그래프의 모양을 선택 하 여 파괴 하는 사이 펀의 가능성을 확인할 수 있습니다. 또한, 전체 시뮬레이션 결과 저장 하는 것이 가능 하 고 시스템을 깨고 진짜 싸이 펀을 분석 하기 위한 자료로 사용할 수 있습니다.
결론적으로, 사용자는 침입 하는 싸이 펀 및 디자인이이 연구에서 개발 된 프로그램을 사용 하 여 사이 펀 브 레이 커 시스템의 상태를 확인할 수 있습니다.

3 단계 깨는 사이 펀의 전체 과정에 의하여 이루어져 있다. 첫 번째 단계는 사이 펀 효과 인해 냉각수의 유출 이다. 두 번째 단계는 냉각수, 싸이 펀 속보 라는 손실을 차단 하는 SBL 통해 공기의 유입을 시작 하는 과정 이다. 사이 펀 깨는 현상 그림3에서 절대 압력의 급상승으로 볼 수 있습니다. 절대 압력은 급속 하 게 증가, 후 수 위 감소 때문에 점차적으로 감소 된다. 사이 펀 상단 탱크에 다시 일부 잔여 물 흐름 이후 속보의 말에 절대 압력은 다시 증가 합니다. 깨는 사이 펀을 완료 하는 경우 냉각수의 더 누설 이며이 상태 ' 정상 상태 ' 라고. 있기 때문에 더 이상 상태 변화, 절대 압력 일정 또한 유지 됩니다. 첫 번째 단계는 높은 값에 유지 유량 끊기 시작 하는 사이 펀으로 점차적으로 감소 합니다. 깨는 싸이 펀은 때 성공적으로 완료, 냉각수 누설은 점차 감소 하 고 비디오1 중지. 그림 3에서 차동 압력 사이 펀 깨고 시작 후 꾸준히 증가 하는 경향이 보였다.
사이 펀 브 레이 커의 부재에서 파이프 파열 경우 사이 펀 효과 모든 냉각수 누수 됩니다. 실험 사이 펀 브 레이 커의 부재를 설명 하는 비디오 2 (XN, 싸이 펀 브 레이 커의 부재)에 표시 됩니다. 다른 한편으로, 비디오 3 (LN; 선 유형 사이 펀 브 레이 커)와 비디오 4 (HN; 구멍 유형 사이 펀 브 레이 커) 사이 펀 차단기 효과적으로 냉각수의 손실을 방지 보여준다. 두 경우 모두, 그것은 특정 물 수준 이하로 냉각수 누설 하지 않습니다 확인. 따라서, 실험 사이 펀 차단기 냉각수의 손실을 방지 하기 위해 실행 가능한 장치 수 보였다.
또한, 실험 결과에서 Chisholm 계수와 디자인 조건 사이의 관계를 정의 가능 했다. 처음에, 실험 조건에 맞게 압력 손실 계수를 미세 조정 하는 프로세스 실행 되었다. 압력 손실 계수를 조정 후 Chisholm 계수 B는 시행 착오의 방법으로 추론 했다. 공기와 물의 질량 유량 Chisholm 계수 B의 값을 설정할 때 고려해 야 합니다, 때문에 양적 질량 유량을 평가 하는 기준을 필요 했다. 이 조건은 공기 흐름 속도 요소와 물의 질량 흐름을 사용 하 여 파생 되었다. C 요소 라는 조건 B. Chisholm 계수와의 관계를 결정 하는 제안 된 C 요소 수식 방정식 2 로 지정 되 고 공기 흐름 률 식 39,10에 의해 주어진 다. 다음 수식에 ρ 조밀도, 나타내고 K02 위치 0와 위치 2 사이의 압력 손실 계수를 나타냅니다. 밀도 식 3 에서 숫자 '2' 일정 이후, 그들은 제거할 수 있습니다. 따라서, 단순된 유형의 공기 흐름 률 공식 2에서 F 요소 라고 합니다. 물 질량 흐름 또한 평가 한다; 그것은 카 크기가 커질수록 증가 하지만 지역 또한 동시에 증가 합니다. 따라서, 다른 카 크기를 가진 질량 유량 단위 넓이 당 질량 유량을 얻기 위해 지역으로 나뉘어져 있습니다. 여기에, 그냥 전에 공기 파이프에 질량 유량 값 계산 됩니다.
<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/55972/55972eq2.jpg">(2)
<img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/55972/55972eq3.jpg">(3)
Chisholm 계수 B와 C의 요소 사이의 관계를 찾으려면, 회귀 분석이 사용 되었다. 그 결과, 두 유형의 상관 관계 수식 (지 수 및 이차 함수) 파생 될 수 있는 고 R2 값은 0.93 (지 수 함수)과 0.97 (이차 함수). 각 함수는 식 4 와 방정식 59으로 제공 됩니다. 공식 4 에 12 등로 카의 비교적 큰 크기 및 카 크기에서 16 예측 수 있었습니다. 다른 한편으로, 방정식 5 에 8 등으로 카 크기에서 10로 카의 상대적으로 작은 크기에 대 한 잘 예측할 수 있었습니다. 따라서, 지 수 함수는로 카, 11 보다 큰의 비교적 큰 크기에 대 한 예측을 사용 하 고 이차 함수는 그 사용에 11 보다 작은.
<img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/55972/55972eq4.jpg">(4)
<img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/55972/55972eq5.jpg">(5)
즉, 이론적 모델의 설립은 그 현상을 파괴 하는 사이 펀의 예측 가능한 설계 조건에서 Chisholm 계수 B를 파생 하 여 의미가 있습니다. 따라서, 이론적 모델을 포함 하는 시뮬레이션 프로그램의 개발 현상을 분석 하 고 사이 펀 차단기 설계에 대 한 도움이 될 것.
시뮬레이션 및 실험 결과 비교 그래프는 그림 5에 표시 됩니다. 그래프, 고려 시뮬레이션 프로그램 진짜 규모 실험에서 얻은 결과 예측할 수 있습니다. Undershooting 높이 결과 뿐만 아니라 시뮬레이션 프로그램에서 얻은 흐름 데이터 패턴 비슷합니다 실험적으로 얻은 표시. 그림 6 에 12의로 카 크기 및에서 16 시간 대 흐름 속도 그래프입니다. 그러나, 실험 및 시뮬레이션 사이 처음에 몇 가지 차이점이 있다. 사실, 처음 단계에서 실험적인 흐름 속도 평가 비디오 시각화 기반 및 실험의 흐름 속도 데이터 5에 대 한 낮은 수 위를 계산 하 여 얻은 s. 초음파 유량 계 수 없습니다 측정 유량 정확 하 게 흐름을 완벽 하 게 개발 하기 전에 때문에이 메서드는 다른 방법 이었다. 실험 및 시뮬레이션 결과 차이이 점 때문에 나타납니다. 시작 단계 제외한 시뮬레이션된 유량 실험 값을 유사 했다 고 프로그램 카 크기에 따라 추세를 정확 하 게 예측.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55972/55972fig3.jpg"> 
그림 3입니다. 실험 결과. 측정 변수 수 위, 높이, 압력 및 유량 undershooting 포함 합니다. 결과, 압력 및 흐름 속도 데이터 표시 됩니다. 압력의 변화, 고려 현상은 크게 섹션으로 나누어져 세; 냉각수, 싸이 펀 깨는, 그리고 정상 상태의 상실. pressure, 냉각수 섹션의 손실에서 변화 약간 변경 섹션을 깨는 사이 펀에 급속 하 게 증가 합니다. 또한, 압력 정상 상태 동안 변경 되지 않습니다. 또한, 유량 사이 펀 속보 때문에 점차적으로 감소 볼 수 있습니다. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55972/55972fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55972/55972fig4.jpg"> 
그림 4입니다. 시뮬레이션 프로그램의 알고리즘. 이론적 모델9를 적용 하는 알고리즘 개발 된다. 실제 현상을 반영 하기 위해 세 단계 알고리즘의 주요 계산 과정에 의하여 이루어져 있다. 경우 디자인 조건을 반영 하는 입력된 매개 변수, 각 단계는 주어진된 기준에 대 한 자동으로 계산 됩니다. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55972/55972fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55972/55972fig5.jpg"> 
그림 5입니다. 타당성의 추정. 시뮬레이션 결과의 정확도 평가 하려면 높이 undershooting는 실험 결과와 비교 됩니다. 시뮬레이션 실험에 맞게 합리적으로 발견 되었다. 즉, 시뮬레이션 프로그램이 있다 속보 사이 펀의 분석에 대 한 좋은 성능. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55972/55972fig5large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55972/55972fig6.jpg"> 
그림 6입니다. 흐름 속도 그래프. 시뮬레이션된 (Sim) 유량 실험 (Exp) 값을 유사 했다. 시뮬레이션 수 상대적으로 정확 하 게 흐름 속도 수량을 계산 하기 때문에 시뮬레이션된 undershooting 높이 물 수준 값은 실험 값과 비슷합니다. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55972/55972fig6large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Video 1" src="/files/ftp_upload/55972/55972mov1.jpg"> 
비디오 1입니다. (카)를 깨고 성공적인 싸이 펀. 이 동영상은 사이 펀 브 레이 커와 실험. 로 카 위치에 나비 밸브 열면 냉각수 밖으로 누출. 그러나, 냉각수 누설은 점차적으로 감소 하 고 사이 펀 브 레이 커로 인해 중지. 즉,이 비디오는 싸이 펀 차단기 냉각수의 누설을 방지할 수 있습니다 보여줍니다. 이 비디오를 보려면 여기 클릭 하십시오 <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55972/Video_1(LOCA).mp4" target="_blank"> (다운로드 오른쪽 클릭.)</a>
<img alt="Video 2" src="/files/ftp_upload/55972/55972mov2.jpg"> 
비디오 2입니다. 사이 펀 브 레이 커 (XN)의 부재입니다. 싸이 펀 브 레이 커의 부재, 냉각수, 흐름을 계속 하 고 마지막으로 상부 탱크의 수위가 0이 됩니다. 이 비디오를 보려면 여기 클릭 하십시오 <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55972/Video_2(XN).mp4" target="_blank"> (다운로드 오른쪽 클릭.)</a>
<img alt="Video 3" src="/files/ftp_upload/55972/55972mov3.jpg"> 
비디오 3입니다. 선 유형 사이 펀 브 레이 커 (LN). 사이 펀 브 레이 커는 효과적으로 냉각수의 손실을 방지합니다. 이 비디오를 보려면 여기 클릭 하십시오 <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55972/Video_3(LN).mp4" target="_blank"> (다운로드 오른쪽 클릭.)</a>
<img alt="Video 4" src="/files/ftp_upload/55972/55972mov4.jpg"> 
비디오 4입니다. 구멍 유형 사이 펀 브 레이 커 (HN). 사이 펀 브 레이 커는 효과적으로 냉각수의 손실을 방지합니다. 이 비디오를 보려면 여기 클릭 하십시오 <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55972/Video_4(HN).mp4" target="_blank"> (다운로드 오른쪽 클릭.)</a>
<img alt="Video 5" src="/files/ftp_upload/55972/55972mov5.jpg"> 
보충 비디오 1입니다. 시뮬레이션 프로그램을 실행. 시뮬레이션 프로그램의 초기 화면 (매개 변수, 실행, 수동, 및 출구 표시) 4 버튼으로 구성 됩니다. '매개 변수 표시' 버튼을 클릭 하면 새로운 명령 창이 열리고 매개 변수 목록이 포함 되어 있습니다. 사용자는 수정 하 고 변수의 숫자 값을 확인할 수 있습니다. '실행' 버튼 포함된 공식으로 입력된 매개 변수를 대체 하 여 계산을 수행 합니다. '매뉴얼'은 사용 및 프로그램 버전을 알리기 위한 버튼 이며 '종료' 버튼에서 프로그램을 닫습니다. 결과 ' 결과 보기 ' 창에 표시 됩니다. 이 비디오를 보려면 여기 클릭 하십시오 <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55972/Sup_Video_1(Demonstration).mp4" target="_blank"> (다운로드 오른쪽 클릭.)</a>

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Study of Siphon Breaker Experiment and Simulation for a Research Reactor

사이 펀 현상을 깨고 실험적으로 조사 하 고 이론적 모델 제안 했다. 이론적인 모델에 기반 하는 시뮬레이션 프로그램을 개발 하 고 시뮬레이션 프로그램의 결과 실험 결과와 비교 했다. 그것은 시뮬레이션 프로그램의 결과 실험 결과 잘 일치 체결 했다.

연구 반응 기에 대 한 사이 펀 브 레이 커 실험 및 시뮬레이션 연구

Under the design conditions of a research reactor, the siphon phenomenon induced by pipe rupture can cause continuous outward flow of water. To prevent ...

study-siphon-breaker-experiment-simulation-for-research

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

8.6K 조회수.  Handong Global University. 사이 펀 현상을 깨고 실험적으로 조사 하 고 이론적 모델 제안 했다. 이론적인 모델에 기반 하는 시뮬레이션 프로그램을 개발 하 고 시뮬레이션 프로그램의 결과 실험 결과와 비교 했다. 그것은 시뮬레이션 프로그램의 결과 실험 결과 잘 일치 체결 했다.

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Simulation, Fabrication and Characterization of THz Metamaterial Absorbers

Metamaterials (MM), artificial materials engineered to have properties that may not be found in nature, have been widely explored since the first theoretical1 and experimental demonstration2 of their unique properties. MMs can provide a highly controllable electromagnetic response, and to date have been demonstrated in every technologically relevant spectral range including the optical3, near IR4, mid IR5 , THz6 , mm-wave7 , microwave8 and radio9 bands. Applications include perfect lenses10, sensors11, telecommunications12, invisibility cloaks13 and filters14,15. We have recently developed single band16, dual band17 and broadband18 THz metamaterial absorber devices capable of greater than 80% absorption at the resonance peak. The concept of a MM absorber is especially important at THz frequencies where it is difficult to find strong frequency selective THz absorbers19. In our MM absorber the THz radiation is absorbed in a thickness of ~ &lambda;/20, overcoming the thickness limitation of traditional quarter wavelength absorbers. MM absorbers naturally lend themselves to THz detection applications, such as thermal sensors, and if integrated with suitable THz sources (e.g. QCLs), could lead to compact, highly sensitive, low cost, real time THz imaging systems.

This protocol outlines the simulation, fabrication and characterization of THz metamaterial absorbers. Such absorbers, when coupled with an appropriate sensor, have applications in THz imaging and spectroscopy.

THz Metamaterial Absorbers 시뮬레이션, 제조 및 특성

Metamaterials (MM),  artificial materials engineered to have properties that may not be found in  nature, have been widely explored since the first ...

연구

공학

Research and Development of High-performance Explosives

Developmental testing of high explosives for military applications involves small-scale formulation, safety testing, and finally detonation performance tests to verify theoretical calculations. For newly developed formulations, the process begins with small-scale mixes, thermal testing, and impact and friction sensitivity. Only then do subsequent larger scale formulations proceed to detonation testing, which will be covered in this paper. Recent advances in characterization techniques have led to unparalleled precision in the characterization of early-time evolution of detonations. The new technique of Photonic Doppler Velocimetry (PDV) for the measurement of detonation pressure will be shared and compared with traditional fiber-optic detonation velocity and plate-dent calculation of detonation pressure. In particular, the role of aluminum in explosive formulations will be discussed. Recent developments led to the development of explosive formulations that result in reaction of aluminum very early in the detonation product expansion. This enhanced reaction leads to changes in the detonation velocity and pressure due to reaction of the aluminum with oxygen in the expanding gas products.

Developmental testing of high explosives for military applications involves small-scale formulation, safety testing, and finally detonation performance tests to verify theoretical calculations. This paper will share typical development tests associated with the measurement of detonation velocity and detonation pressure.

고성능 폭발물의 연구 개발

Developmental testing of high explosives for military applications involves small-scale formulation, safety testing, and finally detonation performance ...

Detection and Recovery of Palladium, Gold and Cobalt Metals from the Urban Mine Using Novel Sensors/Adsorbents Designated with Nanoscale Wagon-wheel-shaped Pores

Developing low-cost, efficient processes for recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals from urban mine remains a significant challenge in industrialized countries. Here, the development of optical mesosensors/adsorbents (MSAs) for efficient recognition and selective recovery of Pd(II), Au(III), and Co(II) from urban mine was achieved. A simple, general method for preparing MSAs based on using high-order mesoporous monolithic scaffolds was described. Hierarchical cubic Ia3d wagon-wheel-shaped MSAs were fabricated by anchoring chelating agents (colorants) into three-dimensional pores and micrometric particle surfaces of the mesoporous monolithic scaffolds. Findings show, for the first time, evidence of controlled optical recognition of Pd(II), Au(III), and Co(II) ions and a highly selective system for recovery of Pd(II) ions (up to ~95%) in ores and industrial wastes. Furthermore, the controlled assessment processes described herein involve evaluation of intrinsic properties (e.g., visual signal change, long-term stability, adsorption efficiency, extraordinary sensitivity, selectivity, and reusability); thus, expensive, sophisticated instruments are not required. Results show evidence that MSAs will attract worldwide attention as a promising technological means of recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals.

Because of the importance and extensive use of palladium, gold and cobalt metals in high-technology equipment, their recovery and recycling constitute an important industrial challenge. The metal recovery system described herein is a simple, low-cost means for the effective detection, removal, and recovery of these metals from the urban mine.

감지 및 팔라듐의 복구, 도시 광산에서 금과 코발트 금속은 나노 수레 바퀴 모양의 기공 지정 소설 센서 / 흡착제를 사용하여

Developing low-cost, efficient processes for recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals from urban mine remains a significant challenge in ...

Visualizing Hyporheic Flow Through Bedforms Using Dye Experiments and Simulation

Advective exchange between the pore space of sediments and the overlying water column, called hyporheic exchange in fluvial environments, drives solute transport in rivers and many important biogeochemical processes. To improve understanding of these processes through visual demonstration, we created a hyporheic flow simulation in the multi-agent computer modeling platform NetLogo. The simulation shows virtual tracer flowing through a streambed covered with two-dimensional bedforms. Sediment, flow, and bedform characteristics are used as input variables for the model. We illustrate how these simulations match experimental observations from laboratory flume experiments based on measured input parameters. Dye is injected into the flume sediments to visualize the porewater flow. For comparison virtual tracer particles are placed at the same locations in the simulation. This coupled simulation and lab experiment has been used successfully in undergraduate and graduate laboratories to directly visualize river-porewater interactions and show how physically-based flow simulations can reproduce environmental phenomena. Students took photographs of the bed through the transparent flume walls and compared them to shapes of the dye at the same times in the simulation. This resulted in very similar trends, which allowed the students to better understand both the flow patterns and the mathematical model. The simulations also allow the user to quickly visualize the impact of each input parameter by running multiple simulations. This process can also be used in research applications to illustrate basic processes, relate interfacial fluxes and porewater transport, and support quantitative process-based modeling.

This manuscript describes how to create regular bedforms in a flume, visualize flow through the bedforms, and use computer simulations to simulate the hyporheic flow. The computer simulations compare well with the experimental observations. This coupled simulation and experiment is well-suited for both research and educational purposes.

Advective exchange between the pore space of sediments and the overlying water column, called hyporheic exchange in fluvial environments, drives solute ...

Knowledge Based Cloud FE Simulation of Sheet Metal Forming Processes

The use of Finite Element (FE) simulation software to adequately predict the outcome of sheet metal forming processes is crucial to enhancing the efficiency and lowering the development time of such processes, whilst reducing costs involved in trial-and-error prototyping. Recent focus on the substitution of steel components with aluminum alloy alternatives in the automotive and aerospace sectors has increased the need to simulate the forming behavior of such alloys for ever more complex component geometries. However these alloys, and in particular their high strength variants, exhibit limited formability at room temperature, and high temperature manufacturing technologies have been developed to form them. Consequently, advanced constitutive models are required to reflect the associated temperature and strain rate effects. Simulating such behavior is computationally very expensive using conventional FE simulation techniques.
This paper presents a novel Knowledge Based Cloud FE (KBC-FE) simulation technique that combines advanced material and friction models with conventional FE simulations in an efficient manner thus enhancing the capability of commercial simulation software packages. The application of these methods is demonstrated through two example case studies, namely: the prediction of a material's forming limit under hot stamping conditions, and the tool life prediction under multi-cycle loading conditions.

The following paper presents a novel FE simulation technique (KBC-FE), which reduces computational cost by performing simulations on a cloud computing environment, through the application of individual modules. Moreover, it establishes a seamless collaborative network between world leading scientists, enabling the integration of cutting edge knowledge modules into FE simulations.

The use of Finite Element (FE) simulation software to adequately predict the outcome of sheet metal forming processes is crucial to enhancing the ...

3D Printing of Biomolecular Models for Research and Pedagogy

The construction of physical three-dimensional (3D) models of biomolecules can uniquely contribute to the study of the structure-function relationship. 3D structures are most often perceived using the two-dimensional and exclusively visual medium of the computer screen. Converting digital 3D molecular data into real objects enables information to be perceived through an expanded range of human senses, including direct stereoscopic vision, touch, and interaction. Such tangible models facilitate new insights, enable hypothesis testing, and serve as psychological or sensory anchors for conceptual information about the functions of biomolecules. Recent advances in consumer 3D printing technology enable, for the first time, the cost-effective fabrication of high-quality and scientifically accurate models of biomolecules in a variety of molecular representations. However, the optimization of the virtual model and its printing parameters is difficult and time consuming without detailed guidance. Here, we provide a guide on the digital design and physical fabrication of biomolecule models for research and pedagogy using open source or low-cost software and low-cost 3D printers that use fused filament fabrication technology.

Physical models of biomolecules can facilitate an understanding of their structure-function for the researcher, aid in communication between researchers, and serve as an educational tool in pedagogical endeavors. Here, we provide detailed guidance for the 3D printing of accurate models of biomolecules using fused filament fabrication desktop 3D printers.

연구 및 교육학에 대한 생명 모델의 3D 인쇄

The construction of physical three-dimensional (3D) models of biomolecules can uniquely contribute to the study of the structure-function relationship. 3D ...

Processing of Bulk Nanocrystalline Metals at the US Army Research Laboratory

Given their potential for significant property improvements relative to their large grained counterparts, much work has been devoted to the continued development of nanocrystalline metals. Despite these efforts, the transition of these materials from the lab bench to actual applications has been blocked by the inability to produce large scale parts that retain the desired nanocrystalline microstructures. Following the development of a method proven to stabilize the nanosized grain structure to temperatures approaching that of the melting point for the given metal, the US Army Research Laboratory (ARL) has progressed to the next stage in the development of these materials - namely the production of large scale parts suitable for testing and evaluation in a range of relevant test environments. This report provides a broad overview of the ongoing efforts in the processing, characterization, and consolidation of these materials at ARL. In particular, focus is placed on the methodology used for producing the nanocrystalline metal powders, in both small and large-scale amounts, that are at the center of ongoing research efforts.

This paper provides a brief overview of the ongoing efforts at the Army Research Laboratory on the processing of bulk nanocrystalline metals with an emphasis on the methodologies used for the production of the novel metal powders.

미국 육군 연구소에서 대량 Nanocrystalline 금속 처리

Given their potential for significant property improvements relative to their large grained counterparts, much work has been devoted to the continued ...

A 100 KW Class Applied-field Magnetoplasmadynamic Thruster

Applied-field magnetoplasmadynamic thrusters (AF-MPD thrusters) are hybrid accelerators in which electromagnetic and gas dynamic processes accelerate plasma to high speed; they have considerable potential for future space applications with the significant advantages of high specific impulse and thrust density. In this paper, we present a series of protocols for designing and manufacturing a 100 kW class of AF-MPD thruster with water-cooling structures, a 130 V maximum discharge voltage, a 800 A maximum discharge current, and a 0.25 T maximum strength of magnetic field. A hollow tantalum tungsten cathode acts as the only propellant inlet to inhibit the radial discharge, and it is positioned axially at the rear of the anode in order to relieve anode starvation. A cylindrical divergent copper anode is employed to decrease anode power deposition, where the length has been reduced to decrease the wall-plasma connecting area. Experiments utilized a vacuum system that can achieve a working vacuum of 0.01 Pa for a total propellant mass flow rate lower than 40 mg/s and a target thrust stand. The thruster tests were carried out to measure the effects of the working parameters such as propellant flow rates, the discharge current, and the strength of applied magnetic field on the performance and to allow appropriate analysis. The thruster could be operated continuously for significant periods of time with little erosion on the hollow cathode surface. The maximum power of the thruster is 100 kW, and the performance of this water-cooled configuration is comparable with that of thrusters reported in the literature.

The goal of this protocol is to introduce the design of a 100 kW class applied-field magnetoplasmadynamic thruster and relevant experimental methods.

100 KW 클래스 적용 필드 Magnetoplasmadynamic 로켓

Applied-field magnetoplasmadynamic thrusters (AF-MPD thrusters) are hybrid accelerators in which electromagnetic and gas dynamic processes accelerate ...

Thermocapillary Convection Space Experiment on the SJ-10 Recoverable Satellite

Thermocapillary convection is an important research subject in microgravity fluid physics. The experimental study on surface waves of thermocapillary convection in an annular liquid pool is one of the 19 scientific experimental projects on the SJ-10 recoverable satellite. Presented is a design for a payload for space experimental study on thermocapillary convection that includes the experimental model, measurement system, and control system. The specifics for the construction of an experimental model of an annular liquid pool with variable volume ratios is provided. The fluid temperatures are recorded by six thermocouples with a high sensitivity of 0.05 &#176;C at different points. The temperature distributions on the liquid free surface are captured by means of an infrared thermal camera. The free surface deformation is detected by a displacement sensor with a high accuracy of 1 &#181;m. The experimental process is fully automated. The research is focused on thermocapillary oscillation phenomena on the liquid-free surface and convective pattern transitions through analyses of experimental data and images. This research will be helpful to understand the mechanism of thermocapillary convection and will offer further insights into the nonlinear characteristics, flow instability, and bifurcation transitions of thermocapillary convection.

A protocol for the space payload design, the space experiment on thermocapillary convection, and analyses of experimental data and images are presented in this paper.

SJ-10 복구 가능한 위성의 열모세관 대류 공간 실험

Thermocapillary convection is an important research subject in microgravity fluid physics. The experimental study on surface waves of thermocapillary ...

Optimized Sealing Process and Real-Time Monitoring of Glass-to-Metal Seal Structures

Residual stress is an essential factor to keeping the hermeticity and robustness of a glass-to-metal seal structure. The purpose of this report is to demonstrate a novel protocol to characterize and measure residual stress in a glass-to-metal seal structure without destroying the insulation and hermeticity of sealing materials. In this research, a femto-laser inscribed fiber Bragg grating sensor is used. The glass-to-metal seal structure that is measured consists of a metal shell, sealing glass, and Kovar conductor. To make the measurements worthwhile, the specific heat treatment of metal-to-glass seal (MTGS) structure is explored to obtain the model with best hermeticity. Then, the FBG sensor is embedded into the path of sealing glass and becomes well-fused with the glass as the temperature cools to RT. The Bragg wavelength of FBG shifts with the residual stress generated in sealing the glass. To calculate the residual stress, the relationship between Bragg wavelength shift and strain is applied, and the finite element method is also used to make the results reliable. The online monitoring experiments of residual stress in sealing glass are carried out at different loads, such as high temperature and high pressure, to broaden functions of this protocol in harsh environments.

Key procedures to optimize the sealing process and achieve real-time monitoring of the metal-to-glass seal (MTGS) structure are described in detail. The embedded fiber Bragg grating (FBG) sensor is designed to achieve online monitoring of temperature and high-level residual stress in the MTGS with simultaneous environmental pressure monitoring.

최적화된 밀봉 공정 및 유리-금속 씰 구조의 실시간 모니터링

Residual stress is an essential factor to keeping the hermeticity and robustness of a glass-to-metal seal structure. The purpose of this report is to ...