Este trabalho foi financiado pela Fundação Nacional de pesquisa de subvenção de Coreia (NRF), financiada pelo governo da Coreia (MSIP: Ministério da ciência, TIC e planejamento do futuro) (n. º NRF-2016M2B2A9911771).

1. procedimento experimental 4 , 5 , 6 <ol><li>preparação passo <ol><li>Verifique a instalação experimental. Com base na matriz de teste, verifique cuidadosamente as condições de teste de matriz de teste, tais como tamanho LOCA, tamanho SBL, tipos de disjuntor de sifão e a presença do orifício, antes do experimento. Também, o teste para confirmar que os componentes da instalação e instrumentações funcionam corretamente sem ruído de dados ou avarias.</li>
		<li>Encher o reservatório superior com água usando a bomba retorno instalada no interior do reservatório inferior.</li>
		<li>Remover o ar residual dentro SBL. Usar uma bomba de vácuo e câmara reserva para remover o ar residual da SBL.</li>
		<li>Verificar o nível inicial de água do reservatório superior. Use o governante anexado ao tanque.</li>
	</ol></li> <li>Etapa de teste <ol><li>abrir a válvula no final do sistema de tubulação.</li>
		<li>Usando o sistema de aquisição de dados na sala de controle, verificar os dados medidos, tais como o nível de água, taxa de fluxo e alterações de pressão, durante o fenômeno de quebra de sifão. Se não há nenhuma saída de líquido de arrefecimento, termina o primeiro experimento. Finalmente, gravar os resultados experimentais obtidos com as condições de determinado teste.</li>
	</ol></li> <li>Alterar as variáveis de teste (tamanho SBL, tamanho LOCA, presença de orifício e posição LOCA) como segue.
	<ol><li>Mudança a SBL sucessivamente tamanho de 2, 2.5, 3, 4, 5 e 6 em; a SBL determinado está ligado ao tubo principal por uma junta flange na posição 2 na Figura 2. 
		Nota: As variáveis experimentais, tais como tamanho SBL, tamanho LOCA e a presença do orifício, forem alteradas usando a junção de flange com parafusos e porcas. Portanto, estes processos são realizados manualmente.</li>
		<li>Repita etapas 1.1.1 - 1.2.2 até que todas as experiências de tamanhos SBL são feitas.</li>
		<li>Com a LOCA na posição 1, mudar o tamanho LOCA sucessivamente para 6, 8, 10, 12, 14 e 16 polegadas; o redutor determinado está ligado ao tubo principal por uma junta flange na posição 3, na Figura 2.</li>
		<li>Repita etapas 1.1.1 - 1.3.2 até que todas as experiências de tamanhos LOCA são feitas.</li>
		<li>Instalar o orifício (ou remover o orifício) conectado à tubulação principal por uma junta flange na parte inferior do reservatório superior. 
		Nota: Experiências da etapa anterior tenham sido realizadas com a ausência (ou presença) do orifício. Portanto, o orifício deve ser instalado (ou removido) para o próximo experimento.
		<ol><li>Para fazer este trabalho, certifique-se de que não há água no interior do reservatório superior.</li>
		</ol></li> <li>Repita etapas 1.1.1 - 1.3.4. Para confirmar o efeito do tamanho SBL e LOCA sob a presença (ou ausência) do orifício, repita a etapa anterior.</li>
		<li>Mudar o LOCA para a posição 2, como experiências da etapa anterior tenham sido realizadas com posição LOCA 1. Alterar a posição de LOCA para próximo experimento. 
		Nota: No menu configuração experimental, são construídas duas posições de LOCA. Cada LOCA com uma válvula de borboleta é ligada a um sistema de tubagem principal.
		<ol><li>Para alterar a posição de LOCA, feche a válvula de borboleta de isolamento na posição LOCA 1 e abra a válvula na posição LOCA 2.</li>
		</ol></li> <li>Repita etapas 1.1.1 - 1.3.6.</li>
	</ol></li></ol> 2. Executando o programa de simulação <ol><li>clique no ícone do programa para executar o programa de simulação de quebra de sifão. 
	Nota: O procedimento é demonstrado no vídeo suplementar 1. Como mostrado, a tela inicial do programa de simulação consiste de 4 botões (Mostrar parâmetro, executar, Manual e saída). Quando o usuário clica o &#39; mostrar parâmetros &#39; botão, uma nova janela de comando abre e inclui a lista de parâmetros. O usuário é capaz de modificar e confirmar os valores numéricos das variáveis. O &#39; executar &#39; botão executa os cálculos, substituindo os parâmetros de entrada para as fórmulas incluídas. O &#39; Manual &#39; botão é para notificar o uso e o programa de versão e o &#39; saída &#39; botão fecha o programa. Os resultados são mostrados na &#39; mostrar resultados &#39; windows.</li>
	<li>Clique o &#34; parâmetro Show &#34; botão.</li>
	<li>Alterar os dados de entrada, considerando as condições de determinada simulação.</li>
	<li>Clique o &#34; executar &#34; botão.</li>
	<li>Verificar a forma de gráfico de nível de água &#39; mostrar resultados &#39; janela. O programa organiza os valores de resultado com o tempo e traça o gráfico automaticamente.
	<ol><li>Com a forma do gráfico, confirmar visualmente a possibilidade de quebra de sifão; se o nível de água ou subestimativa altura tem o mesmo valor consistentemente até o fim, sifão quebrando é possível sob as condições de determinado. Veja a Figura 3.</li>
	</ol></li> <li>Outras saídas de check-in a &#39; mostrar resultados &#39; janela. Note que existem oito opções (nível de água, subestimativa altura, pressão, velocidade da água, velocidade do ar, velocidade de mistura de duas fases, quantidade e atrito) para verificar a saída. Selecione o tipo de gráfico usando a caixa de seleção. 
	Nota: É fácil de compreender o fenômeno de quebra de sifão de relance, porque a mudança de cada valor com o tempo pode ser vista através do gráfico.</li>
	<li>Confirmar o valor específico de saída dependendo da hora clicando o &#34; calcular em tempo específico &#34; botão. Digite o tempo desejado e verificar os resultados de acordo com a hora.</li>
	<li>Salvar todos os dados de resultados de simulação clicando a &#34; salvar os dados &#34; botão. 
	Nota: Os resultados são salvos no formato de arquivo de texto, e condições simuladas são salvos juntos.</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>

Os autores não têm nada para divulgar.

Um disjuntor de sifão é um dispositivo de segurança passiva-operado usado para prevenir a perda de líquido de arrefecimento, quando ocorre um acidente de ruptura do tubo. No entanto, é difícil aplicar para reatores de pesquisa contemporânea, porque não há nenhuma experiência para os reactores de investigação de escala real. Por esta razão, a experiência real-escala foi conduzida por POSTECH e KAERI. O objetivo do experimento foi confirmar que a quebra de sifão é viável para o tamanho da escala real, e para identificar os fatores que afetam o sifão quebra. Resultados experimentais mostram que o tamanho LOCA e tamanho SBL foram as principais variáveis que influenciam a aterragem.
O cálculo do sifão quebrando é excessivamente complexo porque há muitos parâmetros que precisam ser considerados. Estudos anteriores não apresentaram um modelo teórico satisfatório para sifão quebrando. Por esse motivo, estabeleceu-se um modelo teórico que poderia analisar o fenômeno de quebra de sifão real dos resultados da experiência de disjuntor sifão de escala real. O modelo teórico foi baseado na mecânica dos fluidos e o modelo de Chisholm para o fluxo de duas fases. Das equações de Bernoulli, a velocidade de fluxo pode ser derivada. Além disso, outras variáveis significativas, tais como a vazão volumétrica, nível de água e altura subestimativa, poderiam ser calculados a partir do modelo teórico, considerando o fluxo de duas fases.
Em seguida, um programa de simulação foi desenvolvido com base no modelo teórico. Quando os resultados da simulação foram comparados com os resultados experimentais, foi demonstrado que o modelo teórico poderia analisar o fenômeno de quebra de sifão real. Os resultados de simulação podem ser usados como uma base para julgar a segurança do reactor de investigação contra acidente de ruptura do tubo, e o programa pode ser usado para o projeto do disjuntor sifão.
No entanto, o modelo teórico desenvolvido recentemente e o programa de simulação só foram desenvolvidas no experimento de escala real com um 16 no tamanho da tubulação principal. Para verificar a aplicabilidade do programa de simulação em várias escalas, estamos preparando uma nova instalação experimental para testes de quebra de sifão em pequena escala por miniaturizar a instalação experimental de escala real anterior. Uma vasta gama do fator C e coeficiente de Chisholm B, incluindo a gama de experiência existente, será considerada.

O número de reactores usando combustível tipo placa, tais como pesquisa de Jordan e reator de treinamento (JRTR) e KiJang Research Reactor (KJRR), tem aumentado recentemente. Para conectar-se o combustível do tipo placa facilmente, o reactor de investigação requer um fluxo descendente do núcleo. Desde que os reatores de pesquisa exigem a cabeça de sucção positiva líquida do sistema primário de refrigeração, alguns componentes do sistema refrigerando poderiam potencialmente ser instalados abaixo do reator. No entanto, se a ruptura de tubulação ocorre no sistema de arrefecimento primário abaixo o reator, o efeito de sifão provoca drenagem contínua de refrigerante que pode resultar na exposição do reator ao ar. Isto significa que o calor residual não pode ser removido, o que poderia levar a um acidente grave. Portanto, em caso de perda do acidente do líquido refrigerante (LOCA), um dispositivo de segurança que pode impedir que um acidente grave é necessário. Um disjuntor de sifão é tal um dispositivo de segurança. Pode efetivamente impedir drenagem da água usando um pico de ar. Todo o sistema é chamado o sifão quebrar o sistema.
Foram realizados vários estudos para a melhoria da segurança dos reactores de investigação. McDonald ' s e Marten1 realizado um experimento para confirmar o desempenho de um sifão, quebrando a válvula como um disjuntor operando ativamente. Neill e Stephens2 realizaram um experimento usando um disjuntor de sifão como um dispositivo passivamente operado em uma tubulação de pequeno porte. Sakurai3 propôs um modelo analítico para analisar o sifão quebrando onde aplicou-se um modelo de fluxo de ar-água totalmente separado.
Sifão quebrando é extremamente complexo, porque há muitos parâmetros que precisam ser considerados. Além disso, porque não foram realizados os experimentos para reatores de pesquisa real-escala, é difícil aplicar estudos anteriores para reatores de pesquisa contemporânea. Portanto, estudos anteriores não apresentaram um modelo teórico satisfatório para sifão quebrando. Por este motivo, realizou-se um experimento em escala real para estabelecer um modelo teórico.
Para investigar o efeito do disjuntor sifão em um reactor de investigação, foram realizados experimentos de escala real verificação pelo Pohang Universidade de ciência e tecnologia (POSTECH) e Instituto de pesquisa de energia atómica de Coreia (KAERI)4,5 ,6. A Figura 1 é a instalação real para o experimento de quebra de sifão. A Figura 2 mostra um diagrama esquemático da instalação e inclui a marca de instalação.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55972/55972fig1.jpg"> 
Figura 1. Facilidade para o sifão quebrando experimento demonstração. O tamanho do cano principal é 16 em e uma janela de acrílico é instalada para observação. O orifício é um dispositivo preparado para descrever a queda de pressão. Portanto, há uma parte de montagem do orifício na parte inferior do reservatório superior. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55972/55972fig1large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55972/55972fig2.jpg"> 
Figura 2. Diagrama esquemático da instalação experimental. A localização dos pontos de medição é apresentada. Os números indicam esses locais relevantes; Posicione o ponto de 0 significa a entrada do disjuntor sifão, ponto 1 significa o nível de água, ponto 2 significa a parte conectada do disjuntor o sifão e a tubulação principal e ponto 3 significa o LOCA. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55972/55972fig2large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
A instalação experimental de quebra de sifão é composto por um reservatório superior, um reservatório inferior, um sistema de tubulação e uma bomba de retorno. A capacidade do reservatório superior é de 57,6 m3. A área inferior e a profundidade são 14,4 m2 (4 m x 3,6 m) e 4 m, respectivamente. O tanque inferior e a posição de LOCA estão localizado 8,3 m abaixo do tanque superior. A capacidade do reservatório inferior é de 70 m3. O reservatório inferior é usado para armazenar a água durante o experimento. O reservatório inferior é conectado à bomba de retorno. A água do reservatório inferior é bombeada para o reservatório superior. O tamanho da tubulação principal do sistema de tubulação é 16 no. O fim da linha de disjuntor o sifão (SBL) é localizado 11,6 m de altura acima do tubo inferior ponto de ruptura. Além disso, janelas de acrílico são instaladas no tubo para visualização, como mostrado na Figura 1.
Vários dispositivos foram instalados para medir os sinais físicos. Foram utilizados dois transdutores de pressão absoluta (aptos) e três transdutores de pressão diferencial (DPTs). Para medir a taxa de fluxo de massa de água, utilizou-se um medidor de Vazão Ultrassônico. Um sistema de aquisição de dados foi usado para obter todos os dados de medição no ms 250 intervalos de tempo. Além do equipamento de medição, as câmeras foram instaladas para observação e um governante foi anexado na parede interna do tanque superior para verificar o nível de água.
Vários tamanhos de disjuntor (SB) LOCA e sifão, tipos de disjuntor de sifão (linha furo) e a presença do orifício de combustível do reator e o ponto de ruptura de tubulação foram considerados no experimento. A fim de verificar o efeito do tamanho LOCA e SBL, vários tamanhos de LOCA e SBL foram usados. Os tamanhos LOCA variou de 6 a 16 em e os tamanhos SBL variou de 2 a 6 em. No experimento, tipo de linha e buraco de disjuntores de sifão foram usados, mas o seguinte conteúdo deste estudo considera apenas o tipo SBL usado no JRTR e KJRR. Como um exemplo dos resultados experimentais, a Figura 3 é um gráfico que inclui os dados de taxa de fluxo de pressão e água. O experimento foi conduzido em 4 de outubro de 2013 e a amostra de dados experimentais é LN23 (linha tipo SB, sem orifício, 12 em LOCA, 2.5 no SBL).
A partir dos dados do experimento, foi estabelecido o modelo teórico que pode prever o sifão quebrando o fenômeno. O modelo teórico começa com a equação de Bernoulli. A velocidade do fluido é obtida a partir da equação de Bernoulli e a vazão volumétrica pode ser obtida multiplicando a velocidade do fluido pela área da tubulação. Além disso, o nível da água pode ser obtido usando a vazão volumétrica. O conceito básico do modelo teórico é como acima. No entanto, desde o sifão quebrando o fenômeno é um fluxo de duas fases, existem pontos adicionais a ser considerado. Para considerar um modelo de análise de fluxo de duas fases, realizou-se um teste de verificação de precisão. Desde que o modelo de Chisholm era mais preciso do que um modelo homogêneo, o modelo de Chisholm é usado para analisar o fenômeno. De acordo com o modelo de Chisholm, a fórmula do multiplicador bifásico é expresso como a equação 17. Nesta equação, ф representa o multiplicador de duas fases, ρ representa a densidade e X representa a qualidade.
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/55972/55972eq1.jpg">(1)
classe p = "jove_content" &gt; modelo em the Chisholm, um coeficiente B que varia com a vazão mássica foi incluído. Em última análise, a derivação de uma fórmula de correlação entre o coeficiente de Chisholm B e as condições de projeto do reator é um ponto importante do modelo teórico. Em outras palavras, uma outra finalidade do experimento era obter dados para estabelecer a relação entre as condições de projeto e coeficiente de Chisholm B. Partir dos resultados de teste, estabeleceu-se uma fórmula de correlação entre as condições de projeto e coeficiente de Chisholm B. O modelo teórico resultante foi desenvolvido para prever o sifão quebrando bem o fenômeno.
Além disso, foi desenvolvido um programa de simulação com uma Interface de usuário gráfica (GUI). Pela transição dos dados de pressão absoluta na Figura 3, o fenômeno pode ser dividido em três fases: a perda de líquido de arrefecimento (fluxo monofásico), quebra de sifão (fluxo bifásico) e estado estacionário. Portanto, o processo de cálculo principal do algoritmo inclui um processo de três etapas, correspondentes às três etapas do fenômeno real. Incluindo o processo de cálculo, o algoritmo inteiro para descrever o processo de simulação é mostrado na Figura 48.
Usando o software (ver vídeo suplementar 1) para iniciar a simulação, o usuário insere os parâmetros de entrada correspondente às condições de projeto e os parâmetros de entrada são armazenados como valores fixos. Se o usuário prossegue com a simulação depois de introduzir os parâmetros, o programa executa o cálculo passo primeiro. O primeiro passo é o cálculo monofásico, o que é o cálculo de perda de refrigerante devido ao efeito de sifão depois da ruptura da tubulação. As variáveis são calculadas automaticamente pelo modelo teórico (como a equação de Bernoulli, preservação de fluxo de massa, etc.), e o cálculo locações a parâmetros de entrada pelo usuário. Os resultados do cálculo são sequencialmente armazenados na memória do computador de acordo com a unidade de tempo designada pelo usuário.
Se o nível da água cai abaixo posição 0, significa que o fluxo monofásico termina, porque o ar começa a precipitar a SBL neste momento. Portanto, o primeiro passo para o fluxo da fase monofásica prossegue até o nível da água atinge a posição 0. Quando o nível da água está na posição 0, isto significa que a altura undershooting é zero. A altura undershooting é a diferença de altura entre a entrada da SBL e o nível de água do tanque superior após a quebra de sifão. Em outras palavras, subestimativa altura indica quanto o nível da água diminuiu durante o sifão quebrando. Portanto, a altura undershooting é um parâmetro importante, porque permitirá a determinação direta da quantidade de perda de líquido de arrefecimento. Por conseguinte, o programa determina o fim do primeiro passo cálculo de acordo com a altura undershooting.
Se a altura undershooting for maior que zero, o programa realiza um segundo cálculo de passo que pode simular o fluxo de duas fases. Porque o fluxo de água e o ar estão presentes no sifão quebrando o palco, as propriedades físicas de ambos os fluidos devem ser consideradas. Portanto, os valores do multiplicador de duas fases, a qualidade e a fração de vazio são considerados nesta etapa de cálculo. Especialmente, o valor de fração de vazio é usado como terminando o critério do cálculo segundo passo. A fração de vazio pode ser expressa como a razão de fluxo de ar para a soma do ar e a água flui. O segundo cálculo passo continua até o valor de fração de vazio (α) é mais de 0,9. Quando α é sobre 0,9, o terceiro cálculo passo procede que descreve o estado estacionário. Teoricamente, o critério final para sifão quebrando é α = 1, desde que somente o ar existe na tubulação neste momento. No entanto, neste programa, os critérios de fim de sifão quebrando é α = 0,9 para evitar qualquer erro no processo de cálculo. Portanto, uma perda parcial de resultados é inevitável, mas esse erro pode ser insignificante.
Cálculo de estado estacionário prossegue durante o tempo definido pelo usuário. Porque não há mudança, o estado estacionário é caracterizado em que os valores de resultado de cálculo são sempre constantes. Se sifão quebrando for bem-sucedida, o último nível da água no tanque superior permanecerá em um valor específico, não zero. No entanto, se a quebra de sifão não é executada com êxito, o líquido de arrefecimento será quase perdido, e o nível final da água se aproxima de zero valor. Portanto, se o valor de nível de água é igual a zero no estado estacionário, ele indica que as condições de determinado projeto não são adequadas para completar a quebra de sifão.
Após o cálculo, o usuário pode confirmar os resultados de várias maneiras. Os resultados mostram o status do sifão quebrando, quebrando o progresso e singularidade de sifão. O programa de simulação pode prever e analisar o fenômeno de forma realista e ajudar na concepção do sistema de quebra de sifão. Neste papel, o protocolo do experimento, os resultados da experiência e da aplicação do programa de simulação são apresentados.

<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

Sob as condições de projeto de um reator de pesquisa, o fenômeno de sifão induzido pela ruptura do tubo pode causar contínuo fluxo para fora da água. Para evitar esta saída, um dispositivo de controle é necessário. Um disjuntor de sifão é um tipo de dispositivo de segurança que pode ser utilizado para controlar a perda de líquido de arrefecimento de água efetivamente.
Para analisar as características de sifão quebrando, foi realizado um experimento em escala real. Os resultados do experimento, verificou-se que existem vários fatores de design que afetam o sifão quebrando o fenômeno. Portanto, há uma necessidade de desenvolver um modelo teórico capaz de prever e analisar o sifão quebrando o fenômeno sob diferentes condições de projeto. Usando os dados experimentais, foi possível formular um modelo teórico que prediz com precisão o progresso e o resultado do sifão quebrando o fenômeno. O modelo teórico estabelecido baseia-se na mecânica dos fluidos e incorpora o modelo de Chisholm para analisar o fluxo de duas fases. Da equação de Bernoulli, a velocidade, a quantidade, a subestimativa altura, nível de água, pressão, coeficiente de atrito e fatores relacionados ao fluxo de duas fases poderia ser obtida ou calculado. Além disso, para utilizar o modelo estabelecido neste estudo, foi desenvolvido um programa de análise e projeto de disjuntor do sifão. O programa de simulação opera com base no modelo teórico e retorna o resultado como um gráfico. O usuário pode confirmar a possibilidade do sifão quebrando, verificando a forma do gráfico. Além disso, salvar o resultado de toda simulação é possível e pode ser usada como um recurso para analisar o sifão real, quebrando o sistema.
Em conclusão, o usuário pode confirmar o status do sifão quebrando e projeto do sistema de quebra de sifão usando o programa desenvolvido neste estudo.

Todo o processo de quebra de sifão consiste de três estágios. A primeira fase é a saída do líquido de arrefecimento devido ao efeito de sifão. A segunda etapa é o processo de iniciar o fluxo de ar através da SBL para bloquear a perda de líquido de arrefecimento, chamado de quebra de sifão. O fenômeno de quebra de sifão pode ser visto como um aumento acentuado da pressão absoluta na Figura 3. Depois que a pressão absoluta aumenta rapidamente, é gradualmente reduzido devido à diminuição do nível de água. Na extremidade do sifão quebrando, desde alguns fluxos de água residual, volta para o reservatório superior, a pressão absoluta aumenta novamente. Se o sifão quebrando é concluído, não há nenhuma mais fugas de refrigerante e este estado é chamado de "estado estacionário". Porque não há mudança de estado, a pressão absoluta também é mantida constante. A taxa de fluxo, que foi mantida em um valor elevado durante a primeira fase, diminui gradualmente como o sifão quebrando começa. Quando o sifão quebrando é concluída com êxito, o vazamento de líquido de arrefecimento é gradualmente reduzido e parou, como mostrado no vídeo 1. A pressão diferencial na Figura 3 mostrou uma tendência a aumentar continuamente após o início da quebra de sifão.
Se a ruptura de tubulação ocorre na ausência do disjuntor sifão, todo o refrigerante vai vazar devido ao efeito de sifão. O experimento que descreve a ausência do disjuntor sifão é mostrado no vídeo 2 (XN; ausência do disjuntor sifão). Por outro lado, vídeo 3 (LN; disjuntor de sifão de tipo de linha) e Video 4 (HN; disjuntor de sifão tipo buraco) mostram que o disjuntor do sifão efetivamente impede a perda de líquido de arrefecimento. Em ambos os casos, confirma-se que o refrigerante não vaza abaixo de um determinado nível de água. Consequentemente, os experimentos mostraram que o disjuntor de sifão pode ser um dispositivo viável para evitar a perda de líquido de arrefecimento.
Além disso, os resultados experimentais, foi possível definir a relação entre o coeficiente de Chisholm e as condições de projeto. Em primeiro lugar, para refletir as condições experimentais, o processo de ajuste fino do coeficiente de perda de pressão foi realizado. Depois de ajustar o coeficiente de perda de pressão, coeficiente de Chisholm B foi deduzido por um método de tentativa e erro. Porque o fluxo de massa de ar e a água deve ser considerado ao definir o valor do coeficiente B Chisholm, um critério para avaliar o fluxo de massa quantitativamente era necessário. Este critério foi derivado usando um fator de taxa de fluxo de ar e o fluxo de massa de água. O critério, chamado fator de C, é usado para determinar a relação com o coeficiente de Chisholm B. A fórmula proposta de fator C é dada pela equação 2 e o fator de taxa de fluxo de ar é dada pela equação 39,10. As fórmulas seguintes, ρ representa a densidade, e K02 representa o coeficiente de perda de pressão entre a posição 0 e posição 2. Desde que a densidade e o algarismo '2' na equação 3 são constantes, eles podem ser eliminados. Portanto, o tipo simplificado de fator de taxa de fluxo de ar é chamado o fator F na equação 2. O fluxo de massa de água também deve ser avaliado; aumenta a medida que aumenta de tamanho LOCA, mas a área também aumenta ao mesmo tempo. Portanto, o fluxo de massa com tamanho diferente do LOCA é dividido pela área para obter o fluxo de massa por unidade de área. Aqui, o valor de vazão mássica é calculado antes de ar entra na tubulação.
<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/55972/55972eq2.jpg">(2)
<img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/55972/55972eq3.jpg">(3)
Para encontrar a relação entre o coeficiente de Chisholm B e fator C, utilizou-se análise de regressão. Como resultado, dois tipo de fórmulas de correlação (função exponencial e função quadrática) pode ser derivado e R2 valores foram 0,93 (função exponencial) e 0,97 (função quadrática). Cada função é dada como equação 4 e 5 de equação9. Equação 4 foi capaz de prever bem para um tamanho relativamente grande de LOCA, como 12 e 16 em tamanhos LOCA. Por outro lado, a equação 5 foi capaz de prever bem para tamanhos relativamente pequenos de LOCA, como o 8 em e 10 em tamanhos LOCA. Consequentemente, a função exponencial é usada para prever para um tamanho relativamente grande de maior do que 11 na LOCA, e a função quadrática é usada para que menor do que 11 em.
<img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/55972/55972eq4.jpg">(4)
<img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/55972/55972eq5.jpg">(5)
Ou seja, o estabelecimento do modelo teórico é significativo, em que a previsão do sifão quebrando o fenômeno é possível, derivando o coeficiente de Chisholm B as condições de projeto. Portanto, o desenvolvimento de um programa de simulação, que inclui o modelo teórico seria útil para analisar o fenômeno e projetando o disjuntor do sifão.
O gráfico comparando a simulação e resultados experimentais é mostrado na Figura 5. Considerando o gráfico, o programa de simulação poderia prever os resultados obtidos com o experimento de escala real. Não só os resultados de altura undershooting, mas também os dados de fluxo obtidos a partir do programa de simulação apresentam padrões semelhantes aos obtidos experimentalmente. Figura 6 é o gráfico da taxa de fluxo versus o tempo tomado para tamanhos LOCA de 12 e 16 em. No entanto, existem algumas diferenças no início entre a experiência e a simulação. Na verdade, a avaliação de taxa de fluxo experimental na fase de início baseava-se a visualização de vídeo e os dados de taxa de fluxo do experimento foi obtidos calculando-se o nível de água inferior por 5 s. Este método foi uma maneira alternativa porque o medidor de Vazão Ultrassônico pode não medir a taxa de fluxo com precisão antes do fluxo totalmente desenvolvido. A diferença entre os resultados do experimento e simulação parece ser devido a este ponto. Exceto para a fase de início, a taxa de fluxo simulado era similar aos valores experimentais e o programa previu a tendência de acordo com o tamanho LOCA com precisão.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55972/55972fig3.jpg"> 
Figura 3. Resultado experimental. As variáveis de medida incluem o nível de água, subestimativa altura, pressão e vazão. Entre os resultados, são apresentados dados de taxa de fluxo e pressão. Considerando a mudança de pressão, o fenômeno em grande parte é dividido em três seções; Perda de líquido de arrefecimento, quebra de sifão e estado estacionário. O pressure, que altera ligeiramente as alterações na perda de seção do líquido de arrefecimento, aumenta rapidamente no sifão quebrando seção. Além disso, a pressão não muda durante o estado estacionário. Além disso, pode ser visto que a taxa de fluxo diminui gradualmente devido a quebra de sifão. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55972/55972fig3large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55972/55972fig4.jpg"> 
Figura 4. Algoritmo de programa de simulação. O algoritmo é desenvolvido para aplicar o modelo teórico de9. Para refletir o fenômeno real, o processo de cálculo principal do algoritmo consistia em três fases. Se os parâmetros de entrada que refletem as condições de projeto são dadas, cada estágio é calculado automaticamente para os critérios determinados. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55972/55972fig4large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55972/55972fig5.jpg"> 
Figura 5. Estimativa da validade. Para avaliar a precisão dos resultados da simulação, subestimativa altura é comparado com os resultados do experimento. Simulação foi encontrada para corresponder razoavelmente os experimentos. Em outras palavras, o programa de simulação tem um bom desempenho para análise de quebra de sifão. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55972/55972fig5large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55972/55972fig6.jpg"> 
Figura 6. Gráfico da taxa de fluxo. A taxa de fluxo (Sim) simulada era similar aos valores experimentais (Exp). Porque a simulação poderia calcular relativamente com precisão as quantidades de taxa de fluxo, os valores de altura e nível de água undershooting simulados são semelhantes aos valores experimentais. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55972/55972fig6large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Video 1" src="/files/ftp_upload/55972/55972mov1.jpg"> 
Vídeo de 1. Sifão de sucesso quebrando (LOCA). Este vídeo é um experimento com disjuntor de sifão. Quando a válvula de borboleta é aberta na posição LOCA, o líquido de arrefecimento vaza. No entanto, o vazamento de líquido de arrefecimento é gradualmente reduzido e parou devido o quebra de sifão. Em outras palavras, este vídeo mostra que o disjuntor de sifão pode impedir o vazamento de líquido de arrefecimento. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55972/Video_1(LOCA).mp4" target="_blank">Por favor clique aqui para ver este vídeo. (Botão direito do mouse para fazer o download.)</a>
<img alt="Video 2" src="/files/ftp_upload/55972/55972mov2.jpg"> 
Vídeo 2. Ausência do disjuntor sifão (XN). Na ausência de um disjuntor de sifão, o refrigerante continua a fluir para fora, e finalmente, o nível de água do reservatório superior torna-se zero. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55972/Video_2(XN).mp4" target="_blank">Por favor clique aqui para ver este vídeo. (Botão direito do mouse para fazer o download.)</a>
<img alt="Video 3" src="/files/ftp_upload/55972/55972mov3.jpg"> 
Vídeo de 3. Disjuntor de sifão de tipo de linha (LN). O disjuntor de sifão efetivamente impede a perda de líquido de arrefecimento. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55972/Video_3(LN).mp4" target="_blank">Por favor clique aqui para ver este vídeo. (Botão direito do mouse para fazer o download.)</a>
<img alt="Video 4" src="/files/ftp_upload/55972/55972mov4.jpg"> 
Vídeo 4. Disjuntor de sifão tipo buraco (HN). O disjuntor de sifão efetivamente impede a perda de líquido de arrefecimento. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55972/Video_4(HN).mp4" target="_blank">Por favor clique aqui para ver este vídeo. (Botão direito do mouse para fazer o download.)</a>
<img alt="Video 5" src="/files/ftp_upload/55972/55972mov5.jpg"> 
Vídeo suplementar 1. Executando o programa de simulação. a tela inicial do programa de simulação consiste de 4 botões (Mostrar parâmetro, executar, Manual e saída). Quando o usuário clica no botão 'Mostrar parâmetros', abre uma nova janela de comando e inclui a lista de parâmetros. O usuário é capaz de modificar e confirmar os valores numéricos das variáveis. O botão 'Run' realiza os cálculos, substituindo os parâmetros de entrada para as fórmulas incluídas. 'Manual' é o botão para notificar o uso e o programa de versão, e 'Exit' é um botão para fechar o programa. Os resultados são mostrados na janela de 'Resultados'. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55972/Sup_Video_1(Demonstration).mp4" target="_blank">Por favor clique aqui para ver este vídeo. (Botão direito do mouse para fazer o download.)</a>

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Study of Siphon Breaker Experiment and Simulation for a Research Reactor

O sifão quebrando o fenômeno foi investigado experimentalmente e foi proposto um modelo teórico. Foi desenvolvido um programa de simulação baseado no modelo teórico e os resultados do programa de simulação foram comparados com resultados experimentais. Concluiu-se que os resultados do programa de simulação comparados os resultados experimentais bem.

Estudo do experimento de quebra de sifão e simulação para um Reactor de investigação

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

8.7K visualizações.  Handong Global University. O sifão quebrando o fenômeno foi investigado experimentalmente e foi proposto um modelo teórico. Foi desenvolvido um programa de simulação baseado no modelo teórico e os resultados do programa de simulação foram comparados com resultados experimentais. Concluiu-se que os resultados do programa de simulação comparados os resultados experimentais bem.

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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.

Fabricação de simulação, e Caracterização de THz Absorvedores de metamateriais

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

Engenharia

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.

Pesquisa e Desenvolvimento de explosivos de alto desempenho

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.

Detecção e recuperação de paládio, do ouro e cobalto Metais da Mina Urbana Usando novos sensores / adsorventes Designados com poros em nanoescala em forma de roda de carroça

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.

Visualizando Hyporheic Fluxo Através bedforms Usando Experimentos corante e Simulação

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.

Conhecimento Baseado Simulação Nuvem FE dos Processos de formação de folha de metal

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.

Impressão 3D de biomoleculares Modelos de Investigação e Pedagogia

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.

Processamento de metais de nanocristalina em massa no exército E.U. Research Laboratory

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.

Um propulsor Magnetoplasmadynamic aplicada-campo de 100 KW classe

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.

Experimento espacial de convecção termocapilar no satélite recuperável SJ-10

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.

Processo de vedação otimizado e monitoramento em tempo real de estruturas de vedação de vidro a metal

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 ...