In recent automated manufacturing systems, compressed air-based pneumatic cylinders have been widely used for basic perpetration including picking up and moving a target object. They are relatively categorized as small machines, but many linear or rotary cylinders play an important role in discrete manufacturing systems. Therefore, sudden operation stop or interruption due to a fault occurrence in pneumatic cylinders leads to a decrease in repair costs and production and even threatens the safety of workers. In this regard, this study proposed a fault detection technique by developing a time-variant deep learning model from multivariate sensor data analysis for estimating a current health state as four levels. In addition, it aims to establish a real-time fault detection system that allows workers to immediately identify and manage the cylinder’s status in either an actual shop floor or a remote management situation. To validate and verify the performance of the proposed system, we collected multivariate sensor signals from a rotary cylinder and it was successful in detecting the health state of the pneumatic cylinder with four severity levels. Furthermore, the optimal sensor location and signal type were analyzed through statistical inferences.

The rack cylinder is an important part of the pile leg structure of the jack up platform. Because of its complex structure, the flow field around the rack cylinder is different from that around the ordinary cylinder, which brings difficulties to the research of the rack cylinder. In this paper, using CFD(Computational Fluid Dynamics) solved the flow field of chords with different rack height and rack width under different KC and Re, the characteristics of the flow field around the cylinder with rack are obtained. The results show that Re, KC, rack height and rack width all have different effects on the flow field. When Re and KC are constant, Cd will increase with the increase of rack height ratio, the change of Cd and Cl is not significant, while the change of Cd and Cl varies with Re when the chord structure is fixed.

CFD was used to study the change in the operation of the governor to check the effect of response delay due to residual air in the governor cylinder, which adjusts the pump RPM of the Turbine Driven Aux. Feed Water Pump(TD AFWP) in the Nuclear power plant. As a result of analysis, as the amount of internal air increased, the time delay also increased proportionally, and a time delay of up to 0.2 sec. occurred. As in the theory, it was confirmed that the cylinder operation delay occurred depending on the presence or absence of a compressive fluid such as air, but the time delay wat not enough to significantly affect the pump operation.

Electroanalytical study for the rotating cylinder electrode in molten LiCl-KCl eutectic salt (58– 42mol%) containing MgCl2 (0.1wt%) at 600°C is conducted. The researches of rotating cylinder electrode have been widely conducted for the century. The advantage of the electrode is that it can mitigate the unintended natural convection by providing a controlled diffusion boundary layer thickness. However, the experimental data for the high temperature molten salts is barely existed. The study adopts the electrochemical techniques such as cyclic voltammetry for the static cell and linear sweep voltammetry for the dynamic cell to calculate the diffusion coefficient. The peak current density and limiting current density are measured according to the scan rate. In order to evaluate the mass transfer under hydrodynamic flow condition, the revolution speeds of cylindrical electrode are varied from 10 rpm to 500 rpm which are corresponded to the Reynolds number of 4 and 185 respectively. The flow regime covers from the laminar to semi-turbulent regime (transient) as the critical Reynolds number Recrit is 200. The limiting current density shows a linear trend with the revolution speed and agrees well with the existing mass transfer correlations. For the extended flow regime, a new mass transfer correlation is suggested as the relation of non-dimensional numbers (Sh = aRebScc) based on the dimensionless analysis.

In this work, the results obtained from the simulation of sedimentation of an elliptical cylinder in a viscous fluid are presented. The fluid flow velocity and pressure fields are evaluated by the famous lattice Boltzmann method (LBM). A smoothed profile method (SPM) is considered to enforce the no-slip boundary condition at the curved boundaries of the elliptical cylinder. The coupling between LBM LBM: Lattice Boltzmann Method and SPM SPM: Smoothed Profile Method is done by adding a hydrodynamic force term to the discretized version of the lattice Boltzmann equation. At first, the developed numerical code is validated by applying it to the unbounded laminar flow over an elliptical cylinder for different values of Reynolds number, Re. Later, simulations are carried out for sedimentation of an elliptical particle in a closed enclosure by considering different values for Re defined by terminal settling velocity of the cylinder. The robustness and accuracy of present simulation technique is assessed by comparing the particle trajectories and orientations obtained at different Re with the results from the existing literature. It is observed that, over a period of time, the particle attains steady state constant velocity and sediments horizontally when Re is low (Re=1.9) and moderate (Re=12.6). Whereas, an oscillating pattern for the sedimentation velocity is observed when Re is 32.9.

본 논문에서는 건물, 교량 및 해양구조물에 많이 적용되는 기본적인 형상인 벽면에 부착되어 있는 사각실린더 주변의 유동에 대해, 3개의 난류모델(v2-f 모델, k-ω 모델, k-ε 모델)을 적용하여 URANS 수치해석을 각각 수행하고, 그 결과를 비교하였다. 이 유동 은 물체의 모서리에서 발생하는 칼만와(karman vortex) 때문에 본질적으로 강한 비정상성을 가지고 있으며, 물체의 후류 영역에서도 매우 복잡한 유동구조를 가지고 있다고 알려져 있다. 3개의 난류모델이 적용된 수치해석으로부터 예측되는 평균 유동장과 지배적인 유동 의 주파수를 Wang et al.(2004; 2006)의 실험결과와 비교하였다. 비교 결과, v2-f 모델이 적용된 URANS 결과가 실험결과와 가장 유사한 결과를 보여주었고, k-ω 모델도 우수한 결과를 보인 반면, k-ε 모델은 본 대상 유동에 적용하기에 부족함을 확인하였다. 따라서 강한 박리가 존재하는 유동의 해석 시에는 v2-f 모델은 좋은 선택이다. 그리고 유동의 박리 제어를 위한 연구에 활용될 것으로 기대된다.

풍방향 공력감쇠는 항상 정감쇠 형태로 나타나기 때문에 구조물 진동을 더욱 안정화하는 경향이 있다. 준정상 가정에 의하여 공력감쇠를 예측할 수 있는 이론적 모델은 풍방향 공력감쇠의 발현특성을 모사하고, 발현에 영향을 미치는 영향인자를 설명하고 있다. 본 연구에서는 공탄성 실험을 통해 얻어진 계측응답으로부터 추정된 풍방향 감쇠를 이론적 풍방향감쇠와 비교하여 준정상 가정으 로부터 구해진 이론적 모델의 정합성을 평가하였다. 풍방향 감쇠는 최신 개발된 시스템 식별기술인 가상동적가진기에 의한 방법을 이 용하여 구한다. 본 연구결과로부터 풍방향 공력감쇠는 준정상가정에 의한 이론적 모델과의 차이를 보이며, 이것은 주로 높이별, 평균 풍속에 따른 난류강도의 크기에 의하여 영향을 받는 것으로 나타났다.

Engine components subjected to cyclic thermal and mechanical loads may experience low-cycle or high-cycle fatigue failures. In particular, both of these failures can easily occur in aluminum cylinder heads, which are exposed to high temperatures and combustion pressures. Predicting the fatigue characteristics of the cylinder head are very important in the design stage of engine development. In this study, a finite element analysis was performed to predict the low-cycle thermal fatigue around exhaust ports of the cylinder head. Temperature distributions are obtained through the heat transfer analysis considering thermal cyclic test. The analysis result involves large plastic deformations, indicating compressive stresses at high temperatures and subsequently turn into tensile stresses at cold conditions. And the results showed that the critical regions such as exhaust port with large plastic strains coincided well with crack locations from thermal cyclic test. Next, design changes were made to the critical areas of the exhaust ports, and the results showed that the durability was improved by about 60% over the initial model and there were no problems in the thermal fatigue test.

지난 50여 년간의 연구를 통해서 와류진동의 발생메커니즘과 폭 넓은 이해를 위한 수학적 모델이 제시된바 있으나 대부분 실 험적 고찰과 경험적 모델에 기반한 현상학적인 접근이 주로 이루어졌다. 와류진동과 그에 수반된 독특한 현상, 유체의 흐름과 구조물의 상호작용에 내포되어 있는 복합성과 난해성은 지금도 많은 연구자들의 관심을 불러일으키고 있으며, 와류진동에 대한 원초적인 발생원인 규명에 대한 새로운 도전이 지속적으로 제기되고 있다. 본 연구에서는 하중식별법에 의해 와류하중을 직접 추출하고 스펙트럼 형상분석을 통하여 와류하중을 구성하는 요소하중을 도출하는 과정을 보였다. 와류진동을 구성하는 요소하중은 구조물의 속도가 공력 감쇠에 의하여 피드백되는 하중, 와의 발생에 의한 하중(스트로할 성분에 의한 순수와류하중), 풍직각방향 버펫팅 하중으로 구분됨을 알 수 있었다. 각 요소 하중이 구조물 응답에 미치는 영향을 분석하여 본 연구에서 제시된 와류하중 모델도출법의 정합성을 보임으로서, 모델 구축방법의 타당성을 제시하였다. 이들 요소하중에 대한 정량적인 수학적 모델의 정립을 위해서는 피드백하중의 공력감쇠예측, 순수와류하중 스펙트럼의 정량적인 분포와 그 크기 예측, 버펫팅 하중의 스펙트럼 성상 예측이 이루어져야 한다. 이를 위해 풍동실험, 실계측과 같은 현상학적인 접근방법과 유체 흐름의 정형화된 수학적 모델인 나비에-스톡스 방정식과 연계된 CFD 해석을 병행하여 와류하중을 구성하는 요소하중들에 대한 정량화된 수학적 모델의 정립이 요구된다.

공력감쇠는 와류에 의한 풍직각방향의 응답을 평가하는데 매우 유용한 인자로 인식되어 왔다. 그러나 기존의 공력감쇠 산정 방식은 구조물 응답에 기반한 시스템 식별기술을 적용하는 것으로 와류하중속에 포함되어 있는 공력감쇠의 역할과 특성을 파악하는 데 한계를 가지고 있었다. 본 연구에서는 하중식별기술을 적용하여 와류하중을 직접적으로 구함으로써 와류하중을 구성하는 요소와 유발요인을 평가하고자 하였다. 이를 위하여 대기 경계층에서 원형 실린더 모델에 대한 공탄성 실험을 수행하여 풍직각방향 와류하중 을 추정하였으며 그로부터 공력감쇠의 특성을 분석하였다. 분석결과, 와류하중은 구조물 모달속도가 공력감쇠에 의해 풍하중으로 전 환되는 모달속도하중과 변동풍속에 의해 형성되는 순수 와류하중으로 구성되는 것으로 나타났다. 공력감쇠는 최상층 평균풍속에 의한 와류방출진동수가 구조물의 고유진동수에 근접하면서 부감쇠를 가지며 그 결과 총 감쇠가 작아져 응답증폭현상을 유발하는 것으로 파악되었다. 본 연구결과에 기초하면, 난류상태에서 와류하중 특성이 반영된 와류하중모델 구축이 가능할 것으로 사료되며, 구조물 풍직 각방향 진동을 보다 효과적으로 파악하는데 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

This study investigates the optical characteristics of InGaN multiple quantum wells(MQWs) light emitting diodes(LEDs) on planar sapphire substrates(PSSs), nano-sized PSS(NPSS) and micro-sized PSS(MPSS). We obtain the results as the patterning size of the sapphire substrates approach the nanometer scale: The light from the back side of the device increases and the total light extraction becomes larger than the MPSS- and planar-LEDs. The experiment is conducted by Monte Carlo ray-tracing, which is regarded as one of the most suitable ways to simulate light propagation in LEDs. The results show fine consistency between simulation and measurement of the samples with different sized patterned substrates. Notably, light from the back side becomes larger in the NPSS LEDs. We strongly propose that the increase in the light intensity of NPSS LEDs is due to an abnormal optical distribution, which indicates an increase of extraction probability through NPSS.

점적기의 성능은 압력보상 기능에 따른 유량 균등성에 의해 좌우되고, 유량의 균등성은 점적기 내부 의 위치에 따른 공급압력이 일정할 때 이루어진다. 점적기의 압력보상은 탄성을 가진 연질의 실리콘과 미로가 동시에 결합된 경우에 가장 큰 효과를 나타낸다. 그러나 경질 미로만으로 구성된 점적기의 경우 에는 미로의 길이와 내부구조에 따라 유량이 크게 달라진다. 경질 미로만으로 구성된 점적기의 경우에는 연질의 실리콘을 동시에 결합한 점적기보다 공급 압력에 따른 유량의 오차가 훨씬 크게 나타나므로 간편한 반면에 성능에서는 불리한 조건을 가진다. 경질미로로 구성된 점적호스의 경우 공급 압력과 미로의 길이와 단면에 따른 최적 설계를 통하여 적절한 조건에서 폭넓게 사용할 수 있는 장점이 있으므로 이에 대한 연구는 점적기의 성능을 개선하는데 매우 중요한 역할을 한다. 그러나 이러한 분야의 연구는 거의 이루어지지 않은 실정이다. 따라서 본 연구에서는 경질미로로 구성된 점적호스의 성능평가를 구명 하기 위해 원형의 미로를 길이별로 8단계(#1~#8)로 나누어, 공급압력(0.5~3.0bar) 변화에 따른 출구유량을 실험적 방법과 이론적 해석(CFD)으로 구하였다.

대부분의 소비자들이 질 좋은 음식을 선호하기 때문에, 농장에서는 소비자들의 욕구를 충족시키기 위해 다양한 시설을 이용하고 있다. 가장 대표적인 시설은 플라스틱 온실과 유리온실이다. 국내의 플라스틱 온실 과 유리 온실의 측고는 3m 내외이다. 결과적으로 작물의 생산성이 제한되고, 이를 해결하기 위해서는 기둥의 높이를 증가시켜 온실의 측고를 높이는 것이다. 온실 기둥상승 장치는 멈춤장치, 공압 실린더 및 수직 부재 등으로 구성된다. 공압 실린더는 안전계수 1.5를 고려하여 직경 160mm와 행정길이 50mm로 설계하였으며, 노즐을 통하여 공기의 압력을 제어하였다. 1행정 시간을 30초 내외로 설계하기 위해서는 21.5L·min-1 공기가 필요한 것으로 나타났다. 따라서 노즐의 직경은 0.5mm로 설계하였다. 압력이 0.9 MPa일 때 평균 인상력은 13,805N으로 계산된 값 15,612N에 근접하였다. 현장 시험결과 같은 열의 기둥과 오차가 발생하지 않았으며, 실제 유리 및 플라스틱 온실에 적용 가능한 것으로 판단되었다