Name: design and optimization strategies of a high-performance vented box
Uploaded: 2023-06-09T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Design and Optimization Strategies of a High-Performance Vented Box at JoVE.com

Bu araştırma, Çin Wenzhou Bilim ve Teknoloji Bürosu (Wenzhou büyük bilimsel ve teknolojik yenilik projesi Hibe No. ZG2020029) tarafından desteklenmektedir. Araştırma, Wenzhou Bilim ve Teknoloji Derneği tarafından Hibe No. KJFW09 ile finanse edilmektedir. Bu araştırma Wenzhou Belediyesi Anahtar Bilim ve Araştırma Programı (ZN2022001) tarafından desteklenmiştir.

1. Ön simülasyon işleme
NOT: Boru dizileri dikkate alındığında, havalandırmalı kutu modellerinin üç boyutlu alt yarısı ve üst yarısı üç boyutlu yazılımlar kullanılarak ve bunları X_T dosyaları olarak kaydedilerek oluşturulmuş, genel boyutlar Şekil 1'de gösterilmiştir. Konfigürasyonlar malzeme tablosunda gösterilmiştir.
<ol><li>Simülasyon yazılımını çalıştırın ve Mesh bileşenini "Bileşen...

<ol>
	<li>Villa-Rodriguez, J. A., 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=Maintaining+antioxidant+potential+of+fresh+fruits+and+vegetables+after+harvest.">Maintaining antioxidant potential of fresh fruits and vegetables after harvest.</a> Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 55 (6), 806-822 (2015).</li><li>Mozaffari, H., Lafreni&#232;re, J., Conklin, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Does+eating+more+variety+of+fruits+and+vegetables+reduce+risk+of+cancer?+Findings+from+a+systematic+review+and+meta-analysis.">Does eating more variety of fruits and vegetables reduce risk of cancer? Findings from a systematic review and meta-analysis.</a> Current Developments in Nutrition. 4, 339-339 (2020).</li><li>Wu, S., Fisher-Hoch, S. P., Reininger, B. M., Lee, M., McCormick, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fruit+and+vegetable+intake+is+inversely+associated+with+cancer+risk+in+Mexican-Americans.">Fruit and vegetable intake is inversely associated with cancer risk in Mexican-Americans.</a> Nutrition and Cancer. 71 (8), 1254-1262 (2019).</li><li>Nan, M., Xue, H., Bi, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contamination,+detection+and+control+of+mycotoxins+in+fruits+and+vegetables.">Contamination, detection and control of mycotoxins in fruits and vegetables.</a> Toxins. 14 (5), 309 (2022).</li><li>Alothman, M., Bhat, R., Karim, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+radiation+processing+on+phytochemicals+and+antioxidants+in+plant+produce.">Effects of radiation processing on phytochemicals and antioxidants in plant produce.</a> Trends in Food Science &amp; Technology. 20 (5), 201-212 (2009).</li><li>Ayala-Zavala, J. F., Wang, S. Y., Wang, C. Y., Gonz&#225;lez-Aguilar, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+storage+temperatures+on+antioxidant+capacity+and+aroma+compounds+in+strawberry+fruit.">Effect of storage temperatures on antioxidant capacity and aroma compounds in strawberry fruit.</a> LWT-Food Science and Technology. 37 (7), 687-695 (2004).</li><li>Piljac-&#381;egarac, J., &#352;amec, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antioxidant+stability+of+small+fruits+in+postharvest+storage+at+room+and+refrigerator+temperatures.">Antioxidant stability of small fruits in postharvest storage at room and refrigerator temperatures.</a> Food Research International. 44 (1), 345-350 (2011).</li><li>Lal Basediya, A., Samuel, D. V. K., Beera, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaporative+cooling+system+for+storage+of+fruits+and+vegetables+-+a+review.">Evaporative cooling system for storage of fruits and vegetables - a review.</a> Journal of Food Science and Technology. 50 (3), 429-442 (2013).</li><li>Sandhya, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modified+atmosphere+packaging+of+fresh+produce:+Current+status+and+future+needs.">Modified atmosphere packaging of fresh produce: Current status and future needs.</a> LWT-Food Science and Technology. 43 (3), 381-392 (2010).</li><li>Bassey, E. J., Cheng, J. H., Sun, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+nonthermal+and+thermal+pretreatments+for+enhancing+drying+performance+and+improving+quality+of+fruits+and+vegetables.">Novel nonthermal and thermal pretreatments for enhancing drying performance and improving quality of fruits and vegetables.</a> Trends in Food Science &amp; Technology. 112, 137-148 (2021).</li><li>Mieszczakowska-Fr&#261;c, M., Celejewska, K., P&#322;ocharski, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+innovative+technologies+on+the+content+of+vitamin+C+and+its+bioavailability+from+processed+fruit+and+vegetable+products.">Impact of innovative technologies on the content of vitamin C and its bioavailability from processed fruit and vegetable products.</a> Antioxidants. 10 (1), 54 (2021).</li><li>Xue, Z., Li, J., Yu, W., Lu, X., Kou, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+nonthermal+preservation+technologies+on+antioxidant+activity+of+fruits+and+vegetables:+A+review.">Effects of nonthermal preservation technologies on antioxidant activity of fruits and vegetables: A review.</a> Food Science and Technology International. 22 (5), 440-458 (2016).</li><li>Olaimat, A. N., Holley, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Factors+influencing+the+microbial+safety+of+fresh+produce:+a+review.">Factors influencing the microbial safety of fresh produce: a review.</a> Food Microbiology. 32 (1), 1-19 (2012).</li><li>Caleb, O. J., Mahajan, P. V., Al-Said, F. A. J., Opara, U. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modified+atmosphere+packaging+technology+of+fresh+and+fresh-cut+produce+and+the+microbial+consequences-a+review.">Modified atmosphere packaging technology of fresh and fresh-cut produce and the microbial consequences-a review.</a> Food and Bioprocess Technology. 6 (2), 303-329 (2013).</li><li>Waghmare, R. B., Mahajan, P. V., Annapure, U. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modelling+the+effect+of+time+and+temperature+on+respiration+rate+of+selected+fresh-cut+produce.">Modelling the effect of time and temperature on respiration rate of selected fresh-cut produce.</a> Postharvest Biology and Technology. 80, 25-30 (2013).</li><li>Praeger, U., 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=Airflow+distribution+in+an+apple+storage+room.">Airflow distribution in an apple storage room.</a> Journal of Food Engineering. 269, 109746 (2020).</li><li>Praeger, U., 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=Influence+of+room+layout+on+airflow+distribution+in+an+industrial+fruit+store.">Influence of room layout on airflow distribution in an industrial fruit store.</a> International Journal of Refrigeration. 131, 714-722 (2021).</li><li>Berry, T. M., Delele, M. A., Griessel, H., Opara, U. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Geometric+design+characterisation+of+ventilated+multi-scale+packaging+used+in+the+South+African+pome+fruit+industry.">Geometric design characterisation of ventilated multi-scale packaging used in the South African pome fruit industry.</a> Agricultural Mechanization in Asia, Africa, and Latin America. 46 (3), 34-42 (2015).</li><li>Dehghannya, J., Ngadi, M., Vigneault, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mathematical+modeling+of+airflow+and+heat+transfer+during+forced+convection+cooling+of+produce+considering+various+package+vent+areas.">Mathematical modeling of airflow and heat transfer during forced convection cooling of produce considering various package vent areas.</a> Food Control. 22 (8), 1393-1399 (2011).</li><li>Dehghannya, J., Ngadi, M., Vigneault, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transport+phenomena+modelling+during+produce+cooling+for+optimal+package+design:+thermal+sensitivity+analysis.">Transport phenomena modelling during produce cooling for optimal package design: thermal sensitivity analysis.</a> Biosystems Engineering. 111 (3), 315-324 (2012).</li><li>Delele, M. A., 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=Combined+discrete+element+and+CFD+modelling+of+airflow+through+random+stacking+of+horticultural+products+in+vented+boxes.">Combined discrete element and CFD modelling of airflow through random stacking of horticultural products in vented boxes.</a> Journal of Food Engineering. 89 (1), 33-41 (2008).</li><li>Ilangovan, A., Curto, J., Gaspar, P. D., Silva, P. D., Alves, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CFD+modelling+of+the+thermal+performance+of+fruit+packaging+boxes-influence+of+vent-holes+design.">CFD modelling of the thermal performance of fruit packaging boxes-influence of vent-holes design.</a> Energies. 14 (23), 7990 (2021).</li><li>Gong, Y. F., Cao, Y., Zhang, X. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Forced-air+precooling+of+apples:+Airflow+distribution+and+precooling+effectiveness+in+relation+to+the+gap+width+between+tray+edge+and+box+wall.">Forced-air precooling of apples: Airflow distribution and precooling effectiveness in relation to the gap width between tray edge and box wall.</a> Postharvest Biology and Technology. 177, 111523 (2021).</li><li>Guo, R., Li, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heat+dissipation+analysis+and+optimization+of+lithium-ion+batteries+with+a+novel+parallel-spiral+serpentine+channel+liquid+cooling+plate.">Heat dissipation analysis and optimization of lithium-ion batteries with a novel parallel-spiral serpentine channel liquid cooling plate.</a> International Journal of Heat and Mass Transfer. 189, 122706 (2022).</li><li>Chen, J., 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=Optimization+of+geometric+parameters+of+hydraulic+turbine+runner+in+turbine+mode+based+on+the+orthogonal+test+method+and+CFD.">Optimization of geometric parameters of hydraulic turbine runner in turbine mode based on the orthogonal test method and CFD.</a> Energy Reports. 8, 14476-14487 (2022).</li><li>Yun-De, S., Hai-Dong, Q., Sun, B., Li, Z. Z., Cao, K. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flow+analysis+of+fresh+vegetable+box+based+on+multiporosity+material.">Flow analysis of fresh vegetable box based on multiporosity material.</a> International Journal of Education and Management Engineering. 2 (1), 29 (2012).</li><li>Elansari, A. M., Mostafa, Y. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vertical+forced+air+pre-cooling+of+orange+fruits+on+bin:+Effect+of+fruit+size,+air+direction,+and+air+velocity.">Vertical forced air pre-cooling of orange fruits on bin: Effect of fruit size, air direction, and air velocity.</a> Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences. 19 (1), 92-98 (2020).</li></ol>

Yüksek performansı ve karmaşık yapısı nedeniyle bu çalışmada modelleme yazılımına dayalı havalandırmalı bir kutu inşa ettik. İç akışı simülasyon yazılımı ile analiz ettik. Simülasyon yazılımı, türbülans modelleme, tek ve çok fazlı akışlar, yanma, pil modelleme, akışkan-yapı etkileşimi ve çok daha fazlasını içeren gelişmiş fizik modelleme yetenekleri ile bilinir. Bu makalede kullanılan örneklem seçim yöntemi, bilimsel yöntemi, basit kullanımı, maliyet tasarrufu sağlayan...

Taze sebze ve meyveler, sadece iyi bir tada ve çekici bir forma sahip oldukları için değil, aynı zamanda insanların beslenmeleri ve sağlıklarını korumaları için büyük fayda sağladıkları için insan gıda tüketiminin yüksek bir bölümünü kaplar1. Birçok çalışma, taze meyve ve sebzelerin birçok hastalığın önlenmesinde benzersiz bir rol oynadığını göstermiştir 2,3. Yaş meyve ve sebzelerin depolanması sürecinde mantarlar, ışık, sıcaklık ve bağıl nem bozulmalarının önemli nedenleridir 4,5,6,7,8. Bu dış koşullar, iç metabolizmayı veya kimyasal reaksiyonları etkileyerek depolanan taze meyve ve sebzelerin kalitesini etkiler9.
Meyve ve sebzeler için yaygın arıtma teknolojileri termal olmayan ve termal korumayı içerir. Bunlar arasında, ısıl ön işlemin kurutma prosesi üzerinde olumlu bir etkisi vardır, ancak besin maddelerinin kaybı, lezzet ve koku değişikliği ve renk değişikliği10,11 gibi ürün kalitesi üzerinde olumsuz etkileri de olabilir. Bu nedenle, son yıllarda, ürünlerin termal olmayan korunması, tüketicilerin taze ürünlere olan talebini karşılamak için araştırma perspektifinden dikkat çekmiştir. Şu anda, meyve ve sebzeleri depolamak için esas olarak radyasyon işleme, darbeli elektrik alanı, ozon işleme, yenilebilir kaplamalar, yoğun faz karbondioksit ve diğer termal olmayan koruma teknolojileri vardır, ancak bu teknolojilerin genellikle büyük ekipman gereksinimi, yüksek fiyat ve kullanım maliyeti gibi eksiklikleri vardır12. Bu nedenle, basit bir yapının tasarımı, düşük maliyet ve koruma ekipmanının uygun kontrolü gıda endüstrisi için çok anlamlıdır.
Meyve ve sebzeler için depolama ortamında, uygun bir hava sirkülasyon sistemi, ürünün kendisi tarafından üretilen ısıyı ortadan kaldırmaya, sıcaklık gradyanını azaltmaya ve bulunduğu alandaki sıcaklık ve nemi korumaya yardımcı olur. Uygun hava sirkülasyonu, solunum ve mantar enfeksiyonlarına bağlı kilo kaybını da önler13,14,15. Farklı yapılardaki hava akımı üzerine çok sayıda çalışma yapılmıştır. Praeger ve ark.16,17, sensörler aracılığıyla bir depodaki farklı fan çalışma güçleri altında farklı konumlardaki rüzgar hızını ölçtüler ve farklı dikey yükseklikler nedeniyle hava hızında yedi kat kadar büyük bir fark olabileceğini ve her pozisyondaki hava hızının fan çalışma gücü ile pozitif olarak ilişkili olduğunu buldular. Ayrıca, kargo düzenlemesinin ve fan sayısının hava akımı üzerindeki etkisini inceleyen bir çalışmada, bazı fan konumlarının mesafesinin arttırılmasının ve fan sayısının rasyonel olarak seçilmesinin etkinin iyileştirilmesinde yardımcı olduğu sonucuna varılmıştır. Berry ve ark.18, farklı meyve depolama ortamlarındaki hava akışının ambalaj kutularındaki stoma dağılımı üzerindeki etkisini incelemiştir. Simülasyon yazılımı kullanarak, Dehghannya ve ark.19,20, paketteki zorla soğuk öncesi havanın hava akış durumunu, ambalaj duvarındaki farklı havalandırma alanları, miktarları ve dağıtım konumları ile inceledi ve her parametrenin hava akış durumu üzerindeki doğrusal olmayan etkisini elde etti. Delele ve ark.21, farklı havalandırma kutuları formlarında rastgele dağıtılan ürünlerin hava akışı üzerindeki etkisini incelemek için hesaplamalı bir akışkanlar dinamiği modeli uyguladılar. Ürün boyutunun, gözenekliliğin ve kutu deliği oranının hava akışı üzerinde daha büyük bir etkiye sahip olduğunu, rastgele dolumun ise daha küçük bir etkiye sahip olduğunu bulmuşlardır. Ilangovan ve ark.22, üç paketleme yapısı arasındaki hava akımı modellerini ve termal davranışı inceledi ve sonuçları referans yapısal modellerle karşılaştırdı. Sonuçlar, havalandırma deliğinin farklı yerleri ve tasarımları nedeniyle kutudaki ısı dağılımının eşit olmadığını gösterdi. Gong ve ark.23, tepsinin kenarı ile kabın duvarı arasındaki boşluğun genişliğini optimize etti.
Bu yazıda kullanılan teknikler simülasyon ve optimizasyon yöntemlerini içermektedir. İlkinin ilkesi, yönetim denklemlerinin ayrık hale getirilmesi ve sonlu hacim yöntemi21 kullanılarak sayısal olarak çözülmesidir. Bu makalede kullanılan optimizasyon yöntemi, ortogonal optimizasyon24 olarak adlandırılmaktadır. Ortogonal test, tipik bir çok faktörlü ve çok seviyeli analiz yöntemidir. Bu yöntem kullanılarak oluşturulan ortogonal tablo, tasarım alanında eşit olarak dağıtılmış, tüm tasarım alanını görsel olarak tanımlayabilen ve incelenebilen temsili noktalar içerir. Yani, daha az puan tam faktör testini temsil eder ve zaman, insan gücü, malzeme ve finansal kaynaklardan büyük ölçüde tasarruf sağlar. Ortogonal test, güç sistemleri, kimya, inşaat mühendisliği vb.25 alanlarındaki deneylerin tasarımında yaygın olarak kullanılmaktadır.
Bu çalışmanın amacı, yüksek performanslı havalandırmalı bir kutu tasarlamak ve optimize etmektir. Havalandırmalı bir kutu, gazı kutu içinde eşit olarak dağıtan bir gaz kontrol cihazı içeren orijinal bir kutu olarak tanımlanabilir. Hız homojenliği, havanın havalandırmalı kutudan ne kadar eşit bir şekilde aktığını ifade eder. Yun-De ve ark.26 daha önce çok gözenekli malzemenin özelliğinin taze bir sebze kutusunun hız homojenliği üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğunu göstermiştir. Bazı deneylerde, zorla veya indüklenen havanın homojen dağılımını garanti etmek için test odasının hem üstünde hem de altında bir plenum veya modüle edilmiş oda bırakılmıştır27. Bu kağıtta tasarlanan havalandırmalı kutu, zikzak delikli boru dizileri içerir. Havalandırmalı kutudaki hava akımı dağılımını kontrol etmek ana koruma stratejisidir. Havalandırmalı kutunun sol ve sağ taraflarında paralel olarak ayarlanmış eşit büyüklükte iki hava girişi vardır ve kutunun üst tarafına bir çıkış ayarlanmıştır. Havalandırmalı bir kutunun iç yapısını tasarlamak bu çalışmanın anahtarıdır. Başka bir deyişle, boru ve delik sayısı, havalandırmalı kutunun iç yapısını değiştirmek için önemli bir parametredir. Referans modelde 10 boru vardır. İki orta borunun her biri, borular boyunca kademeli olarak yerleştirilmiş 10 deliğe sahiptir. Ortadan dış boruya kadar olan deliklerin sayısı bir seferde iki artar.
Başka bir deyişle, taze sebzeleri, meyveleri ve diğer ürünleri tuttuğumuzda, sürekli ve istikrarlı hava akışı ürünlerin solunumunu azaltabilir, ürünün korunması için etilen ve diğer zararlı maddeleri azaltabilir ve ürünlerin kendileri tarafından üretilen sıcaklığı azaltabilir. Havalandırmalı kutunun farklı parametreleri nedeniyle, havalandırmalı kutunun koruma özelliğini etkileyecek gerekli hava akış durumunu elde etmek kolay değildir. Bu nedenle, proje havalandırmalı kutunun iç hava akış hızı homojenliğini kontrol hedefi olarak alır. Havalandırmalı kutunun yapısal parametreleri için duyarlılık analizi yapılmıştır. Örnekler ortogonal deneysel desenle seçilmiştir. Üç yapısal parametrenin kombinasyonunu optimize etmek için aralık analizini kullandık. Bu arada, optimizasyon sonuçlarının istenebilirliğini doğrularız.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Hardware</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NVIDIA GPU</td>
			<td>NVIDIA</td>
			<td>N/A</td>
			<td>An NVIDIA GPU is needed as some of the software frameworks below will not work otherwise. https://www.nvidia.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Software</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ansys-Workbench</td>
			<td>ANSYS</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Multi-purpose finite element method computer design program software.https://www.ansys.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SOLIDWORKS</td>
			<td>Dassault Systemes</td>
			<td>N/A</td>
			<td>SolidWorks provides different design solutions, reduces errors in the design process, and improves product quality 
			www.solidworks.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SPSS</td>
			<td>IBM</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Software products for statistical analytical operations, data mining, predictive analysis, and decision support tasks software.https://www.ibm.com</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

design and optimization strategies of a high-performance vented box

Bu çalışma, havalandırmalı kutunun iç yapısının sabit enerji tüketimi ile tasarlanması yoluyla hava akımının heterojen dağılımından kaynaklanan havalandırmalı bir kutuda hava akımı kaosu ve düşük performans problemlerini çözmeyi amaçlamaktadır. Nihai amaç, hava akışını havalandırmalı kutunun içine eşit olarak dağıtmaktır. Üç yapısal parametre için duyarlılık analizi yapıldı: boru sayısı, orta borudaki delik sayısı ve içeriden dış boruya her bir artışın sayısı. Ortogonal deneysel tasarım kullanılarak dört seviyeli üç yapısal parametreden oluşan toplam 16 rastgele dizi seti belirlenmiştir. Seçilen deney noktaları için bir 3D modelin oluşturulması için ticari yazılım kullanıldı ve bu veriler, daha sonra her deneysel noktanın standart sapmasını elde etmek için kullanılan hava akış hızlarını elde etmek için kullanıldı. Aralık analizine göre, üç yapısal parametrenin kombinasyonu optimize edildi. Başka bir deyişle, havalandırmalı kutunun performansını göz önünde bulundurarak verimli ve ekonomik bir optimizasyon yöntemi oluşturulmuş ve taze gıdaların depolama süresini uzatmak için yaygın olarak kullanılabilir.

Protokolü takiben, akış hızının standart sapmasını elde etmek için modelleme, örgüleme ve simülasyonu içeren ilk üç bölüm en önemlisiydi. Daha sonra ortogonal deneyler ve menzil analizi ile havalandırmalı kutunun yapı optimizasyonunu tamamladık. Protokolde kullanılan model, referanstan elde edilen ilk model olan referans havalandırmalı kutu modelidir. Şekil 4, referans havalandırmalı kutu modelinin aerodinamik akışının sonucunu, Ş...

Watch this Scientific Journal Video about Design and Optimization Strategies of a High-Performance Vented Box at JoVE.com

Design and Optimization Strategies of a High-Performance Vented Box

Burada, hava akış modelini düzenleyerek taze gıdaların havalandırmalı bir kutuda uzun süre saklanabilmesini sağlamak için ortogonal bir deneysel tasarım tarafından üretilen numune noktalarını optimize etmek için aralık analizi yöntemini sunuyoruz.

Yüksek Performanslı Havalandırmalı Bir Kutunun Tasarım ve Optimizasyon Stratejileri

This study aims to solve the problems of air flow chaos and poor performance in a vented box caused by the heterogeneous distribution of airflow through ...

Bu çalışma, sürekli enerji tüketimi öncülünde havalandırmalı kutunun iç yapısının tasarımı yoluyla hava akışının makul olmayan dağılımından kaynaklanan hava akımı kaosu ve havalandırmalı kutudaki düşük performans sorunlarını çözmeyi amaçlamaktadır. Havalandırmalı kutunun performansını göz önünde bulundurarak verimli ve ekonomik bir optimizasyon yöntemi oluşturulmuştur ve taze gıdaların depolama süresini uzatmak için kolayca kullanılabilir. Bu çalışmanın amacı, zikzak delikli boru dizileri içeren yüksek performanslı havalandırmalı bir kutu tasarlamak ve optimize etmektir.Havalandırmalı kutunun sol ve sağ taraflarında paralel olarak ayarlanmış eşit büyüklükte iki hava girişi vardır ve havalandırmalı kutunun üst tarafına bir çıkış ayarlanmıştır. Referans modelde 10 boru vardır. İki orta borunun sırasıyla borular boyunca kademeli olarak 10 deliği vardır.Ortadan dış boruya kadar olan deliklerin sayısı bir seferde iki artar. Boru dizileri göz önünde bulundurularak havalandırmalı kutu modellerinin üç boyutlu alt yarısı ve üst yarısı üç boyutlu yazılımlar kullanılarak ve XT dosyaları olarak kaydedilerek oluşturulmuştur. Simülasyon yazılımını çalıştırın ve örgü bileşenini bileşen sistemlerinden proje şematik penceresine sürükleyin.Alt olarak adlandırın. Geometriye sağ tıklayın ve alt XT dosyasını içe aktarmak için gözat'a tıklayın. Geometriye sağ tıklayın ve örgü tasarım modelleyici penceresine girmek için yeni tasarım modelleyici geometrisine tıklayın.Alt modeli görüntülemek için oluştur'a tıklayın. Üst yüzeye sağ tıklayın ve adlandırılmış seçimi Havalandırmalı Kutu Üst olarak yeniden adlandırmak için tıklatın. Seçim filtresi gövdelerini seçin.Adlandırılmış seçimi seçmek için alt modele sağ tıklayın ve alt kısmı olan modeli yeniden adlandırın. Seçim filtresi yüzlerini seçin ve seçim modunu kutu seçimine geçirin. Tüm iç yüzeyleri seçin ve adlandırılmış seçimi seçmek için sağ tıklatın ve daha sonra ağ arabirimleri olarak tanımlanan, dış iç yüzeyler olarak yeniden adlandırın.İlk pencereye dönün. Alttaki ağa çift tıklayın. Meshleme penceresine girin.Fiziksel tercihi mekanikten CFD'ye değiştirin. Mesh modelini oluşturmak için güncellemeye tıklayın. İlk pencereye dönün.Mesh bileşenini bileşen sistemlerinden proje şematik penceresine sürükleyin. En üstte olarak adlandırın. Geometriye sağ tıklayın ve en üstteki XT dosyasını içe aktarmak için gözat'a tıklayın.Geometriye sağ tıklayın ve örgü tasarım modelleyici penceresine girmek için yeni tasarım modelleyici geometrisine tıklayın. Üst modeli görüntülemek için oluştur'a tıklayın. Alt yüzeye sağ tıklayın ve adlandırılmış seçimi tıklatarak alt kısımdaki havalandırmalı kutu olarak yeniden adlandırın.Seçim filtresi gövdelerini seçin. Adlandırılmış seçimi seçmek için üst modele sağ tıklayın ve en üstte olarak yeniden adlandırın. Seçim filtresi yüzlerini seçin.Üst yüzeye sağ tıklayın ve çıkış olarak yeniden adlandırmak için adlandırılmış seçime tıklayın. İlk pencereye dönün. Üst kısmın ağına çift tıklayın.Meshleme penceresine girin. Fiziksel tercihi mekanikten CFD'ye değiştirin. Kesici uçtaki boyutlandırmayı seçmek için ağa sağ tıklayın.Seçim filtresi gövdelerini seçin. Öğe boyutunda en üst modeli ve ilk 18'i seçin. Güncelle'yi tıklayın.İlk pencereye dönün. Mesh bileşenini bileşen sistemlerinden proje şematik penceresine sürükleyin. Boru olarak adlandırın.Geometri'ye tıklayarak dikey XT dosyasını içe aktarın. Mesh tasarım modelleyici penceresine girin. Boru modeli, oluştur'a tıklanarak yeniden görüntülenir.Borunun iki uç yüzünü seçin ve bunları giriş bir ve giriş iki olarak etiketleyin. Gövde seçimine göre boru, boru olarak etiketlenir. Kutu seçimi ile tüm iç yüzeyler, daha sonra örgü arayüzleri olarak tanımlanacak iç yüzeyler olarak etiketlenir.İlk pencereye dönün. Çift tıklama borusunun ağı. Meshleme penceresine girin.Fiziksel tercihi mekanikten CFD'ye değiştirin. Mesh modeli, güncelle'ye tıklanarak oluşturulabilir. İlk pencereye dönün.Simülasyon bileşenini proje şematik penceresine sürükleyin. Üç örgü bileşenini simülasyon bileşenine bağlayın ve girmek için güncelleyin. Mesh modelinin kalitesini doğrulayın.Ağın negatif bir hacme sahip olup olmadığını kontrol edin. Sabit, gevşeme faktörü, artık ve zaman ölçeği faktörünü seçin. Varsayılan değerleri seçin.K-epsilon modelini seçmek için viskoz modelin ayar arayüzüne girin. Hava malzemesini ayarlayın. Hücre bölgesinin türünü sıvı olarak değiştirin.Havalandırmalı kutu üst, havalandırmalı kutu alt, iç yüzeyler dış ve iç yüzeylerin türünü varsayılan duvardan arayüze dönüştürün. Mesh arayüzlerini açın ve mesh arayüzleri oluştur / düzenle penceresine girin. Dış yüzeyleri iç yüzeylerle iç yüzeylerle eşleştirin.Havalandırmalı kutu üst ile alt havalandırmalı kutu eşleştirin. Son olarak, iki örgü arayüzü havalandırmalı kutu arasında oluşturulur ve sırasıyla arayüz birinci ve arayüz iki olarak adlandırılır. Hız giriş penceresinde tüm girişlerin hava akış hızlarını saniyede 8,9525 metre olarak ayarlayın.Basınç çıkış penceresinde çıkışın gösterge basıncını sıfır olarak ayarlayın. Başlatmadan önce çözüm başlatma stilini standart başlatma olarak ayarlayın. Yineleme sayısını 2000 olarak ayarlayın.Simülasyonu başlatmak ve simülasyon sona erene kadar ilk pencereye dönmek için hesapla'ya tıklayın. Sonuçları tıklayın. CFD gönderi penceresine girin.Araç kutusundaki streamline simgesine tıklayın. Çıkıştan başla ve geri yönde priz'i seçin. Havalandırmalı kutunun iç akış diyagramını oluşturmak için uygula'ya tıklayın.Bulunduğu yerdeki uçağı tıklayın. Yöntemde ZX düzlemini seçin ve giriş değeri 0,6'dır. Düzlemi alt yüzeyden 0,6 metre uzakta oluşturmak için uygula'ya tıklayın.Araç kutusundaki kontur simgesine tıklayın. Konumlar'da birinci uçağı seçin. Değişken olarak hızı seçin.Aralıkta yerel'i seçin. Hız konturunu oluşturmak için uygula'yı tıklatın. Yukarıda oluşturulan düzlem için akış hızı verilerini dışa aktarın.Excel'de akış hızının standart sapmasını edinin. İstatistiksel analiz yazılımını çalıştırın. Verilere tıklayın ve ortogonal tasarımda oluştur'a tıklayın.Faktör adına boru numarasını ve faktör etiketine A girin. Kanal sayısı için dört düzey ayarlamak üzere değer ekle ve tanımla'yı tıklatın. Devam'ı tıklatın ve ortogonal tasarım oluştur penceresine geri dönün.Faktör adına delik numarasını ve faktör etiketine B değerini girin. Delik sayısı için dört düzey ayarlamak üzere değer ekle ve tanımla'yı tıklatın. Devam'ı tıklatın ve ortogonal tasarım oluştur penceresine geri dönün.Faktör adı'na kümülatif sayıyı ve faktör etiketine C'yi girin. Artış sayısı için dört düzey ayarlamak üzere değer ekle ve tanımla'yı tıklatın. Devam'a tıklayın ve 16 dizi örneği oluşturmak için yeni veri dosyası oluşturun.Hesaplamada nominal ve rolde giriş seçmek için değişken görünümü'nü tıklatın. Standart sapma çarpı 100.000 olarak yeniden adlandırın. 1.1 ile 2.5 arasındaki adımları yukarıdaki örnek noktalarla yineleyin.Elde edilen 16 standart sapmanın 100.000 ile çarpımı, daha sonra optimizasyon için örnek listesine doldurulur. Analiz et'i tıklatın ve genel doğrusal modelde tek değişkenli'yi tıklatın. Standart sapma sürelerini 100.000'i bağımlı değişkene ve boru numarasını, delik numarasını, kümülatif sayıyı sabit faktörlere doldurun.Model ve yapı terimleri'ne tıklayın. Etkileşimi ana efektlere değiştirin. A, B, C'yi modele doldurun.Devam et ve tek değişkenli pencereye geri dön'ü tıklatın. EM anlamına gelir ve A, B, C için ekran anlamına doldurun. Devam et ve tek değişkenli pencereye geri dön'ü tıklatın.Tamam'ı tıklayın ve optimizasyon sonucunu alın. Tablodaki ortalama sütunun minimum değeri, en uygun değişkene karşılık gelir. Masaya çift tıklayın.Pivot tablo penceresine girin. Histogramı oluşturmak için düzenle'yi tıklatın ve grafik oluştur'daki çubuğu tıklatın. Şekil dört ve şekil beşte gösterildiği gibi, daha sonra havalandırılan kutunun akış çizgisi, havalandırmalı kutunun iç yapısı nedeniyle, öncekinden daha da dağınıktır.Şekil altı ve şekil yedide gösterildiği gibi, hassasiyet analizi için kullanılan modellerden biri olan havalandırmalı kutunun içindeki akış hızı daha düzensizdir. Havalandırmalı kutunun içindeki aerodinamik dağılımı daha sezgisel olarak anlamak için, standart sapma bu formülle hesaplanır. Tablo bir, hassasiyet analizi için kullanılan havalandırmalı kutunun 10 grubu için akış hızlarının standart sapmasını göstermektedir.Büyük bir standart sapma, çoğu akış hızı ile ortalama akış hızı arasındaki büyük farkı temsil eder. Böylece, havalandırmalı kutunun iç yapısını değiştirmenin iç akışını değiştirebileceği ve aerodinamik çizgiyi daha makul hale getirdiği görülebilir. Ortogonal deneyi tasarlarken, bu makalede üç tasarım değişkeni vardır.Bu üç değişkenin her birinin dört seviyesi vardır. Tabloda gösterildiği gibi ortogonal deneysel tasarım ile 16 grup deneysel tasarım noktası elde edilmiştir. Standart sapmalar hesaplanır.Sonunda, aralık analizi yöntemi, optimum yapı parametresi kombinasyonunu bulmak için optimizasyon yöntemi olarak kullanılır. Şekil sekiz, boru sayısı hakkındaki yapısal parametre için optimizasyon sonucunu göstermektedir. Bundan, boru sayısı 14 olduğunda minimum değerin elde edildiğini görebiliriz.Şekil dokuz, orta borulardaki delik sayısı hakkındaki yapı parametresi için optimizasyon sonucunu göstermektedir. Bundan, orta borulardaki delik sayısı 14 olduğunda minimum değerin elde edildiğini görebiliriz. Şekil 10, yapısal parametre için optimizasyon sonucunu, içeriden dış boruya her bir artışın sayısı hakkında göstermektedir.Bundan, minimum değerin içeriden dış boruya her bir artışın sayısı dört olduğunda elde edildiğini görebiliriz. Yukarıdaki analiz, optimum kombinasyonun boru numarası 14, delik numarası 14, kümülatif sayı dört olduğunu göstermektedir. Doğruluğu onaylamak için en uygun durum analiz edildi.Şekil dört ve 11, referans modelin optimize edilmiş modele karşı düzen çizgisini göstermektedir. Şekil altı ve 12, optimize edilmiş modele karşı referans model içindeki akış hızı dağılımını göstermektedir. Tablo üç, optimizasyon modeli ile referans model arasındaki karşılaştırmayı göstermektedir.Optimize edilmiş model tarafından hesaplanan standart sapmanın, referans modelin standart sapmasına kıyasla daha düşük olduğu görülebilir. Dördüncü tablo, standart sapmada çok az değişiklikle delik sayısındaki dörtten altıya kadar olan artışı göstermektedir. Bu yazıda, havalandırmalı kutunun iç ortamı, yapısı optimize edilerek iyileştirilmiş, iç ortamının kalitesi ise standart sapma ile ölçülmüştür.Standart sapma ne kadar küçük olursa, havalandırmalı kutunun içindeki hava akışı o kadar makul olur, bu da bu çalışmada benimsenen optimizasyon yönteminin etkili ve uygulanabilir olduğunu gösterir.

design-and-optimization-strategies-of-a-high-performance-vented-box

Research

JoVE Journal

Engineering

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.

Yüksek performanslı Patlayıcılar Araştırma ve Geliştirme

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

Mühendislik

Probing C84-embedded Si Substrate Using Scanning Probe Microscopy and Molecular Dynamics

This paper reports an array-designed C84-embedded Si substrate fabricated using a controlled self-assembly method in an ultra-high vacuum chamber. The characteristics of the C84-embedded Si surface, such as atomic resolution topography, local electronic density of states, band gap energy, field emission properties, nanomechanical stiffness, and surface magnetism, were examined using a variety of surface analysis techniques under ultra, high vacuum (UHV) conditions as well as in an atmospheric system. Experimental results demonstrate the high uniformity of the C84-embedded Si surface fabricated using a controlled self-assembly nanotechnology mechanism, represents an important development in the application of field emission display (FED), optoelectronic device fabrication, MEMS cutting tools, and in efforts to find a suitable replacement for carbide semiconductors. Molecular dynamics (MD) method with semi-empirical potential can be used to study the nanoindentation of C84-embedded Si substrate. A detailed description for performing MD simulation is presented here. Details for a comprehensive study on mechanical analysis of MD simulation such as indentation force, Young&#39;s modulus, surface stiffness, atomic stress, and atomic strain are included. The atomic stress and von-Mises strain distributions of the indentation model can be calculated to monitor deformation mechanism with time evaluation in atomistic level.

Probing C84-embedded Si Substrate Using Scanning Probe Microscopy and Molecular Dynamics

This paper reports the nanomaterial fabrication of a fullerene Si substrate inspected and verified by nanomeasurements and molecular dynamic simulation.

C problama<sub&gt; 84</sub&gt; Taramalı Uç Mikroskobu ve Molecular Dynamics Kullanarak Si Maddesini Gömülü

This paper reports an array-designed C84-embedded Si substrate fabricated using a controlled self-assembly method in an ultra-high vacuum chamber. The ...

A High Performance Impedance-based Platform for Evaporation Rate Detection

This paper describes the method of a novel impedance-based platform for the detection of the evaporation rate. The model compound hyaluronic acid was employed here for demonstration purposes. Multiple evaporation tests on the model compound as a humectant with various concentrations in solutions were conducted for comparison purposes. A conventional weight loss approach is known as the most straightforward, but time-consuming, measurement technique for evaporation rate detection. Yet, a clear disadvantage is that a large volume of sample is required and multiple sample tests cannot be conducted at the same time. For the first time in literature, an electrical impedance sensing chip is successfully applied to a real-time evaporation investigation in a time sharing, continuous and automatic manner. Moreover, as little as 0.5 ml of test samples is required in this impedance-based apparatus, and a large impedance variation is demonstrated among various dilute solutions. The proposed high-sensitivity and fast-response impedance sensing system is found to outperform a conventional weight loss approach in terms of evaporation rate detection.

This paper presents an impedance-based apparatus for evaporation rate detection of solutions. It offers clear advantages over a conventional weight loss approach: a fast response, high-sensitivity detection, a small sample requirement, multiple sample measurements, and easy disassembly for cleaning and reuse purposes.

Buharlaşma Hızı Algılama için bir Yüksek Performanslı Empedans tabanlı Platformu

This paper describes the method of a novel impedance-based platform for the detection of the evaporation rate. The model compound hyaluronic acid was ...

Scalable Solution-processed Fabrication Strategy for High-performance, Flexible, Transparent Electrodes with Embedded Metal Mesh

Here, the authors report the embedded metal-mesh transparent electrode (EMTE), a new transparent electrode (TE) with a metal mesh completely embedded in a polymer film. This paper also presents a low-cost, vacuum-free fabrication method for this novel TE; the approach combines lithography, electroplating, and imprint transfer (LEIT) processing. The embedded nature of the EMTEs offers many advantages, such as high surface smoothness, which is essential for organic electronic device production; superior mechanical stability during bending; favorable resistance to chemicals and moisture; and strong adhesion with plastic film. LEIT fabrication features an electroplating process for vacuum-free metal deposition and is favorable for industrial mass production. Furthermore, LEIT allows for the fabrication of metal mesh with a high aspect ratio (i.e., thickness to linewidth), significantly enhancing its electrical conductance without adversely losing optical transmittance. We demonstrate several prototypes of flexible EMTEs, with sheet resistances lower than 1 &#937;/sq and transmittances greater than 90%, resulting in very high figures of merit (FoM) &#8211; up to 1.5 x 104 &#8211; which are amongst the best values in the published literature.

This protocol describes a solution-based fabrication strategy for high-performance, flexible, transparent electrodes with fully-embedded, thick metal mesh. Flexible transparent electrodes fabricated by this process demonstrate among the highest reported performances, including ultra-low sheet resistance, high optical transmittance, mechanical stability under bending, strong substrate adhesion, surface smoothness, and environmental stability.

Gömülü Metal Örgülü Yüksek Performanslı, Esnek, Şeffaf Elektrotlar için Ölçeklenebilir Çözeltiyle İşlenmiş Üretim Stratejisi

Here, the authors report the embedded metal-mesh transparent electrode (EMTE), a new transparent electrode (TE) with a metal mesh completely embedded in a ...

Detecting the Water-soluble Chloride Distribution of Cement Paste in a High-precision Way

To improve the accuracy of the chloride distribution along the depth of cement paste under cyclic wet-dry conditions, a new method is proposed to obtain a high-precision chloride profile. Firstly, paste specimens are molded, cured, and exposed to cyclic wet-dry conditions. Then, powder samples at different specimen depths are grinded when the exposure age is reached. Finally, the water-soluble chloride content is detected using a silver nitrate titration method, and chloride profiles are plotted. The key to improving the accuracy of the chloride distribution along the depth is to exclude the error in the powderization, which is the most critical step for testing the distribution of chloride. Based on the above concept, the grinding method in this protocol can be used to grind powder samples automatically layer by layer from the surface inward, and it should be noted that a very thin grinding thickness (less than 0.5 mm) with a minimum error less than 0.04 mm can be obtained. The chloride profile obtained by this method better reflects the chloride distribution in specimens, which helps researchers to capture the distribution features that are often overlooked. Furthermore, this method can be applied to studies in the field of cement-based materials, which require high chloride distribution accuracy.

A protocol for obtaining a water-soluble chloride profile by using a high precision milling method is presented.

Çimento hamuru suda çözünebilir klorür dağılımı bir yüksek-tamlık şekilde tespit

To improve the accuracy of the chloride distribution along the depth of cement paste under cyclic wet-dry conditions, a new method is proposed to obtain a ...

Flow-assisted Dielectrophoresis: A Low Cost Method for the Fabrication of High Performance Solution-processable Nanowire Devices

Flow-assisted dielectrophoresis (DEP) is an efficient self-assembly method for the controllable and reproducible positioning, alignment, and selection of nanowires. DEP is used for nanowire analysis, characterization, and for solution-based fabrication of semiconducting devices. The method works by applying an alternating electric field between metallic electrodes. The nanowire formulation is then dropped onto the electrodes which are on an inclined surface to create a flow of the formulation using gravity. The nanowires then align along the gradient of the electric field and in the direction of the liquid flow. The frequency of the field can be adjusted to select nanowires with superior conductivity and lower trap density. 
In this work, flow-assisted DEP is used to create nanowire field effect transistors. Flow-assisted DEP has several advantages: it allows selection of nanowire electrical properties; control of nanowire length; placement of nanowires in specific areas; control of orientation of nanowires; and control of nanowire density in the device. 
The technique can be expanded to many other applications such as gas sensors and microwave switches. The technique is efficient, quick, reproducible, and it uses a minimal amount of dilute solution making it ideal for the testing of novel nanomaterials. Wafer scale assembly of nanowire devices can also be achieved using this technique, allowing large numbers of samples for testing and large-area electronic applications.

In this paper, flow assisted dielectrophoresis is demonstrated for the self-assembly of nanowire devices. The fabrication of a silicon nanowire field effect transistor is shown as an example.

Akış yoluyla Dielectrophoresis: Yüksek performanslı çözüm processable Nanowire cihazları imalatı için düşük maliyetli bir yöntem

Flow-assisted dielectrophoresis (DEP) is an efficient self-assembly method for the controllable and reproducible positioning, alignment, and selection of ...

Developing High Performance GaP/Si Heterojunction Solar Cells

To improve the efficiency of Si-based solar cells beyond their Shockley-Queisser limit, the optimal path is to integrate them with III-V-based solar cells. In this work, we present high performance GaP/Si heterojunction solar cells with a high Si minority-carrier lifetime and high crystal quality of epitaxial GaP layers. It is shown that by applying phosphorus (P)-diffusion layers into the Si substrate and a SiNx layer, the Si minority-carrier lifetime can be well-maintained during the GaP growth in the molecular beam epitaxy (MBE). By controlling the growth conditions, the high crystal quality of GaP was grown on the P-rich Si surface. The film quality is characterized by atomic force microscopy and high-resolution x-ray diffraction. In addition, MoOx was implemented as a hole-selective contact that led to a significant increase in the short-circuit current density. The achieved high device performance of the GaP/Si heterojunction solar cells establishes a path for further enhancement of the performance of Si-based photovoltaic devices.

Here, we present a protocol to develop high-performance GaP/Si heterojunction solar cells with a high Si minority-carrier lifetime.

Yüksek performanslı GaP/Si Heterojunction güneş hücreleri gelişmekte

To improve the efficiency of Si-based solar cells beyond their Shockley-Queisser limit, the optimal path is to integrate them with III-V-based solar ...

Optimization, Test and Diagnostics of Miniaturized Hall Thrusters

Miniaturized spacecraft and satellites require smart, highly efficient and durable low-thrust thrusters, capable of extended, reliable operation without attendance and adjustment. Thermochemical thrusters which utilize thermodynamic properties of gases as a means of acceleration have physical limitations on their exhaust gas velocity, resulting in low efficiency. Moreover, these engines demonstrate extremely low efficiency at small thrusts and may be unsuitable for continuously operating systems which provide real-time adaptive control of the spacecraft orientation, velocity and position. In contrast, electric propulsion systems which use electromagnetic fields to accelerate ionized gases (i.e., plasmas) do not have any physical limitation in terms of exhaust velocity, allowing virtually any mass efficiency and specific impulse. Low-thrust Hall thrusters have a lifetime of several thousand hours. Their discharge voltage ranges between 100 and 300 V, operating at a nominal power of &lt;1 kW. They vary from 20 to 100 mm in size. Large Hall thrusters can provide fractions of millinewton of thrust. Over the past few decades, there has been an increasing interest in small mass, low power, and high efficiency propulsion systems to drive satellites of 50-200 kg. In this work, we will demonstrate how to build, test, and optimize a small (30 mm) Hall thruster capable of propelling a small satellite weighing about 50 kg. We will show the thruster operating in a large space environment simulator, and describe how thrust is measured and electric parameters, including plasma characteristics, are collected and processed to assess key thruster parameters. We will also demonstrate how the thruster is optimized to make it one of the most efficient small thrusters ever built. We will also address challenges and opportunities presented by new thruster materials.

Here, we present a protocol to test and optimize space propulsion systems based on miniaturized Hall-type thrusters.

En iyi duruma getirme, Test ve kırılan Hall iticileri teşhis

Miniaturized spacecraft and satellites require smart, highly efficient and durable low-thrust thrusters, capable of extended, reliable operation without ...

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 sınıf uygulanan alan Magnetoplasmadynamic pervane

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

Structural Design and Manufacturing of a Cruiser Class Solar Vehicle

Cruisers are multi-occupant solar vehicles that are conceived to compete in long-range (over 3,000 km) solar races based on the best compromise between the energy consumption and the payload. They must comply to the race&#39;s rules regarding the overall dimensions, the solar panel size, functionality, and safety and structural requirements, while the shape, the materials, the powertrain, and the mechanics are considered at the discretion of the designer. In this work, the most relevant aspects of the structural design process of a full-carbon fiber-reinforced plastic solar vehicle are detailed. In particular, the protocols used for the design of the lamination sequence of the chassis, the leaf springs structural analysis, and the crash test numerical simulation of the vehicle, including the safety cage, are described. The complexity of the design methodology of fiber-reinforced composite structures is compensated by the possibility of tailoring their mechanical characteristics and optimizing the overall weight of the car.

In this work, several aspects related to the structural design process of a full-carbon fiber-reinforced plastic solar vehicle are detailed, focusing on the monocoque chassis, the leaf springs, and the vehicle as a whole during a crash test.

Yapısal tasarım ve üretim Kruvazör güneş araç sınıfı

Cruisers are multi-occupant solar vehicles that are conceived to compete in long-range (over 3,000 km) solar races based on the best compromise between ...