A gas turbine engine plays an important role as a prime mover that is used in the marine transportation field as well as the space/aviation and power plant fields. However, it has a complicated structure and there is a time delay element in the combustion process. Therefore, an elaborate mathematical model needs to be developed to control a gas turbine engine. In this study, a modeling technique for a gas generator, a PLA actuator, and a metering valve, which are major components of a gas turbine engine, is explained. In addition, sub-models are obtained at several operating points in a steady state based on the trial running data of a gas turbine engine, and a method for controlling the engine speed is proposed by designing an NPID controller for each sub-model. The proposed NPID controller uses three kinds of gains that are implemented with a nonlinear function. The parameters of the NPID controller are tuned using real-coded genetic algorithms in terms of minimizing the objective function. The validity of the proposed method is examined by applying to a gas turbine engine and by conducting a simulation.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.20
no.8
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pp.23-28
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2019
The structural integrity of a surface metal coating was evaluated through numerical results to improve the efficiency and reduce the damage caused by cavitation in ships and marine plants. The goal was to ensure structural strength and performance, even if the thickness of the wing is reduced to reduce the weight of the material and surface coating. Analytical methods were used for four models: a non-coating model, one with the same thickness after coating, one with a thickness reduction of 3% after coating, and one with thickness reduction of 5% after coating. With a thickness reduction of 5% after coating, the stress was increased to 12%, and the safety factor was 0.99%, so the structural integrity was insufficient. However, a better material or a thicker coating could allow a sufficient safety factor to be secured. The structural integrity was improved by the coating, and even when the weight was reduced up to 5%, the structural integrity could be sufficiently secured due to the coating effect.
Heo, Gwang Hee;Jeon, Seung Gon;Seo, Sang Gu;Kim, Dae Hyeok
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.25
no.1
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pp.41-50
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2021
In this study, the flow path width (Gap Size), which is the flow path of fluid, was selected differently among various factors that determine the Ccontrol Force of MR damper, and the change of Control Force was confirmed accordingly. For this purpose, two MR dampers with a Gap Size of 1.0mm and 1.5mm were fabricated, respectively, and dynamic load experiments were conducted according to changes in applied current and vibration conditions The experimental results showed that the minimum Control Force was 3.2 times higher than 1.5mm in the case of 1.0mm Gap Size, and the maximum Control Force was 2.3 times higher than 1.5mm in the case of 1.0mm Gap Size. In addition, the increased width of the Control Force according to applied current was 34N for Gap Size 1.0mm, and 12.7N for Gap Size 1.5mm. As the gap Size increased, the overall Control Force and the increase in the Control Force by the applied current decreased. Next, the dynamic range, which is a performance evaluation index of the semi-active Control device, was 2.3 on average under 1.0mm condition and 2.8 on average under 1.5mm condition, confirming the possibility of utilization as a semi-active Control device.
Kim, Kwang Myung;Park, Hyoung June;Lee, Jae Beom;Park, Chan Jin
The Journal of Engineering Geology
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v.32
no.2
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pp.221-239
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2022
Unknown geotechnical characteristics are key challenges in the design of piles for the plant, civil and building works. Although the N-values which were read through the standard penetration test are important, those N-values of the whole area are not likely acquired in common practice. In this study, the N-value is predicted by means of regression analysis with artificial intelligence (AI). Big data is important to improve learning performance of AI, so circular augmentation method is applied to build up the big data at the current study. The optimal model was chosen among applied AI algorithms, such as artificial neural network, decision tree and auto machine learning. To select optimal model among the above three AI algorithms is to minimize the margin of error. To evaluate the method, actual data and predicted data of six performed projects in Poland, Indonesia and Malaysia were compared. As a result of this study, the AI prediction of this method is proven to be reliable. Therefore, it is realized that the geotechnical characteristics of non-boring points were predictable and the optimal arrangement of structure could be achieved utilizing three dimensional N-value distribution map.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.35
no.3
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pp.141-148
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2022
In this study, the structural behavior of reinforced concrete members under simultaneous axial and blast loads was analyzed. Nonlinear dynamic analysis verification was performed using the experimental data of panels under fundamental blast load as well as those of reinforced concrete columns subjected to axial and blast loads. Because Autodyn is a program designed only for dynamic analysis, an analysis process is devised to simulate the initial stress state of members under static loads, such as axial loads. A total of 80 nonlinear dynamic finite element analysis procedures were conducted by selecting parameters corresponding to axial load ratios and scaled distances ranging 0%~70% and 1.1~2.0 (depending on the equivalent of TNT), respectively. The structural behavior was compared and analyzed with the corresponding degree of damage and maximum lateral displacement through the changes in axial load ratio and scaled distance. The results show that the maximum lateral displacement decreases due to the increase in column stiffness under axial loads. In view of the foregoing, the formulated analysis process is anticipated to be used in developing blast-resistant design models where structural behavior can be classified into three areas considering axial load ratios of 10%~30%, 30%~50%, and more than 50%.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.17
no.6
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pp.588-597
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2016
In this study, we attempted to improve the biogas production efficiency by varying the mixing ratio of the mixed sludge of organic wastes in the improved single-phase anaerobic digestion process. The types of organic waste used in this study were raw sewage sludge, food wastewater leachate and livestock excretions. The biomethane potential was determined through the BMP test. The results showed that the biomethane potential of the livestock excretions was the highest at $1.55m^3CN4/kgVS$, and that the highest value of the composite sample, containing primary sludge, food waste leachate and livestock excretions at proportions of 50%, 30% and 20% respectively) was $0.43m^3CN4/kgVS$. On the other hand, the optimal mixture ratio of composite sludge in the demonstration plant was 68.5 (raw sludge) : 18.0 (food waste leachate) : 13.5 (livestock excretions), which was a somewhat different result from that obtained in the BMP test. This difference was attributed to the changes in the composite sludge properties and digester operating conditions, such as the retention time. The amount of biogas produced in the single-phase anaerobic digestion process was $2,514m^3/d$ with a methane content of 62.8%. Considering the value of $2,319m^3/d$ of biogas produced as its design capacity, it was considered that this process demonstrated the maximum capacity. Also, through this study, it was shown that, in the case of the anaerobic digestion process, the two-phase digestion process is better in terms of its stable tank operation and high efficiency, whereas the existing single-phase digestion process allows for the improvement of the digestion efficiency and performance.
Lee, Jin Wook;Chung, Seok Woo;Lee, Seung Jong;Jung, Woohyun;Byun, Yong Soo;Hwang, Sang Yeon;Jeon, Dong Hwan;Ryu, Sang Oh;Lee, Ji Eun;Jeong, Ki Jin;Kim, Jin Ho;Yun, Yongseung
Korean Chemical Engineering Research
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v.52
no.5
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pp.657-666
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2014
Coal gasification technology is considered as next generation clean coal technology even though it uses coal as fuel which releases huge amount of greenhouse gas because it has many advantages for carbon capture. Coal or pet-coke slurry gasification is very attractive technology at present and in the future because of its low construction cost and flexibility of slurry feeding system in spite of lower efficiency compared to dry feeding technology. In this study, we carried out gasification experiment using bituminous coal slurry sample by integrating coal slurry feeding facility and slurry burner into existing dry feeding compact gasifier. Especially, our experiment was conducted under fairly lower operation temperature than that of existing entrained-bed gasifier, resulting in partial slagging operation mode in which only part of ash was converted to slag and the rest of ash was released as fly ash. Carbon conversion rate was calculated from data analysis of collected slag and ash, and then cold gas efficiency, which is the most important indicator of gasifier performance, was estimated by carbon mass balance method. Fairly high performance considering pilot-scale experiment, 98.5% of carbon conversion and 60.4% of cold gas efficiency, was achieved. In addition, soundness of experimental result was verified from the comparison with chemical equilibrium composition and energy balance calculations.
Kim, Jee Sang;Kong, Chang In;Park, Bo Ryoung;Kim, Jeong-Hoon
Membrane Journal
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v.24
no.3
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pp.213-222
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2014
In this study, 2-stage recirculation membrane process was developed for purification of high purity bio-methane for the vehicle fuel application. Pure gas permeation and mixture gas permeation test were done as a function of methane content and pressure in the feed using polysulfone membrane modules. 2-stage membrane plant was designed, constructed in a food waste treatment cite. Dehumidification, dry desulfurization, and desiloxane plants are installed for the removal of $H_2O$, $H_2S$ and siloxane in the biogas. Permeation test were done with the pre-treated methane mixture in terms of methane purity and recovery by adjusting the ratio of membrane area (1:1, 1:3, 2:2) in the first and second membrane modules in the plant. When membrane area of 2 stage increased to $3m^2$ from $1m^2$ at 1-stage membrane area of $1m^2$, the feed rate and $CH_4$ recovery at 95% methane purity were increased from 47.1% to 92.5% respectively. When the membrane area increased two-fold (1:1 to 2:2), $CH_4$ recovery increased from 47.1% to 88.3%. When the feed flow rate was increased, in 1:3 ratio, final purity of the methane is reduced, the methane recovery is increased. When operating pressure was increased, the feed rate was increased and recovery was slightly decreased. From this result, membrane area, feed pressure and feed rate could be the important factor to the performance of the membrane process.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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