Kim, Tae-Joo;Kim, Jong-Rok;Sim, Cheul-Muu;Lee, Sung-Ho;Son, Young-Jin;Kim, Moo-Hwan
Nuclear Engineering and Technology
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제41권1호
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pp.135-142
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2009
In this investigation, we prepared a 1 and 3-parallel serpentine single PEMFC, which has an active area of $100\;cm^2$ and a flow channel cross section of $1{\times}1mm$. Distribution and transport of water in a non-operating PEMFC were observed by varying flow types and the flow rates (250, 400, and 850 cc/min). This investigation was performed at the neutron imaging facility at the CO1d Neutron RAdiography facility (CONRAD), HMI, Germany of which the collimation ratio and neutron fluence rate are 250, $1{\times}10^{6}n/s/cm^2$, respectively. The neutron image was continuously recorded by a scintillator and lens-CCD coupled detector system every 10 seconds. It has been observed that although the distilled water was supplied into the cathode channel only, the neutron image showed a water movement from the cathode to the anode channel. The water at the cathode channel was completely discharged as soon as the pressurized air was supplied. But the water at the anode channel was not easily removed by the pressurized air except for the 3-parallel serpentine type with 850cc/min of air flow rate. Moreover, the water at the MEA wasn't removed for any of the cases.
Recent studies show the possibility of more frequent extreme events as a result of the changing climate. These weather extremes, such as excessive rainfall, result to debris flow, river overflow and urban flooding, which post a substantial threat to the community. Therefore, an effective flood model is a crucial tool in flood disaster mitigation. In recent years, a number of flood models has been established; however, the major challenge in developing effective and accurate inundation models is the inconvenience of running multiple models for separate conditions. Among the solutions in recent researches is the development of the combined 1D-2D flood modeling. The coupled 1D-2D river flood modeling allows channel flows to be represented in 1D and the overbank flow to be modeled over two-dimension. To test the efficiency of this approach, this research aims to assess the capability of HEC-RAS model's implementation of the combined 1D-2D hydraulic simulation of river overflow inundation, and compare with the results of GERIS and FLUMENS 2D flood model. Results show similar output to the flood models that had used different methods. This proves the applicability of the HEC-RAS 1D-2D coupling method as a powerful tool in simulating accurate inundation for flood events.
암반대수층의 수리적 특성은 지하수의 통로가 되는 지질구조에 의해서 크게 좌우된다. 본 연구에서는 수직 지질구조와 관련된 일차원 흐름의 이론들에 대해서 논하였다. 그리고, 경북 영일군 대송면 옥명리에서 행한 두 번의 양수시험(양수시험 1과 양수시험 2)에 대해서, 프락탈 모델을 적용하여 이 지역 수리 특성을 분석하였다. 양수시험분석에 의하면, 양수시험 1(양수정 : D9호공, 관측정 : C3호공과 D7호공)의 시험공 주변은 무한한 길이의 그리고 무한소의 폭을 가지는 수직 지질구조에 의해서 지배되는 일차원 흐름으로 대표되나, 양수시험2의 양수정(D10호공) 주변은 이차원에 가까운 흐름(1.9∼2차원)을 보인다. 이와 같이, 균열암반대수층의 특징은 공간적으로 또는 시간적으로 유동 차원이 달라지는 경우가 많다.
하천 본류와 구하도 사이의 횡적 연결성은 하천-홍수터 생태계에서 생태적 기능을 유지하는데 매우 중요하다. 본 연구는 2차원 평균수심 유한요소 모형인 River2D를 사용하여 만경강에서 직강화로 인해 격리된 구하도의 연결성을 가상으로 복원하고 평수기와 홍수기 조건에서 어류 서식처 변화를 평가하였다. 평가 대상 어종은 정수성 어종인 붕어 (Carassius auratus)와 유수성 어종인 피라미 (Zacco platypus)를 선정하였다. 물리서식처모의 결과에 의하면, 연결성 복원 전후의 붕어와 피라미의 가중가용면적 (weighted usable area, WUA)은 복원 후에 증가하였으며 양방향 복원이 일방향 복원보다 어류 서식처 복원에 효과적이었다. 또한 가중가용면적의 증가율은 평수기보다 홍수기에 더 높았다. 특히 피라미의 경우 홍수기에 구하도의 연결성이 양방향 복원되었을때 구하도 내의 가중가용면적이 복원 전 대비 약 4배로 크게 증가할 것으로 예측되었다. 본 연구 결과 만경강에서 본류와 구하도의 연결성이 복원되었을 때 정수성 어류와 유수성 어류의 서식처가 모두 증가할 것으로 예상되며, 일방향 복원보다 양방향 복원이 더 효과적인 것으로 나타났다. 또한 복원된 구하도는 홍수기 때 어류의 피난처 역할을 할 것으로 기대되었다.
화학적 증착방법으로 구리기판 위에 그래핀을 형성하고 일반적인 전사방법을 이용하여 그래핀 박막을 제작하였다. 메탄과 수소 가스의 유량비에 따른 특성에 대하여 라만 분석법을 이용하여 조사하였다. 메탄의 유량이 많을수록 그래핀의 형성이 잘 이루어지는 것을 확인하였다. 수소의 양이 증가할수록 D ($1350cm^{-1}$), G ($1580cm^{-1}$) 대역이 증가하였으며, 상대적으로 메탄의 유량비가 증가할수록 2D ($2700cm^{-1}$)의 픽이 강도가 증하였다. D ($1350cm^{-1}$)은 결함과 관련되어 있는 픽이다. 그래핀의 단층확인은 G/2D의 비율이 작을수록 그래핀이 단일박막임을 알 수 있고, 200도에서 열처리 후 0.55의 값을 나타내는 것을 확인하였다. 그래핀 채널 트랜지스터를 제작한 결과 p 형 반도체로서의 전달특성이 나타나는 것을 확인하였다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제17권1호
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pp.33-44
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1993
Active control of a flow field is essential to design efficient parts or elements relating to fluid machineries. The present study is aimed to suggest a new discretization technique of the convection term by renewing the non-conservative equation found in SOLA-VOF into a conservative one. And, as an application, flow characteristics are investigated by adjusting the backward ejecting velocity of 2-D square prism to control the aerodynamic properties. Strouhal number, drag and lift coefficient are compared in terms of various ejecting velocity. Among the results, the transient weak fluctuation of the lift and drag coefficient when the ejecting velocity equals channel inlet velocity is remarkably noticed.
In this study, flow structure in a two-stage centrifugal compressor for a turbo-chiller with the refrigerant, R134a, was numerically investigated at the design point of the compressor using a commercial code. Flow characteristics in the passages of impeller, diffuser and return channel were analyzed in detail including velocity vector, secondary flow, Mach number and pressure contours in blade spanwise and meridional plane for each stage. The estimation on the one-dimensional output from the preliminary design and three-dimensional shape of the impeller blade and the meridional shape of the return channel were performed through the flow analysis, while some numerical schemes and techniques including Multiple Frames of Reference technique, real gas property data and inlet boundary condition changes, which were used in CFD, were compared with their features. The results will be used as reference data for a new design of 3-D impeller shape to improve R134a compressor performance.
본 연구에서는 식생이 포설된 홍수터를 포함하는 복단면 개수로 흐름의 수위를 예측하기 위하여 유효 전단응력기법에 근거한 일차원 모형을 제시하였다. 제안된 모형은 주수로와 홍수터 접합부에서 발생하는 운동량 교환효과를 와점성계수 개념을 이용하여 반영할 수 있다. 주수로와 홍수터의 경계에서 발생하는 경계와점성계수는 3차원 레이놀즈 응력 모형을 이용하여 결정하였다. 경계와점성계수의 영향을 파악하기 위하여 민감도분석을 수행하였다. 경계와점성계수의 변화에 대하여 배수곡선의 변화는 크지 않았으나, 홍수터에서 부담하는 유량은 경계와점성계수에 비례하여 증가하였다. 마지막으로 식생된 홍수터의 식생밀도 및 침수비에 따른 경계와점성계수의 변화를 살펴보았다. 계산된 경계와점성계수는 식생밀도와 침수비에 비례하며, 대략$(2-5){\times}\;10^{-4}$ 정도의 값을 갖는 것으로 나타났다.
NSBT(No Slip Boundary Treatment) is a newly developed scheme for the treatment of a no slip condition on the solid wall of obstacle in a flow field. In our research, NSBT was used to perform LBM simulation of a flow over a circular cylinder to determine the flow feature and aerodynamics characteristic of the cylinder. To ascertain the applicability of NSBT on the complex shape of the obstacle, it was first simulated for the case of the flow over a circular and square cylinder in a channel and the results were compared against the solution of Navier-Stokes equation. The simulations were performed in a moderate range of Reynolds number at each cylinder position to identify the flow feature and aerodynamic characteristics of circular cylinder in a channel. The drag coefficients of the cylinder were calculated from the simulation results. We have numerically confirmed that the critical reynolds number for vortex shedding is in the range of 200$\sim$250. For the gap parameter $\gamma$ = 2 cases at Re > 240, the vortex shedding were symmetric and it resembled the Karmann vortex. As the cylinder approached to one wall, the vorticity significantly reduced in length while the vorticity on the other side elongated and the vorticity combined with the wall boundary-layer vorticity. The resultant $C_d$ by LBM concurred with the results of DNS simulation performed by previous researchers.
Flow patterns are very complex and interactive between cylinders. The patterns are turbulent and non-linear caused by various factors. In this paper, flow patterns and pressure gradient around vertical cylinders were investigated by experiment. Changing gaps between cylinders the flow patterns are measured at a fixed coming velocity. Flow patterns showed very complex and closely related to the coming velocity and cylinder space. The pressure gradient around the flow field is observed by twelve hole pitot tubes and manometer. The experiment has been conducted in circulating water channel with PIV system. That can visualize flow patterns. The laser beam was used to reflect the image from particles and recorded by CCD camera. The cylinders were spaced from ID to 5D with 0.5m/sec of incoming flow velocity. The experimental results using pitot tube showed in good agreement with results of precious by others study. The results can be applied in the understanding and design of multiple pile array structures.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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