Aboshosha, Haitham;Mara, Thomas G.;Izukawa, Nicole
Wind and Structures
/
v.31
no.2
/
pp.85-102
/
2020
Accurate load evaluation is essential in any performance-based design. Design wind speeds and associated wind loads are well defined for synoptic boundary layer winds but not for thunderstorms. The method presented in the current study represents a new approach to obtain design wind speeds associated with thunderstorms and their gust fronts using historical data and Monte Carlo simulations. The method consists of the following steps (i) developing a numerical model for thunderstorm downdrafts (i.e. downbursts) to account for storm translation and outflow dissipation, (ii) utilizing the model to characterize previous events and (iii) extrapolating the limited wind speed data to cover life-span of structures. The numerical model relies on a previously generated CFD wind field, which is validated using six documented thunderstorm events. The model suggests that 10 parameters are required to describe the characteristics of an event. The model is then utilized to analyze wind records obtained at Lubbock Preston Smith International Airport (KLBB) meteorological station to identify the thunderstorm parameters for this location, obtain their probability distributions, and utilized in the Monte Carlo simulation of thunderstorm gust front events for many thousands of years for the purpose of estimating design wind speeds. The analysis suggests a potential underestimation of design wind speeds when neglecting thunderstorm gust fronts, which is common practice in analyzing historical wind records. When compared to the design wind speed for a 700-year MRI in ASCE 7-10 and ASCE 7-16, the estimated wind speeds from the simulation were 10% and 11.5% higher, respectively.
Kim, Min-Choul;Lee, Jae-Jeong;Lee, Gang-Woo;Kim, Ji-Won;Shon, Byung-Hyun
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
/
v.12
no.2
/
pp.1005-1012
/
2011
This research carried out a 3-dimensional simulation using computerized fluid dynamics (CFD) for the flow characteristics, temperature distribution, velocity distribution and residence time, etc. in a reactor in order to derive the optimal combustion conditions of an innovative combustion system. The area-weighted average temperature of the outlet of a furnace during combustion at a condition of fuel input rate 1.5 ton/hr, residence time 1.25 sec and air/fuel ratio 2.1 was $1,077^{\circ}C$, which is a suitable temperature for energy recovery and treatment of air pollutants. Exhaust gas is discharged through a duct at a 40~50 m/s maximum speed along strong vortexes at the center of a combustion chamber, so strong turbulence is created at the center of a combustion chamber to enhance the combustion speed and combustion efficiency. In this system, the optimum operation conditions to prevent incomplete combustion and suppress the formation of thermal NOx were air/fuel ratio 1.9~2.1 and fuel input rate 1.25~1.5 ton/hr.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
/
v.36
no.2
/
pp.93-103
/
2023
Warships widely spread numerous chaffs using a blast, which form chaff clouds that create false radar cross-sections to deceive enemy radars. In this study, we established a numerical framework based on a one-way coupling of computational fluid dynamics and discrete element method to simulate the spatiotemporal distribution of chaff clouds for warships in the air. Using the framework, we investigated the effects of wind, initial chaff cartridge angle, and blast pressure on the distribution of chaff clouds. We observed three phases for the chaff cloud diffusion: radial diffusion by the explosion, omnidirectional diffusion by turbulence and collision, and gravity-induced diffusion by the difference in the fall speed. The wind moved the average position of the chaff clouds, and the diffusion due to drag force did not occur. The direction of radial diffusion by the explosion depended on the initial angle of the cartridge, and a more vertical angle led to a wider distribution of the chaffs. As the blast pressure increased, the chaff clouds spread out more widely, but the distribution difference in the direction of gravity was not significant.
Underwater glider is the long-term operating underwater robot that was developed with a purpose of continuous oceanographic observations and explorations. Torpedo-type underwater glider is not efficient from an aspect of maneuverability, because it uses a single buoyancy engine and motion controller for obtaining propulsive forces and moments. This paper introduces a ray-type underwater glider(RUG) with dual buoyancy engine, which improves the control performance of buoyancy and motion compared with torpedo-type underwater glider. Carrying out Computational Fluid Dynamics (CFD) analysis as static pitch drift test, the performance of fluid resistance for gliding motion was identified. Based on the calculated hydrodynamic coefficients, the dynamic simulation compared and analyzed the motion performance of torpedo-type and ray-type while controlling same volume of buoyancy engine. Small-sized model of RUG was developed to perform fundamental performance tests.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
/
v.38
no.3
/
pp.276-284
/
2014
The purpose of this study is to establish the designing method of ORC(Organic Rankine Cycle) radial inflow turbines. RTDM(Radial Turbine Design Modeler) Ver.2.1 which is a preliminary design program of radial inflow turbines was developed to achieve this purpose. The 200kW-class radial inflow turbine for OTEC(Ocean Thermal Energy Conversion) was designed by using the RTDM Ver.2.1 and CFD(Computational Fluid Dynamics) simulation was performed to verify the accuracy of RTDM Ver.2.1. With the result of simulation, the accuracy of RTDM Ver.2.1 was almost 94.6% based on the designed total enthalpy drop of the radial inflow turbine. Strategy of adjusting the mass flow rate was adopted on this study to satisfy the requirements of its power and rotor outlet's conditions for the designed radial inflow turbine. The mass flow rate was consequently increased to 21.2 kg/s for the designed 200kW-class radial inflow turbine for OTEC, and then Total to total and Total to static efficiency are 89.8% and 85.36% respectively.
In membrane bio-reactor (MBR), the aeration control is one of the important independent variables to decrease fouling and to save energy with shear stress change on the membrane surface. The paper was carried out for numerical simulation of 3-dimensional fluid flow phenomena of the cylindrical bioreactor with submerged flat membranes equipped in the center and supplied the air from the bottom by using the COMSOL program. The viscosity and temperature of solution were assumed to be constant, and the specific air demand based on permeate volume ($SAD_p$) defined as scouring air per permeate rates was used as a variable. The calculated CFD velocities were compared with those of the velocity meter measurement and video image analysis, respectively. The results were good agreement each other within 11% error. For fluid flow in the reactor the liquid velocity increased rapidly between the air diffuser and membrane module, but the velocity decreased during flowing of the membrane module. Also, the velocity increased as it was near from the reactor wall to the central axis. The calculated shear stress on the membrane surface showed the highest value at the center part of the module bottom side and increased as aeration rate increased. Especially, the wall shear stress increased dramatically as the aeration rate increased from 0.15 to 0.25 L/min.
Driven by both environmental and economic reasons, the development of small to medium scale GTL(gas-to-liquid) process for offshore applications and for utilizing other stranded or associated gas has recently been studied increasingly. Microchannel GTL reactors have been prefrered over the conventional GTL reactors for such applications, due to its compactness, and additional advantages of small heat and mass transfer distance desired for high heat transfer performance and reactor conversion. In this work, multi-microchannel reactor was simulated by using commercial CFD code, ANSYS FLUENT, to study the geometric effect of the microchannels on the heat transfer phenomena. A heat generation curve was first calculated by modeling a Fischer-Tropsch reaction in a single-microchannel reactor model using Matlab-ASPEN integration platform. The calculated heat generation curve was implemented to the CFD model. Four design variables based on the microchannel geometry namely coolant channel width, coolant channel height, coolant channel to process channel distance, and coolant channel to coolant channel distance, were selected for calculating three dependent variables namely, heat flux, maximum temperature of coolant channel, and maximum temperature of process channel. The simulation results were visualized to understand the effects of the design variables on the dependent variables. Heat flux and maximum temperature of cooling channel and process channel were found to be increasing when coolant channel width and height were decreased. Coolant channel to process channel distance was found to have no effect on the heat transfer phenomena. Finally, total heat flux was found to be increasing and maximum coolant channel temperature to be decreasing when coolant channel to coolant channel distance was decreased. Using the qualitative trend revealed from the present study, an appropriate process channel and coolant channel geometry along with the distance between the adjacent channels can be recommended for a microchannel reactor that meet a desired reactor performance on heat transfer phenomena and hence reactor conversion of a Fischer-Tropsch microchannel reactor.
RANS-based CFD analysis is widely applied in various engineering fields, including practical hydraulic engineering, due to its high computational efficiency. However, problems of non-physical behavior in the analysis of two phase flow, such as free surfaces, have long been raised. The two-equation turbulence models used in general RANS-based analysis were developed for single phase flow and simulate unrealistically high turbulence energy at the interface where there are abrupt changes in fluid density. To solve this issue, one of the methods recently developed is the buoyancy-modified turbulence model, which has been partially validated in coastal engineering, but has not been applied to open channel flows. In this study, the applicability of the buoyancy-modified turbulence model is evaluated using the VOF method in the open-source program OpenFoam. The results of the uniform flow showed that both the buoyancy-modified k-𝜖 model and the buoyancy-modified k-ω SST model effectively simulated the reduction of turbulence energy near the free surface. Specifically, the buoyancy-modified k-ω SST model accurately simulated the vertical velocity distribution. Additionally, the model is applied to dam-break flows to examine cases with significant surface variation and cavity formation. The simulation results show that the buoyancy-modified turbulence models produce varying results depending on the VOF method and shows non-physical behavior different from experimental results. While the buoyancy-modified turbulence model is applicable in cases with stable surface shapes, it still has limitations in general application when there are rapid changes in the free surface. It is concluded that appropriate adjustments to the turbulence model are necessary for flows with rapid surface changes or cavity formation.
Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
/
2004.05a
/
pp.222-228
/
2004
The effects of rotation on the unsteady laminar flow past a circular cylinder is numerically investigated in the present study. We obtained the numerical solutions for unsteady two-dimensional governing equation for the flow using two different numerical schemes. One is an accurate spectral method and another is finite volume method. Above all, the flow around a stationary circular cylinder is investigated to understand the basic phenomenon of flow separation, bluff body wake. Also, the validation of our own codes, expecially based on FVM, is carried out by the comparison of results obtained from our simulations using two different schemes and previous numerical and experimental studies. By the effect of rotation, the mean lift increases and drag deceases, which well represent the previous study.
In a small centrifugal compressor system, a high-speed motor needs to be developed to drive impellers directly. Heat is generated by both electrical heating due to copper coil resistance and aerodynamic heating in the gap between the rotor and stator in a high-speed motor. Removal of the heat is essential to the design of such motors since most magnetic materials are brittle and can be easily fractured by the heat. In the present study the cooling flow fields and temperature distributions are analyzed by using computational fluid dynamics simulation for a high-speed motor which has air cooling system as well as water cooling system. In the analysis, a conjugate heat transfer problem is solved by considering both convective heat transfer in the cooling system and conduction heat transfer in solid parts. Based on design drawings of a motor, air cooling system and water cooling system are analyzed to obtain temperature field and thus to check the coiling system performance. Also the cooling performance are studied for various flow rates of cooling air and water at the inlets.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.