Noh, Jae Seung;Kim, Yu Yong;Yoo, Young Ji;Kwon, Jin Kyung;Lee, In Bok;Kim, Rack Woo;Kim, Jun Gyu
Journal of Bio-Environment Control
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v.28
no.1
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pp.16-27
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2019
Using virtual reality technology, users can learn and experience many interactions in virtual space like the actual physical space. This study was conducted to develop air flow simulator that allows farmers and consultants to consult air flow through VR devices by creating a greenhouse or pigpen model. It can help educate farmers about the importance of ventilation effects for agricultural facilities. We proposed CFD visualization system by building a virtual reality environment and constructing database of CFD and structure of agricultural facilities. After consultants can set up situations according to environmental conditions, the users experience the visualized air flow of agricultural facility according to the ventilation effects. Also it can provide a quantified environmental distribution in the agricultural facility. Currently, the CFD data in agricultural facilities are established during winter and summer. In order to experience various environmental conditions in the developed system, The experts need to run CFD data under various environmental conditions and register them in the system requirements.
Kim, Je-In;Park, Il-Ryong;Kim, Jin;Kim, Kwang-Soo;Kim, Yoo-Chul
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.56
no.1
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pp.34-46
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2019
This paper provides the numerical results for the self-propulsion performance in waves of a car ferry vessel with damage in one of its twin-screw propulsion systems without flooding the engine room. The numerical simulations were carried out according to the Safe Return to Port (SRtP) regulation made by the Lloyd's register, where the regulation requires that damaged passenger ships should have an ability to return to port with a speed of 6 knots in a Beaufort 8 sea condition. For the validation of the present numerical analysis study, the resistance performance and the self-propulsion performance of the car ferry in intact and damaged conditions in calm water were calculated, which showed a satisfactory agreement with the model test results of Korea Research Institute of Ship and Ocean engineering (KRISO). Finally, the numerical simulation of self-propulsion performance in waves of the damaged car ferry ship was carried out for a normal sea state and for a Beaufort 8 sea state, respectively. The estimated average Brake Horse Power (BHP) for keeping the damaged car ferry ship advancing at a speed of 6 knots in a Beaufort 8 sea state reached about 47% of BHP at MCR condition or about 56% of BHP at NCR condition of the engine determined at the design state. In conclusion, it can be noted that the engine power of the damaged car ferry ship in single propulsion condition is sufficient to satisfy the SRtP requirement.
Shin, Insup Paul;Kim, Chang Won;Kwak, Dongho;Yoon, En Sup;Kim, Tae-Ok
Journal of the Korean Institute of Gas
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v.22
no.6
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pp.136-143
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2018
Cellular automata have been applied to simulations in many fields such as astrophysics, social phenomena, fire spread, and evacuation. Using cellular automata, this study develops a model for consequence analysis of the dispersion of hazardous chemicals, which is required for risk assessments of and emergency responses for frequent chemical accidents. Unlike in cases of detailed plant safety design, real-time accident responses require fast and iterative calculations to reduce the uncertainty of the distribution of damage within the affected area. EPA ALOHA and KORA of National Institute of Chemical Safety have been popular choices for these analyses. However, this study proposes an initiative to supplement the model and code continuously and is different in its development of free software, specialized for small and medium enterprises. Compared to the full-scale computational fluid dynamics (CFD), which requires large amounts of computation time, the relative accuracy loss is compromised, and the convenience of the general user is improved. Using Python open-source libraries as well as meteorological information linkage, it is made possible to expand and update the functions continuously. Users can easily obtain the results by simply inputting the layout of the plant and the materials used. Accuracy is verified against full-scale CFD simulations, and it will be distributed as open source software, supporting GPU-accelerated computing for fast computation.
The aerial launching UAV(Unmanned Aerial Vehicle) mainly uses a set of folding tandem wings to maximize flight performance and minimize the space required for mounting in a mothership. This folding tandem wing has a unique aerodynamic problem that is different from the general type of fixed wing aircraft, such as the rear wing interference problem caused by the wing of the front wing wake and vortex, and the imbalance of the pivot moment applied to the front and rear wings when the wing is deployed. In this paper, we have modeled and simulated various cases through computational fluid dynamics based on the finite volume method and analyzed various aerodynamic phenomena of the tandem wing type aircraft. We find that the front wing shall be installed higher than the rear for minimizing the wake influence and the rear wing can be deployed faster than the front because of the pivot moment due to aerodynamic forces. Also, considering the pivot moment due to aerodynamic force, the rear wing can be deployed much faster than the front wing. Therefore, it is necessary to consider it when developing the wing deploy mechanism.
In this study, the effects of urban redevelopment and building construction on the change of the detailed flows around the Pukyong National University (PKNU) campus located in the building-congested area was investigated using a CFD (computational fluid dynamics) model and GIS (geographic information system). For the analysis of the detailed flows before and after the constructions of the buildings around and within the campus, numerical simulations for the 16 inflow directions were performed before and after the construction. We used, as reference wind speeds at the inflow boundaries, the averaged wind speeds observed at the Gwangan light beacon (962) where there is no surrounding obstacle (i.e., building and terrain) acting as friction. We analyzed the area fractions in which wind speeds at z = 2.5 m changed after the construction for 16 inflow directions. The area fractions were relatively large in the east-south-easterly and southerly cases, because of the high-rise buildings constructed at the east and the apartment complex and the Engineering buildings constructed at the south of the PKNU campus. In the case of the easterly of which frequency is highest among the wind directions observed at the Daeyeon AWS (AWS 942) located inside the PKNU campus, the wind-speed change was not significant even after the constructions. It is shown that the building construction has affected the detailed flows around as well as even in the far downwind region of the constructed buildings. Also, it is shown that the GIS and CFD model are useful for analyzing the detailed flows in planning the urban redevelopment and/or building construction.
Park, Il-Ryong;Kim, Je-in;Suh, Sung-Bu;Kim, Jin;Kim, Kwang-Soo;Kim, Yoo-Chul
Journal of Ocean Engineering and Technology
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v.33
no.1
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pp.1-9
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2019
This paper considers a numerical assessment of the self-propulsion performance of a damaged ferry carrying cars in irregular waves. Computational fluid dynamics(CFD) simulations were performed to see whether the ferry complied with the Safe Return to Port (SRtP) regulations of Lloyd's register, which require that damaged passenger ships should be able to return to port with a speed of 6 knots (3.09 m/s) in Beaufort 8 sea conditions. Two situations were considered for the damaged conditions, i.e., 1) the portside propeller was blocked but the engine room was not flooded and 2) the portside propeller was blocked and one engine room was flooded. The self-propulsion results for the car ferry in intact condition and in the damaged conditions were assessed as follows. First, we validated that the portside propeller was blocked in calm water based on the available experimental results provided by KRISO. The active thrust of starboard propeller with the portside propeller blocked was calculated in Beaufort 8 sea conditions, and the results were compared with the experimental results provided by MARIN, and there was reasonable agreement. The thrust provided by the propeller and the brake horsepower (BHP) with one engine room flooded were compared with the values when the engine room was not flooded. The numerical results were compared with the maximum thrust of the propeller and the maximum brake horse power of the engine to determine whether the damaged car ferry could attain a speed of 6 knots(3.09 m/s).
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.25
no.4
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pp.468-475
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2019
An end-line flame arrester allows free venting in combination with flame protection for vertical vent applications. End-line flame arresters are employed in various fields, especially in shipping. In flame arresters, springs are essential parts because the spring load and the spring's elasticity determine the hood opening moment. In addition, the spring has to work under a high-temperature condition because of the burning gas flame. Therefore, it is necessary to analyze the mechanical load and elasticity of the spring when the flame starts to appear. Based on simulations of the working process of a specific end-line flame arrester, a thermal and structural analysis of the spring is performed. A three-dimensional model of a burned spring is built using computational fluid dynamics (CFD) simulation. Results of the CFD analysis are input into a finite element method simulation to analyze the spring structure. The research team focused on three cases of spring loads: 43, 93, and 56 kg, correspondingly, at 150 mm of spring deflection. Consequently, the spring load was reduced by 10 kg after 5 min under a $1,000^{\circ}C$ heat condition. The simulation results can be used to predict and estimate the spring's load and elasticity at the burning time variation. Moreover, the obtained outcome can provide the industry with references to optimize the design of the spring as well as that of the flame arrester.
Eutrophication has occurred due to the inflow of various water pollutants in many Korean reservoirs with low depth, and algal blooms of surface layer and low oxygenation of deep layer have repeated every year. There are several existing technologies to alleviate the stratification of reservoirs, but it is difficult to apply them in field sites due to the necessity of electric power and low economic efficiency. In this study, a non-powered water circulation system using natural energy of wind and water flow has been developed, and two test-beds constructed in the reservoirs with different conditions and examined its field applicability. Through computational fluid dynamics (CFD) simulation, it has been shown that the water circulation system could induce the downward flow to mitigate the stratification between surface and deep layers, and its influence radius could reach about 30 m. As a result of long-term monitoring of the test-beds, various water quality improvement effects have been observed such as moderation of DO fluctuation by water circulation, reduction of DO supersaturation and prevention of excessive pH rising. In order to improve the applicability of the water circulation system, it is considered necessary to review countermeasures against flood and depth conditions of each reservoir.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.25
no.5
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pp.617-626
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2019
This study analyzes the optimal location of gas detectors through the gas dispersion in a cargo compressor room of a 174K LNG carrier equipped with high-pressure cargo handling equipment; in addition, we propose a reasonable method for determining the safety regulations specified in the new International Code of the Construction and Equipment of Ships Carrying Liquefied Gases in Bulk (IGC). To conduct an LNG gas dispersion simulation in the cargo compressor room-equipped with an ME-GI engine-of a 174 K LNG carrier, the geometry of the room as well as the equipment and piping, are designed using the same 3D size at a 1-to-1 scale. Scenarios for a gas leak were examined under high pressure of 305 bar and low pressure of 1 bar. The pinhole sizes for high pressure are 4.5, 5.0, and 5.6mm, and for low pressure are 100 and 140 mm. The results demonstrate that the cargo compressor room will not pose a serious risk with respect to the flammable gas concentration as verified by a ventilation assessment for a 5.6 mm pinhole for a high-pressure leak under gas rupture conditions, and a low-pressure leak of 100 and 140 mm with different pinhole sizes. However, it was confirmed that the actual location of the gas detection sensors in a cargo compressor room, according to the new IGC code, should be moved to other points, and an analysis of the virtual monitor points through a computational fluid dynamics (CFD) simulation.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.20
no.4
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pp.639-647
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2019
Recently, as the semiconductor integration technology due to miniaturization and high density of electronic equipment have developed, it is importantly recognized the application of thermal control system in order to release inner heat generated from chips, modules, In this study, we considered the heat transfer and pressure drop characteristics in a horizontal channel with four blocks using k-${\omega}$ SST turbulence model During CFD (Computational Fluid Dynamics) analysis, the parameters applied block width, block height, heat source and turbulence generator placement etc. As the boundary conditions of analysis, the channel inlet temperature and flow velocity were respectively 300 K and 3.84 m/s, the heat flux was $358W/m^2$. As a result, the heat transfer performance was decreased as the block width ratio (w/h) was increased, while it was increased as the block height ratio (h/w) was increased. In addition, as the arrangement of heat source size was increased to high heat flux from low heat flux, it was influenced by heat source size and the heat transfer coefficient showed a tendency to increase, When the turbulence generator was installed in the upper part of block No. 1 position the closely to the channel entrance, the heat transfer characteristics was greatly influenced on the whole of four heating blocks. and in oder to consider the pressure drop characteristics, we are able to select the most appropriate turbulence generator's position.
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