As information technology fusion is accelerated, the researches to improve the quality and productivity of crops inside a plant factory actively progress. Advanced growth environment management technology that can provide thermal environment and air flow suited to the growth of crops and considering the characteristics inside a facility is necessary to maximize productivity inside a plant factory. Currently running plant factories are designed to rely on experience or personal judgment; hence, design and operation technology specific to plant factories are not established, inherently producing problems such as uneven crop production due to the deviation of temperature and air flow and additional increases in energy consumption after prolonged cultivation. The optimization process has to be set up in advance for the arrangement of air flow devices and operation technology using computational fluid dynamics (CFD) during the design stage of a facility for plant factories to resolve the problems. In this study, the optimum arrangement and air flow of air circulation fans were investigated to save energy while minimizing temperature deviation at each point inside a plant factory using CFD. The condition for simulation was categorized into a total of 12 types according to installation location, quantity, and air flow changes in air circulation fans. Also, the variables of boundary conditions for simulation were set in the same level. The analysis results for each case showed that an average temperature of 296.33K matching with a set temperature and average air flow velocity of 0.51m/s suiting plant growth were well-maintained under Case 4 condition wherein two sets of air circulation fans were installed at the upper part of plant cultivation beds. Further, control of air circulation fan set under Case D yielded the most excellent results from Case D-3 conditions wherein air velocity at the outlet was adjusted to 2.9m/s.
The purposes of this study are to consider the influence of topography resolution on atmospheric flow simulation and to suggest a method of atmospheric flow simulation using a low-resolution DEM. Simulations using a low-resolution DEM has more critical error at near surface than simulations using high-resolution DEM because it is ignored the small curve topography of high-resolution DEM. Therefore when we convert the height differences between low-resolution DEM and high-resolution DEM into the topography roughness, we can be able to reduce the error on atmospheric flow simulations.
In this work, 3-dimensional, non-isothermal numerical simulation was performed to analyse the effects of contact resistance and electric conductivity of GDL on the fuel cell performance. For numerical simulation contact resistance of Carbon and Stainless steel was measured. The simulation results reveal that 10 times change of electric conductivity leads only 6.5% decrease of PEMFC performance. But stainless steel which has high contact resistance decrease fuel cell performance over 25% at a high current density region than carbon. This results show that suitable Surface treatment technology is needed for metal bipolar plate, especially stainless steel.
In this study, the effects of spacer and variation of spacer height in reverse electrodialysis (RED) on the seawater and ion transport were investigated. A three-dimensional computational fluid dynamics (CFD) simulation for a hexagonal spacer was constructed. The results showed that the swirl in the channel and ion transport rate to the membrane were enhanced at higher Reynolds number, on the other hand, pressure difference between the inlet and outlet was increased. Moreover thicker spacer increased Power number and Sherwood number.
Journal of the Korean Society for Geothermal and Hydrothermal Energy
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v.18
no.3
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pp.7-18
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2022
Secondary batteries used in electric vehicles have a potential risk of ignition and explosion. Various safety measures are being taken to prevent these risks. A numerical study was performed using a computational fluid dynamics code on the cases where pressure relief vents that can reduce the blast overpressures of batteries were installed in the through-compression test room, short-circuit drop test room, combustion test room, and immersion test room in facilities rleated to battery used in electric vehicles. This study was conducted using the weight of TNT equivalent to the energy release from the battery, where the the thermal runaway energy was set to 324,000 kJ for the capacity of the lithium-ion battery was 90 kWh and the state of charge (SOC) of the battery of 100%. The explosion energy of TNT (△HTNT) generally has a range of 4,437 to 4,765 kJ/kg, and a value of 4,500 kJ/kg was thus used in this study. The dimensionless explosion efficiency coefficient was defined as 15% assuming the most unfavorable condition, and the TNT equivalent mass was calculated to be 11 kg. The internal explosion generated in a test room shows the very complex propagation behavior of blast waves. The shock wave generated after the explosion creates reflected shock waves on all inner surfaces. If the internally reflected shock waves are not effectively released to the outside, the overpressures inside are increased or maintained due to the continuous reflection and superposition from the inside for a long time. Blast simulations for internal explosion targeting four test rooms with pressure relief vents installed were herein conducted. It was found that that the maximum blast overpressure of 34.69 bar occurred on the rear wall of the immersion test room, and the smallest blast overpressure was calculated to be 3.58 bar on the side wall of the short-circuit drop test room.
Purpose : Improvement of indoor thermal comfort and reduction of the energy consumption in building can be obtained by applying a double skin facade system. In order to achieve effectively this purpose, design team would have to perform easy and appropriate performance analysis for making better design decision during the design process. Method : This paper focus on the natural ventilation performance of a multi-story type double skin facade with main causes which are pressure difference according to the wind and temperature difference between indoor and outdoor (Buoyancy Effect). Using this main causes, the natural ventilation ratio of wind effect-to-buoyancy effect in cavity of multi-story type double skin facade were analyzed through the performance analysis results of CFD (Computational Fluid Dynamics) simulation. Result : When the wind velocity was 2m/s, the ventilation rate in the cavity was highest. If wind velocity was slower than 2m/s wind velocity, buoyancy effect has more influence on the ventilation rate in the cavity, and if wind velocity was faster than 2m/s wind velocity, wind effect has more influence on the ventilation rate in the cavity.
The demand for eco-friendly energy is expected to increase due to the recently strengthened environmental regulations. In particular, the flow inside the pipe used in a cargo handling system (CHS) or fuel gas supply system (FGSS) of hydrogen transport ships and hydrogen-powered ships exhibits a very complex pattern of multiphase-thermal flow, including the boiling phenomenon and high accuracy analysis is required concerning safety. In this study, a feasibility study applying the boiling model was conducted to analyze the multiphase-thermal flow in the pipe considering the phase change. Two types of boiling models were employed and compared to implement the subcooled boiling phenomenon in nucleate boiling numerically. One was the "Rohsenow boiling model", which is the most commonly used one among the VOF (Volume-of-Fluid) boiling models under the Eulerian-Eulerian framework. The other was the "wall boiling model", which is suitable for nucleate boiling among the Eulerian multiphase models. Moreover, a comparative study was conducted by combining the nucleate site density and bubble departure diameter model that could influence the accuracy of the wall boiling model. A comparison of the Rohsenow boiling and the wall boiling models showed that the wall boiling model relatively well represented the process of bubble formation and development, even though more computation time was consumed. Among the combination of models used in the wall boiling model, the simulation results were affected significantly by the bubble departure diameter model, which had a very close relationship with the grid size. The present results are expected to provide useful information for identifying the characteristics of various parameters of the boiling model used in CFD simulations of multiphase-thermalflow, including phase change and selecting the appropriate parameters.
Kim, Jung-Soo;Lim, Ga-Hui;Rim, Chang-Soo;Yoon, Sei-Eui
Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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v.11
no.3
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pp.143-150
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2011
Energy loss at manholes, often exceeding friction loss of pipes under surcharged flow, is considered as one of the major causes of inundation in urban area. Therefore, it is important to analyze the head losses at manholes, especially in case of surcharged flow. The stream characteristics were analyzed and head loss coefficients were estimated by using the computational fluid dynamics(CFD) model, FLUENT 6.3, at surcharged square manhole in this study. The CFD model was carefully assessed by comparing simulated results with the experimental ones. The study results indicate that there was good agreement between simulation model and experiment. The CFD model was proved to be capable of estimating the head loss coefficients at surcharged manholes. The head loss coefficients with variation of the ratio of manhole width(B) to inflow pipe diameter(d) and variation of the drop height at surcharged square manhole with a straight-path through were calculated using FLUENT 6.3. As the ratio of B/d increases, head loss coefficient increases. The depth and head loss coefficient at manhole were gradually increased when the drop height was more than 5cm. Therefore, the CFD model(Fluent 6.3) might be used as a tool to simulate the water depth, energy losses, and velocity distribution at surcharged square manhole.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.20
no.5
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pp.547-552
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2011
Drying process, corresponding to a final process in the area of food engineering, requires a lot of heat energy. Thus, the energy efficiency is very important for dryers. Since the energy efficiency of heat pump dryers is much higher compared to that of electric dryers or other types of dryers, most of large-capacity dryers are adopting heat pump. In this study, shapes, positions and number of air-circulating fans, guide vanes, air inlet, outlet and top separator were varied for optimization of the flow of a large-capacity heat pump dryer. In addition, fans were modelled with performance curves and porous media were assumed for foods and heat exchangers. The simulation results were applied to the 12-ton dryer and the velocity distributions were experimentally examined. Finally, uniform drying in time was successfully accomplished through frozen pepper experiment.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.27
no.3
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pp.421-428
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2003
The aerodynamic characteristics of the Wells turbine for wave energy conversion have been investigated by the numerical simulation to reproduce hysteretic behaviors. The pressure distributions on the suction surface of the blade were investigated to find out the cause of the hysteretic mechanism. The results have shown that the hysteretic behavior is associated with streamwise vertical flow appearing near the suction surface and become more obvious. as the tip clearance and solidity change. Also it has shown that such phenomena occur due to different behaviors of wakes in the accelerating and decelerating flow process. The CFD analysis shows a good agreement with experimental results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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