Kim, Hyoung-Tae;Kang, Kyung-Tae;Choi, Jung-Kyu;Jung, Young-Rae;Kim, Min-Jae
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.55
no.3
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pp.252-264
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2018
The calculation of steady-state cavitating flows around Supercavitating Underwater Bodies (SUB's), which consist of a circular disk head (cavitator), a conical fore-body, a cylindrical middle-body and either a boat-tail or a flare-tail, are carried out. To calculate the axisymmetric cavitating flow, used is a commercial computational fluid dynamics code based on the finite volume method, Fluent. From the analysis of numerical results, the cavity and drag, affected by the fore-body and tail of the SUB's, are investigated. Firstly, the effect of the fore-body shape is investigated with the same disk cavitator and a cylindrical rear-body of fixed diameter. Then with the same cavitator and a fixed fore-body, the effect of the rear-body shape is investigated. Before the cavity generated by the cavitator covers the slant of fore-bodies sufficiently, the larger the cone angle of the fore-body(i.e., the shorter the slant length), the larger the drag and the slower the development of cavity. After the cavity covers the fore-body completely so that the pressure drag component of the body is vanished, the characteristics of drag-velocity curves are identical. Also, as the tail angle is bigger, the cavity generated by the cavitator is suppressed further and the drag becomes larger. The peak of the drag appears for the flare-tail, i.e., when the tail angle is positive(+). On the contrary, the trough of the drag appears for the boat-tail, i.e., when the tail angle is negative(-). When the tail angle is 5 degrees, the peak of the drag appears at the body speed of 80m/s and the value of the drag is 43% larger than that at the design speed of 100m/s. When the tail angle is -5 degrees, the trough of the total drag appears at 75m/s and that drag is 30% smaller than that of the cavitator, which means the rest of the body has a negative drag.
Park, Hae-Dong;Park, Hyun-Hee;Shin, Jung-Ah;Kim, Tae-Ho
Journal of Environmental Health Sciences
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v.36
no.5
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pp.402-410
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2010
The objectives of this study were to evaluate the air quality surrounding an indoor swimming pool, to estimate the cancer risk based on the airborne exposure to trihalomethanes (THMs), and to examine the ventilation efficiency by Computational Fluid Dynamics (CFD). Chlorine and THMs were measured poolside, and in the staff room and reception area. The indoor swimming pool was modeled using the Airpak program, with ventilation drawings and actual survey data. Temperature, flow and mean age of the air were analyzed. Levels of chlorine poolside, and in the staff room, and reception area were $203\;{\mu}g/m^3$, $5\;{\mu}g/m^3$, and $10\;{\mu}g/m^3$, respectively. Chloroform was the dominant THM in all sampling sites and mean concentrations were $16.30\;{\mu}g/m^3$, $0.51\;{\mu}g/m^3$, and $0.06\;{\mu}g/m^3$ poolside, in the staff room and reception area, respectively. Bromodichloromethane and Dibromochloromethane levels were respectively estimated as $10.3\;{\mu}g/m^3$ and $1.7\;{\mu}g/m^3$ poolside, $1.3\;{\mu}g/m^3$ and $0.1\;{\mu}g/m^3$ in the staff room, and were not detected in the reception area. The cancer risks from inhalation exposure to THMs were estimated between $3.37{\times}10^{-7}$ and $1.84{\times}10^{-5}$. A short circulation phenomenon was observed from the supply air vents to the exhaust air vents located in the ceiling. A high temperature layer was formed within one meter of the ceiling, and a low temperature layer was formed under this layer due to the low velocity and high temperature of the supply air, and the improper locations of the supply air vents and exhaust air vents. The stagnation was evident at the above adult pool and the mean age of the air was 22 minutes. Disinfection by-products in the indoor swimming pool were present in higher concentrations than in the outdoor air. In order to increase the removal of pollutants, adjustment was required of the supply air volume and the supply/exhaust position.
Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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v.29
no.2
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pp.92-108
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2017
Present work shows a numerical method to analysis of interaction analysis between solitary wave and onshore bridge. Numerical simulation is carried out by TWOPM-3D (three-dimensional one-field model for immiscible two-phase flows), which is based on Navier-Stokes solver. To do this, the solitary wave is generated numerically in numerical wave channel, and numerical results and experimental results were compared and analyzed in order to verify the applicability of force acting on an onshore bridge. From this, we discussed precisely the characteristics of horizontal and vertical forces (uplift and downward forces) changes including water level and velocity changes due to the variation of solitary wave height, water depth, onshore bridge's location and type, and number of girder. Furthermore, It is revealed that the maximum horizontal and vertical forces acting on the girder bridge show different varying properties according to the number of girder, although each maximum force acting on the girder bridge is proportional to the increasement of incident solitary wave height, and the entrained air in the fluid flow affects the vertical force highly.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.17
no.5
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pp.346-353
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2016
In the design conditions of some research reactors, the siphon phenomenon can cause continuous efflux of water during pipe rupture. A siphon breaker is a safety device that can prevent water efflux effectively. However, the analysis of the siphon breaking is complicated because many variables must be included in the calculation process. For this reason, a simulation program was developed with a user-friendly GUI to analyze the siphon breaking easily. The program was developed by MFC programming using Visual Studio 2012 in Windows 8. After saving the input parameters from a user, the program proceeds with three steps of calculation using fluid mechanics formulas. Bernoulli's equation is used to calculate the velocity, quantity, water level, undershooting, pressure, loss coefficient, and factors related to the two-phase flow. The Chisholm model is used to predict the results from a real-scale experiment. The simulation results are shown in a graph, through which a user can examine the total breaking situation. It is also possible to save all of the resulting data. The program allows a user to easily confirm the status of the siphon breaking and would be helpful in the design of siphon breakers.
The present study investigated flow dynamics of a straight elastic blood vessel under sinusoidal flow conditions in order to understand influence of wall motion and impedance phase angle(time delay between pressure and flow waveforms) on wall shear stress distribution using computational fluid dynamics. For the straight elastic tube model considered in the our method of computation. The results showed that wall motion induced additional terms in the axial velocity profile and the pressure gradient. These additional terms due to wall motion reduced the amplitude of wall shear stress and also changed the mean wall shear stress. Te trend of the changes was very different depending on the impedance phase angle. As the wall shear stress increased. As the phase angle was reduced from 0$^{\circ}$to -90$^{\circ}$for ${\pm}$4% wall motion case, the mean wall shear stress decreased by 10.5% and the amplitude of wasll shear stress increased by 17.5%. Therefore, for hypertensive patients vulnerable state to atherosclerosis according to low and oscillatory shear stress theory.
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 Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.20
no.8
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pp.449-455
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2019
The increase in impermeable pavement from recent urbanization has resulted in an increase in surface runoff. The surface runoff has also increased the burden of the existing drainage system. This drainage system has structural limitations in that the catchment area is reduced by the waste particles transported with the surface runoff. In addition, the efficiency of the drainage system is decreased. To overcome these limitations, a new type of drainage system with a drainage layer was developed and applied. In this study, various volume porosity and permeability of the lower drainage layer were simulated using ANSYS CFX, which is a three dimensional computational fluid dynamics program. The results showed that the outlet velocity of the 35% volume porosity was faster than that of the 20% and 50% cases, and there was no relationship between the volume porosity and drainage performance. The permeability of the drainage layer can be determined from the particle size of the material, and a simulation of five conditions showed that 2 mm sand grains are most suitable for workability and usability. This study suggests appropriate values of the volume porosity and particle size of the drainage layer. This consideration can be advantageous for reducing and preventing flood damage.
Park, Hoon Chae;Lee, Byeong-Kyu;Kim, Hyo Sung;Choi, Hang Seok
Clean Technology
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v.25
no.2
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pp.161-167
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2019
Several types of reactors have been used during the past decade to perform fast pyrolysis of biomass. Among the developed fast pyrolysis reactors, fluidized bed reactors have been widely used in the fast pyrolysis process. In recent years, experimental studies have been conducted on the characteristics of biomass fast pyrolysis in a spouted bed reactor. The fluidization characteristics of a spouted bed reactor are influenced by particle properties, fluid jet velocity, and the structure of the core and annulus. The geometry of the spouted bed reactor is the main factor determining the structure of the core and annulus. Accordingly, to optimize the design of a spouted bed reactor, it is necessary to study the pyrolysis characteristics of biomass. However, no detailed investigations have been made of the fast pyrolysis characteristics of biomass in accordance with the geometry of the spouted bed reactor. In this study, fast pyrolysis experiments using Jatropha curcas L. seed shell cake were conducted in a conical spouted bed reactor to study the effects of reaction temperature and reactor cone angle on the product yield and pyrolysis oil quality. The highest energy yield of pyrolysis oil obtained was 63.9% with a reaction temperature of $450^{\circ}C$ and reactor cone angle of $44^{\circ}$. The results showed that the reaction temperature and reactor cone angle affected the quality of the pyrolysis oil.
Chang, Jaehun;Lee, Gunhee;Jung, Minyoung;Baek, Heumkyung;Lee, Changha;Oh, Min
Korean Chemical Engineering Research
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v.57
no.5
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pp.628-636
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2019
In various industrial processes, piping serves as a link between unit processes and is an essential installation for internal flow. Therefore, the optimum design of the piping system is very important in terms of safety and cost, which requires the estimation of the pressure drop, flow rate, pipe size, etc. in the piping system. In this study, we developed a software that determines pressure drop, flow rate, and pipe size when any two of these design variables are known. We categorized the flows into single phase, homogeneous two phase, and separated two phase flows, and applied suitable calculation models accordingly. We also constructed a system library for the calculation of the pipe material, relative roughness, fluid property, and friction coefficients to minimize user input. We further created a costing library according to the piping material for the calculation of the investment cost of the pipe per unit length. We implemented all these functions in an integrated environment using a graphical user interface for user convenience, and C # programming language. Finally, we verified the accuracy of the software using literature data and examples from an industrial process with obtained deviations of 1% and 8.8% for the single phase and two-phase models.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.20
no.1
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pp.409-418
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2019
Debris flows occur in mountainous areas due to heavy rains resulting from climate change and result in disasters in the downstream area. The purpose of this study is to estimate the impact force of a debris flow when a check dam according is installed in various locations in the channel of a highly mountainous area. A Finite Differential Element Method (FDM) model was used to simulate the erosion and deposition based on the equation for the mass conservation and momentum conservation while considering the continuity of the fluid. The peak impact force from the debris flow occurred at 0 to 5 sec and 15 to 20 sec. When the supplied water discharge was increased, greater peak impact force was generated at 16 to 19 sec. This means that when increasing the water supply, the velocity of the debris flow became faster, which results in increased energy of the consolidation between the particles of the water and the sediment made. If a number of check dams were to be set up, it would be necessary to investigate the impact force at each location of the check dam. The results of this study could provide useful information in predicting the impact force of the debris flow and in installing the check dams in appropriate locations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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