Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.50
no.6
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pp.365-372
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2013
In this study, the flow characteristics and structural safety of a 500W class vertical-axis wind turbines(VAWT) for a fishing boat are investigated by numerical simulations. Guide vanes to increase the performance of the VAWT are investigated. And the best guide vane in the numerical simulations is applied to the VAWT. Also, modal analyses are performed to find out the natural frequencies of the VAWT, and the resonance safety of the VAWT is evaluated. The structural analysis of the VAWT is carried out by one-way FSI(Fluid Structure Interaction). And the results are used for the evaluation of structural safety according to IEC 61400-1 code. Finally, the possibility of the installation of the VAWT on the wheelhouse of a 9.77ton class fishing boat is checked. The results of the present research could be used as one of the fundamental data to design a VAWT for a fishing boat.
The flow pattern at the inlet of the catalyst layer in a selective catalytic reduction (SCR) system is one of the key parameters influencing the performance of the denitrification process. In the curved diffusing parts between the ammonia injection grids and the catalyst layers, guide vanes are installed to improve flow uniformity. In the present study, a numerical simulation has been performed to investigate the effect of the geometrical configuration of the guide vanes on the aerodynamic characteristics of a denitrification facility. This application has been made to the existing SCR process in a large-scaled coal-fired power plant. The flow domain to be solved covers the whole region of the flow passages from the exit of the ammonia injection gun to the exit of the catalyst layers. ANSYS-Fluent was used to calculate the three-dimensional steady viscous flow fields with the proper turbulence model fitted to the flow characteristics. The root mean square of velocity and the pressure drop inside the flow passages were chosen as the key performance parameters. Four types of guides vanes were proposed to improve the flow quality compared to the current configuration. The numerical results showed that the type 4 configuration was the most effective at improving the aerodynamic performance in terms of flow uniformity and pressure loss.
Endwall losses contribute significantly to the overall losses in modern turbomachinery, especially when aerodynamic airfoil load and pressure ratio are increased. Hence, reducing the extend and intensity of the secondary flow structures helps to enhance overall efficiency. From the large range of viable approaches, a promising combination positioning and height of endwall contouring was chosen. The objective of this study is to document the three-dimensional flow in a turbine cascade in terms of streamwise vorticity, total pressure loss distribution and static pressure distribution on the endwall and blade surface and to propose an appropriate positioning and height of the endwall contouring which show best secondary, overall loss reduction among the simulated endwall. The flow through the gas turbine were numerically analyzed using three dimensional Navier-Stroke equations with a commercial CFD code ANSYS CFX-10. The result shows that the overall loss is reduced near the flat endwall rather than contoured endwall, and the case of contoured endwall installed at 30% from leading edge with height of 25% for span showed best performance.
Three dimensional flow characteristics in a liquid fuel ramjet combustor are investigated using PIV method. The combustors have two rectangular inlets that form 90 degree each other. Three guide vane is installed in each rectangular inlet to improve the flow stability. We made three cases of test combustors in which those inlet angles are 30 degree, 45 degree and 60 degree. Each combustor easily changes the size of combustor's recirculation zone with the replacement of combustors dome. The experiments are performed in the water tunnel test with the same Reynolds number in the case of Mach 0.3 at inlet. PIV software is developed to measure the flow field in the combustor and the accuracy of developed PIV program is verified with rotating disk experiment and standard data. The experimental results show that the two main streams from rectangular inlet collide near the plane of symmetry and generate two large longitudinal vortex, A large and complex three-dimensional recirculating flow is measured in the recirculation zone.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.8
no.3
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pp.169-182
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2015
When simulating the dynamic behaviour of a hydro power plant, it is essential to have a good representation of the turbine behaviour. The pressure transients in the system occurs because the flow changes, which the turbine defines. The flow through the turbine is a function of the pressure, the speed of rotation and the wicket gate opening and is, most often described in a performance diagram or Hill diagram. In the Hill diagram, the efficiency is drawn like contour lines, hence the name. A turbines Hill diagram is obtained by performance tests on scaled model in a laboratory. However, system dynamic simulations have to be performed in the early stage of a project, before the turbine manufacturer has been chosen and the Hill diagram is known. Therefore one have to rely on diagrams for a turbine with similar speed number. The Hill diagram is drawn through measured points, so for using the diagram in a simulation program, one have to iterate in the diagram based on curve fitting of the measured points. This paper describes an alternative method. By means of the Euler turbine equation, it is possible to set up two differential equations which represents the turbine performance with good enough accuracy for the dynamic simulations. The only input is the turbine's main geometry, the runner blade in- and outlet angle and the guide vane angle at best efficiency point of operation (BEP). In the paper, simulated turbine characteristics for a high head Francis turbine, and for a reversible pump turbine are compared with laboratory measured characteristics.
Anti-icing is important in gas turbines because ice formation on compressor inlet components, especially inlet guide vane, can cause performance degradation and mechanical damages. In general, the compressor bleeding anti-icing system that supplies hot air extracted from the compressor discharge to the engine intake has been used. However, this scheme causes considerable performance drop of gas turbines. A new method is proposed in this study for the anti-icing in combined cycle power plants(CCPP). It is a heat exchange heating method, which utilizes heat sources from the heat recovery steam generator(HRSG). We selected several options for the heat sources such as steam, hot water and exhaust gas. Performance reductions of the CCPP by the various options as well as the usual compressor bleeding method were comparatively analyzed. The results show that the heat exchange heating system would cause a lower performance decrease than the compressor bleeding anti-icing system. Especially, the option of using low pressure hot water is expected to provide the lowest performance reduction.
CFD analyses of the three-dimensional turbulent flow in the impeller and diffuser of an axial flow pump including suction and discharge parts are presented and compared with experimental data. The purpose of the current study is to validate the CFD method for the performance analysis of the main coolant pump for SMART and to investigate the effect of suction and discharge shapes on the pump performance. To generate a performance curve, not only the design point but also the off-design points were computed. The results were compared with available experimental data in terms of head generated. At the design point, the analysis accurately predicts the experimental head value. In the range of the higher flow rates, the results are also in very good agreement with the experimental data, in magnitude but also in terms of slope of variation. For lower flow rates, the results shows that the analysis considering the suction and discharge well describe the typical S-shape performance curve of the axial pump.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.10
no.4
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pp.69-76
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2002
The aim of this study is to provide fundamental informations that make it possible to use a cool stream and a hot stream simultaneously. We changed the pressure of compressed air that flows into a tube, the inner diameter of orifice that a cold stream exits, and the mass flow rate ratio. And in each case, we measured the temperature of a cold stream and a hot stream in each exit of a tube. Also we measured the axial and the radial temperature distribution in internal spare of a tube. From the study, fellowing conclusive remarks 7an be made. First, As the number of nozzles increase, separation point move into the hot exit. Second, When we use guide vane type nozzle, the axial temperature distribution constant over the 0.75 of air mass flow rate radio. Third, When we use Spiral type nozzle, axial and radial temperature distribution in the inner space is higher than another nozzle. Fourth, Axial and radial temperature distribution in the inner space vortex-tube is determined by separation point. And separation point is moved by changing of air mass flow rate ratio. At last, A heating apparatus is possible far vortex-tube to use.
Seo, Doyoung;Hwang, Sunwoo;Son, Changmin;Kim, Kuisoon
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.18
no.2
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pp.279-289
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2017
In this study, a series of conjugate heat transfer (CHT) analyses are conducted for a stage of a fully cooled high-pressure turbine (HPT) at elevated levels of free stream turbulence (Tu = 5% and 25.7%). The goal of the analyses is to investigate the influence of high turbulence intensity on the fluid-thermal characteristics of a nozzle guide vane (NGV). The turbine inlet temperature is defined by considering a typical radial temperature distribution factor (RTDF). The Unsteady Reynolds Average Navier-Stokes (URANS) CHT simulations are carried out using CFX 15.0, a commercial CFD package. The presented CFD modeling approach for high turbulence intensity is verified with the experimental data from two types of NASA C3X NGVs with films. The computation grid is generated for both the fluid and solid domains. The fluid domain grid is created using a tetrahedral grid system with prism layers because of its complex geometry, and the solid domain grid is composed of only tetrahedral elements. The analytical results are compared to understand the effect of turbulence on flow characteristics and metal temperature distributions. The results obtained in this study provide useful insights on the effects of high free stream turbulence and unsteadiness. The results also lead to the proposal of meaningful turbine design guidelines.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.22
no.3
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pp.139-148
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2010
A centrifugal compressor for HFC-134a has been newly designed and developed. Flow analysis using commercial programs was used to evaluate performance and internal flow of the impeller, inlet guide vane and diffuser etc. The purpose of this study is to establish the design theory necessary to the development of HFC-134a centrifugal compressors and to supply basic data related to design by reviewing design values and experimental values through the performance test. The compressor for HFC-134a was also investigated experimentally to check compression performance. The calculated data coincide the test results of compressor. The data obtained in the present study are useful for design of HFC-134a centrifugal compressors.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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