Desalination plants have been recently constructed in many parts of the world due to water scarcity caused by population growth, industrialization and climate change. Most seawater desalination plants are designed with a submarine pipeline for intake and discharge. Submarine pipelines are installed directly on the bottom of the water body if the bottom is sandy and flat. Intake is located on a low-energy shoreline with minimal exposure to beach erosion, heavy storms, typhoons, tsunamis, or strong underwater currents. Typically, HDPE (High Density Polyethylene) pipes are used in such a configuration. Submarine pipelines cause many problems when they are not properly designed; HDPE pipelines can be floated or exposed to strong currents and wind or tidal action. This study examines the optimal design method for the trench depth of pipeline, analysis of on-bottom stability and dilution of the concentrate based on the desalination plant conducted at the Pacific coast of Peru, Chilca. As a result of this study, the submarine pipeline should be trenched at least below 1.8 m. The same direction of pipeline with the main wind is a key factor to achieve economic stability. The concentrate should be discharged as much as high position to yield high dilution rate.
Communications for Statistical Applications and Methods
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제30권2호
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pp.119-133
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2023
With the rapid growth of the economy and fossil fuel consumption, the concentration of air pollutants has increased significantly and the air pollution problem is no longer limited to small areas. We conduct statistical analysis with the actual data related to air quality that covers the entire of South Korea using R and Python. Some factors such as SO2, CO, O3, NO2, PM10, precipitation, wind speed, wind direction, vapor pressure, local pressure, sea level pressure, temperature, humidity, and others are used as covariates. The main goal of this paper is to predict air quality index (AQI) spatio-temporal data. The observations of spatio-temporal big datasets like AQI data are correlated both spatially and temporally, and computation of the prediction or forecasting with dependence structure is often infeasible. As such, the likelihood function based on the spatio-temporal model may be complicated and some special modelings are useful for statistically reliable predictions. In this paper, we propose several methods for this big spatio-temporal AQI data. First, random effects with spatio-temporal basis functions model, a classical statistical analysis, is proposed. Next, neural networks model, a deep learning method based on artificial neural networks, is applied. Finally, random forest model, a machine learning method that is closer to computational science, will be introduced. Then we compare the forecasting performance of each other in terms of predictive diagnostics. As a result of the analysis, all three methods predicted the normal level of PM2.5 well, but the performance seems to be poor at the extreme value.
This paper describes the characteristics of the fluctuating lift forces when a circular cylinder vibrates in the cross-flow direction. The response characteristics on elastically supported the circular cylinder was first examined by a free-vibration test. Next, flow-induced vibrations obtained by the free-vibration test were reproduced by a forced-vibration test, and then the characteristics of the fluctuating lift forces, the work done by the fluctuating lift, the behavior of the rolling-up of the separated shear layers were investigated on the basis of the visualized flow patterns. The main findings were that (i) the fluctuating lift forces become considerably large than those of a stationary circular cylinder, (ii) negative pressure generates on the surface of the circular cylinder when the rolling-up of separated shear layer begins, (iii) the phase between the fluctuating lift force and the cylinder displacement changes abruptly as the reduced velocity $U_r$ increases, and (iv) whether the generating cross-flow vibration becomes divergent or convergent can be described based on the work done by the fluctuating lift force. Furthermore, it was found that the generation of cross-flow vibration can be perfectly suppressed when the small tripping rods are installed on the surface of the circular cylinder.
In order to evaluate the distribution and behaviour of atmospheric particulate metals in high-altitude area, we collected 22 aerosol samples using a high volume air sampler at Soback Mt. Meteorological Observation Station from Jan. to Nov. 1993 and analysed for metals (Al, Fe, Mg, Na, Ca, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, and Pb) with ICP/AES and ICP/MS. Although sampling site is located in high-altitude and far from local sources of atmospheric pollutants, enrichments of metals are 2 times higher than those of western coastal reural area. This fact may imply that of metallic pollutants in the coastal rural site were came from further western side (e.g. China), atmospheric metals in this study area contain the signal of metropolitan cities located in the main wind direction (NNW). Sea salts are negligible in the aerosol particle population because reference elements of sea salts (Na, Mg) are all originated from soil particles. The contents of soil particles in aerosols are highest in spring and lowest in winter. Atmospheric enriched elements (Ni, Cu, Zn, Cd and Pb) are diluted with soil particles, especially during the yellow sand period. The results of factor analysis suggest possibility of interpreting their chemical significance in terms of sources (soil, pollutants) and gas-particle conversion processes (formation of ammonium sulfates, ammonium nitrates and/or their mixtures).
Exhaust gases of a vessel from a main engine, a diesel generator and an incinerator contain very harmful substances like soot, $SO_2$ and NOx. Careful design of funnel shape is required to prevent those harmful exhaust gases from influencing on accommodation and a fan room. Meanwhile, the exhaust gases are also hot enough to damage electronic devices like radar. Therefore the funnel design should be considered so that electronic devices are not directly exposed to the exhaust gas in the strong stern wind. This study may propose guidelines of optimum design criterion for the anti-thermal damage design of the electronic devices and anti-recirculating design of harmful exhaust gas near the accommodation. From CFD analyses, we can understand that the major factors affecting the exhaust gas dispersion are the large scale mixing by separation vortices and the sluggish flow in the recirculation region. We hope that the funnel flow analysis around ship's funnel is used for practical optimum funnel design to minimize the exhaust gas dispersion by adjusting the funnel shape, the position of the exhaust pipe, the shape of bulwark, the exhaust direction of air ventilated an engine room and the angle of the exhaust pipe.
Corsini, Roberto;Angeli, Diego;Stalio, Enrico;Chibbaro, Sergio;Cimarelli, Andrea
Wind and Structures
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제34권1호
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pp.151-159
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2022
The aerodynamics of blunt bodies with separation at the sharp corner of the leading edge and reattachment on the body side are particularly important in civil engineering applications. In recent years, a number of experimental and numerical studies have become available on the aerodynamics of a rectangular cylinder with chord-to-thickness ratio equal to 5 (BARC). Despite the interest in the topic, a widely accepted set of guidelines for grid generation about these blunt bodies is still missing. In this work a new, well resolved Direct Numerical Simulation (DNS) around the BARC body at Re=3000 is presented and its results compared to previous DNSs of the same case but with different numerical approaches and mesh. Despite the simulations use different numerical approaches, mesh and domain dimensions, the main discrepancies are ascribed to the different grid spacings employed. While a more rigorous analysis is envisaged, where the order of accuracy of the schemes are kept the same while grid spacings are varied alternately along each spatial direction, this represents a first attempt in the study of the influence of spatial resolution in the Direct Numerical Simulation of flows around elongated rectangular cylinders with sharp corners.
Large Eddy Simulation (LES) is used to explore the influence of vibration frequency and amplitude on the aerodynamic performance of a rectangular cylinder with an aspect ratio of B/D=5 (B: breadth; D: depth of cylinder) at a Reynolds number of 22,000 near resonance frequency. In smooth flow conditions, the research employs a sequence of three-dimensional simulations under forced vibration with diverse frequency ratios fe / fo = 0.8-1.2 (fe : oscillation frequency; fo : Strouhal frequency when the rectangular cylinder is stationary ) and oscillation amplitudes Ah/D = 0.05 - 0.3. The individual influences of fe / fo and Ah/D on the characteristics of integrated and distributed aerodynamic forces are the focal points of discussion. For the integrated aerodynamic force, particular emphasis is placed on the analysis of the dependence of velocity-proportional component C1 and displacement-proportional component C2 of unsteady aerodynamic force on amplitude and frequency ratio. Near the resonance frequency, the dependencies of C1 and C2 on amplitude are stronger than that of frequency ratio. For the distributed aerodynamic force, the increase in frequency and amplitude promotes the position of the main vortex core and reattachment to the leading edge in the streamwise direction. In the spanwise direction, vibration enhances the spanwise correlation of aerodynamic force to weaken the three-dimensional effect of the flow field, and a lower frequency ratio and larger amplitude amplify this effect.
도시는 산업화에 따른 극적인 공간적 변화로 대기오염 및 도시열섬현상 등 환경문제가 발생하고 있다. 도시 외곽의 산림에서 생성된 신선하고 차가운 공기가 도심으로 이동하는 통로인 바람길은 도시 환경문제 개선을 위한 공간계획적 방안으로 활용할 수 있다. 찬공기는 도시의 지형 및 토지이용에 따라 유동의 특성이 결정되며 이를 기반으로 한 중장기적인 대책이 마련되어야 한다. 따라서 본 연구는 바람길 활용에 필요한 기초 자료 마련을 위해 경기도 수원시를 대상으로 KLAM_21 모델을 통해 야간의 찬공기 유동 분석을 수행하였다. 분석 결과 수원시의 찬공기는 주로 북쪽의 대규모 산지인 광교산에서 생성되어 시가화지역으로 유입되며, 일몰 후 약 3시간이 지나서 도심까지 찬공기가 유입되었다. 구별로 지형 및 토지이용의 특성에 따라 찬공기 층의 깊이, 풍속, 풍향이 다르게 형성되고 있으며, 대규모 산림 인접 지역에서 찬공기의 유동이 활발하게 나타났다. 수원시 도심으로 찬공기가 유동되는 주요 바람길은 3개이며 모두 하천을 중심으로 형성되고 있다. 특히 하천과 주변 녹지의 연결성이 높으면 효과가 높은 것으로 파악되었다. 수원시의 바람길 활용을 위해서는 본 연구 결과를 기반으로 찬공기 유동에 대한 실측과 복합적 분석을 통해 기후지도를 작성하고 주요한 바람길의 보전과 확대를 위한 중장기적인 계획을 수립해야 할 것이다.
In the present study, effects of tree-stream turbulence and surface trip wire on the flow past a sphere at $Re\;=\;0.4\;{\times}\;10^5\;{\sim}\;2.8\;{\times}\;10^5$ are investigated through wind tunnel experiments. Various types of grids are installed upstream of the sphere in order to change the tree-stream turbulence intensity. In the case of surface trip wire, 0.5mm and 2mm trip wires are attached from $20^{\circ}\;{\sim}\;90^{\circ}$ at $10^{\circ}$ interval along the streamwise direction. To investigate the flow around a sphere, drag measurement using a load cell, surface-pressure measurement, surface visualization using oil-flow pattern and near-wall velocity measurement using an I-type hot-wire probe are conducted. In the variation of free-stream turbulence, the critical Reynolds number decreases and drag crisis occurs earlier with increasing turbulence intensity. With increasing Reynolds number, the laminar separation point moves downstream, but the reattachment point after laminar separation and the main separation point are fixed, resulting in constant drag coefficient at each free-stream turbulence intensity. At the supercritical regime, as Reynolds number is further increased, the separation bubble is regressed but the reattachment and the main separation points are fixed. In the case of surface trip wire directly disturbing the boundary layer flow, the critical Reynolds number decreases further with trip wire located more downstream. However, the drag coefficient after drag crisis remains constant irrespective of the trip location.
These days, the use of alternative energy is recognized as one of countermeasures to rising oil prices and climate-change agreements. Especially, it is regarded as a main element to realize 'Low-Carbon Green Growth', one of the key policies of MB government. However, though alternative energy, renewable energy, is a main policy issue of the present administration, there are many problems to solve: the lack of recognition of its energy, the low level of its technology, its expert's shortage, and its limited application fields. Therefore, to stimulate the use of alternative energy in Korea and to change the recognition of this energy, it is needed to utilize it to urban street furniture that many people visit and use. In particular, if alternative energy is first applied to street furniture that needs energy for its management, the effect of publicity and energy saving will be so great. In this study, for the basic research to introduce and promote various alternative energy sources such as solar power, wind power, small hydro power, and human power, we analyzed the present condition of development of Korean and foreign street furniture items. Furthermore, we evaluated the level of development of these street furniture products and the design types of them and from these evaluations suggested the design direction that can solve problems in development and improve the possibility of application of these energy sources to these street furniture items. Through these analyses, this study aims to enhance the image of future environment-friendly city and make new index for the application of alternative energy.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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