Tian, Wenlong;Song, Baowei;VanZwieten, James H.;Pyakurel, Parakram;Li, Yanjun
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.8
no.1
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pp.73-82
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2016
In order to extend the operational life of Underwater Moored Platforms (UMPs), a horizontal axis water turbine is designed to supply energy for the UMPs. The turbine, equipped with controllable blades, can be opened to generate power and charge the UMPs in moored state. Three-dimensional Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations are performed to study the characteristics of power, thrust and the wake of the turbine. Particularly, the effect of the installation position of the turbine is considered. Simulations are based on the Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) equations and the shear stress transport ${\kappa}-{\omega}$ turbulent model is utilized. The numerical method is validated using existing experimental data. The simulation results show that this turbine has a maximum power coefficient of 0.327 when the turbine is installed near the tail of the UMP. The flow structure near the blade and in the wake are also discussed.
This study uses exergy analysis to evaluate the fuel-saving potential of a waste heat recovery unit (WHRU) integrated with an Organic Rankine Cycle (ORC) system for marine applications. Data from the training ship HANBADA of the Korea Maritime University and the general cargo ship BBC CAMPANA, including their operational routes and main engine loads, were used in this study. Simulations indicated that the WHRU system could save approximately 27.5 metric tons of fuel per voyage, equivalent to approximately 2.1% of the total fuel consumption. The WHRU system demonstrated a higher efficiency during long-distance voyages, significantly enhancing fuel savings. In addition, higher engine loads increased the exhaust gas thermal energy, thereby substantially improving the WHRU output. This study emphasizes the importance of evaluating the applicability of the ORC system for marine vessels by closely examining their operational patterns, navigation duration, and main engine load variability.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.18
no.6
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pp.610-616
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2012
All the countries in the world is currently facing the full scale of energy-climate era currently, and making strong energy policy that will lead to green growth of the future energy resources by utilizing renewable energy as the basis of entering the advanced country becomes the goal of development that satisfies the demand for energy in 21st century. Recently, ocean energy attracted the attention along with the necessity of developing renewable energy. Ocean energy is the one of most prominent recyclable and clean resources that has not been developed yet. So, it is highly required to develop good tidal current energy conversion system in coastal area. The inflow angle that acts against tidal current turbine, seabed effect and the change of efficiency along the occurrence of cavitation were investigated through the wake flow characteristics in this study. Power coefficient degradation by seabed effect did not appear in the condition of this calculation. Efficiency degradation appeared from above $10^{\circ}$ regarding inflow angle and power coefficient was calculated as lower by 7 % at $45^{\circ}$. Torque and power coefficient increased as inflow velocity rose, but power coefficient degradation appeared from above 3m/s when the cavitation happened. So, it was recognized that the larger inflow angle and occurrence of cavitation become the reason for power degradation through the flow characteristics.
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.26
no.3
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pp.401-409
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2023
Oscillating water column (OWC) type wave power generator system is a power generation system that uses wave energy, a sustainable and renewable energy source. Irregular cycles and wave heights act as factors that make it difficult to secure generation efficiency of the wave power generator system. Recently, research for improving power generation efficiency is being conducted by applying digital twin technology to OWC type wave energy converter system. However, digital twin using sensor data can predict erroneous performance due to uncertainty in the sensor data. Therefore, this study proposes an uncertainty analysis method for sensor data which is used in digital twin to secure the reliability of digital twin prediction results. Uncertainty quantification considering sensor data characteristics and future uncertainty information according to uncertainty propagation were derived mathematically, and confidence interval estimation was performed based on the proposed method.
Microalgae hold promise as a renewable energy source for the production of biofuel, as they can convert light energy into chemical energy through photosynthesis. However, cost-efficient harvest of microalgae remains a major challenge to commercial-scale algal biofuel production. We first investigated the potential of electrolytic water as a flocculant for harvesting Tetraselmis sp. Alkaline electrolyzed water (AEW) is produced at the cathode through water electrolysis. It contains mineral ions such as $Na^+$, $K^+$, $Ca^{2+}$, and $Mg^{2+}$ that can act as flocculants. The flocculation activity with AEW was evaluated via culture density, AEW concentration, medium pH, settling time, and ionic strength analyses. The flocculation efficiency was 88.7% at 20% AEW (pH 8, 10 min) with a biomass concentration of 2 g/l. The initial biomass concentration and medium pH had significant influences on the flocculation activity of AEW. A viability test of flocculated microalgal cells was conducted using Evans blue stain, and the cells appeared intact. Furthermore, the growth rate of Tetraselmis sp. in recycled flocculation medium was similar to the growth rate in fresh F/2 medium. Our results suggested that AEW flocculation could be a very useful and affordable methodology for fresh biomass harvesting with environmentally friendly easy operation in part of the algal biofuel production process.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.34
no.5
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pp.327-332
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2021
Lithium-ion batteries (LIBs) have become a main energy storage device in various applications, such as portable appliances, renewable energy facilities, and electric vehicles. However, the poor thermal stability of LIBs may cause explosion or fire. The thermal runaway is the result of a failure of the separator inside LIB. Damages like tearing, piercing, and collapsing of the separator were simulated in a mechanical, an electrical, and a thermal way, and small discharge pulses of a few mV were detected at the time of separator damages. From the experimental results, this paper provided a method that can identify the separator failure before thermal runaway in the aspect of a potential explosion and fire prevention measures.
In the past, the use of wave energy has mainly been focused on conversion of large wave energy resources in the far offshore areas. However, with the technological improvement of converting wave energy into electricity, the energy resources at much shallow waters are now considered as a site for possible installation of the devices that obtain energy from the waves. In this respect, the wave energy resources on the east coast of Korea, where the sea is milder than the open ocean, were investigated using the field measurement data obtained at three different locations along the coast. For all the locations, the wave power was greater in winter season, compared to summer season. The estimated wave power varied from 2 to 4.5 kW/m on average, depending on the measurement locations.
This study was aimed at designing a condenser, as a component of the organic Rankine cycle system for ships. The condenser was manufactured through press molding to achieve a bent shape to enhance the heat transfer performance, considering the shape of the heat transfer plate used in a brazing plate heat exchanger. The heat transfer plate was made of copper-nickel alloy. The required heat transfer rate for the condenser was 110 kW, and the maximum number of layers was set as 25, considering the characteristics of high-temperature brazing. Computational fluid dynamics techniques were used to perform the thermal fluid analysis, based on the ANSYS CFX (v.18.1) commercial program. The heat transfer rate of the condenser was 4.96 kW for one layer (width and length of 0.224 and 0.7 m, respectively) of the heat transfer exchanger. The fin efficiency pertaining to the heat transfer plate was approximately 20%. The heat flow analysis for one layer of the heat exchanger plate indicated that the condenser with 25 layers of heat transfer plates could achieve a heat transfer rate of 110 kW.
Ice Rink is energy intensive building type. Concern of energy saving from buildings is one of very important issues nowadays. New and renewable energy sources for buildings are especially important when we concern about energy supply for buildings. Among new and renewable energy sources, use of seawater for heating and cooling is an emerging issue for energy conscious building design. The options of energy use from sea water heat sources are using deep sea water for direct cooling with heat exchange facilities, and using surface layer water with heat pump systems. In this study, energy consumptions for an Ice Rink building are analyzed according to the heat sources of air-conditioning systems; existing system and sea water heat source system, in a coastal city, Kangnung. The location of the city Kangnung is good for using both deep sea water which is constant temperature throughout the year less than $2^{\circ}C$, and surface layer water which should be accompanied with heat pump systems. The result shows that using sea water from 200m and 30m under sea lever can save annual energy consumption about 33% of original system and about 10% of that using seawater from 0m depth. Annual energy consumption is similar between the systems with seawater from 200m and 30m. Although the amount of energy saving in summer of the system with 200m depth is higher than that with 30m depth, the requirement of energy in winter of the system with 200m depth is bigger than that with 30m depth.
The energy conversion from the temperature difference between hot and cold source like ocean thermal energy conversion (OTEC), requires a long and large-diameter pipe (about 1000 to 10,000 meters long) to reach the deep water. The pipe diameter ranges from 2.8 meter for proposed early test systems, to 5 meter for large, commercial power generation systems. The pipe must be designed to resist collapsing pressures produced by water temperature and density differences, and the reduced pressure required to induce flow up the pipe. Other design considerations include the external-drag effect on the pipe due to ocean currents, and the wave-induced motions of the platform to which the pipe is attached. Various approaches to the pipe construction have been proposed, including aluminum, steel, concrete, and fiberglass. More recently, a flexible pipe construction involving the use of fiberglass reinforced plastic has been proposed. This report presents the results of a scaled fixed cold water pipe (CWP) model test program performed by EES(Engineering Equation Solver) to demonstrate the feasibility of this pipe approach.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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