Kong, Tae Yeon;Ryu, Byungtae;Ahn, Gilhwan;Im, Do Jin
Korean Chemical Engineering Research
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v.60
no.2
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pp.267-276
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2022
Modelling the energy release performance of energetic material combustion in closed systems is of fundamental importance for aerospace and defense application. In particular, to compensate for the disadvantage of the combustion of single energetic material and maximize the benefits, a method of combusting the mixed energetic materials is used. However, since complicated heat transfer occurs when the energetic material is combusted, it is difficult to theoretically predict the combustion performance. Here, we suggest a theoretical model to estimate the energy release performance of mixed energetic material based on the model for the combustion performance of single energetic material. To confirm the effect of parameters on the model, and to gain insights into the combustion characteristics of the energetic material, we studied parameter analysis on the reaction temperature and the characteristic time scales of energy generation and loss. To validate the model, model predictions for mixed energetic materials are compared to experimental results depending on the amount and type of energetic material. The comparison showed little difference in maximum pressure and the reliability of the model was validated. Finally, we hope that the suggested model can predict the energy release performance of single or mixed energetic material for various types of materials, as well as the energetic materials used for validation.
Three-dimensional unsteady numerical analysis has been performed to observe aerodynamic characteristics of a H-rotor. Generally, the structure of the H-rotor is simple but the aerodynamic characteristics are exceptionably complicated since the angle of attacks and incident velocities to a blade are considerably varied according to the azimuth angles and solidities. The blade in the upwind revolution between 0 to 180 degree obtains aerodynamic energy from the free stream but the blade in the downwind revolution between 180 to 360 degree does not. When the rotating speed increases, the blade in the downwind revolution accelerates the air around the blade like a fan and it consumes the energy and shows negative torque in the area. On the other hand, the direction of the free stream is bent because of the interaction between blade the free stream. Therefore, the operation point (highest power coefficient) appears at a lower tip-speed-ratio what it is expected.
This study proposes a CFD(Computational Fluid Dynamics) analysis as a method of verification of the designed-data and a supplement of the insufficient experiences in geothermal system, which shows a rapid growth among the renewable energies. The followings are the results. FLUENT 6.2.12 is used as a CFD tool on this study, with the equations of continuity, motion, energy for unsteady flow through pipes and k-epsilon turbulent model. S-type model which has one borehole with diameter 12m by depth 206m and T-type model which has 3 boreholes with $12m{\times}20m{\times}206m$ are proposed, and also the boundary conditions are described. The temperature differences between temperatures by CFD analysis and by on-site measurement are less than 1.5%, this shows a high reliability of CFD analysis process which this study proposes. After 11 days simulation operated 12 hours interval On/Off mode, it is clearly predicted that the outlet temperatures of geothermal pipes are increased by $1.2^{\circ}C$, and $2.2^{\circ}C$ after 4 months. And the outlet temperatures of geothermal pipes increased with increase of the mass flow rates through the pipes. T-type model shows that the 4m distance between boreholes are reasonable because the temperatures at 2m and 6m from boreholes are nearly same.
Heat exchanger tube array in a heat recovery steam generator is exposed to the hot exhaust gas flow and it could cause the flow induced vibration, which could damage the heat exchanger tube array. It is needed for the structural safe operation of the heat exchanger to establish the characteristics of flow induced vibration in the tube array. The researches for the flow induced vibration of typical heat exchangers have been conducted and the nondimensional PSD(Power Spectral Density) function with the Strouhal number, fD/U, had been derived by experimental method. The present study examined the results of the previous experimental researches for the nondimensional PSD characteristics by CFD analysis and the basis for the application of flow induced vibration to the heat recovery steam generator tube array would be prepared from the present CFD analysis. For the previous mentioned purpose, the present CFD analysis introduced a single circular cylinder and calculated with the unsteady laminar flow over the cylinder. The characteristics of vortex shedding and lift fluctuation over the cylinder was investigated. The derived nondimensional PSD was compared with the results of the previous experimental researches and the characteristics of lift PSD over a single circular cylinder was established from the present CFD study.
The instabilities in rocket engines and gas turbine combustors due to the interaction between the fluid flow (acoustics) and the heat transfer (thermal energy) are called thermoacoustic or combustion instabilities. Almost all analysis assumes constant hot section temperature for Modern mathematical analysis of acoustic oscillations in Rijke type devices. However, it is impossible to predict whether a system is stable or not because the flame or heater response model can have a dramatic effect on predicted growth rates. In this study, A standard ${\kappa}-{\varepsilon}$ turbulent model and hybrid combustion model(eddy breakup model and chemical reaction) were used. After steady solution was gotten, unsteady calculation is simulated by perturbating on pressure boundary. As a result, we obtained the relationship of equivalence ratio and frequency by numerical simulation, and they are comparable to the experimental result. In addition, in spite of these results, there are limitations of using turbulent and combustion model in simulation method of thermoacoutic instability
In this study, the performance of automatic thermostatic valves according to each heating method of a large scale residential building were researched by simulation. The flow characteristics of the entire pipe networks of the hot water radiant heating system is analized by using linear analysis method. For the analysis of unsteady heat transfer phenomena in each household, the method of using electric equivalent R-C circuit is applied.
Fire characteristics can be analyzed more realistically by using more accurate material properties related to the fire dynamics and one way to acquire these fire properties is to use one of the inverse property analyses. In this study the genetic algorithm which is frequently applied for the inverse heat transfer problems is selected to demonstrate the procedure of obtaining fire properties of the solid charring material with relatively simple chemical structure. The thermal decomposition on the surface of the test plate is occurred by receiving the radiative energy from external heat sources, and in this process the heat transfer through the test plate can be simplified by an unsteady 1-D problem. The inverse property analysis based on the genetic algorithm is then applied for the estimation of the properties related to the reaction pyrolysis. The input parameters for the analysis are the surface temperature and mass loss rate of the char plate which are determined from the unsteady 1-D analysis with a givenset of 8 properties. The estimated properties using the inverse analysis based on the genetic algorithm show acceptable agreements with the input properties used to obtain the surface temperature and mass loss rate with errors between 1.8% for the specific heat of the virgin material and 151% for the specific heat of the charred material.
Recently the construction of atrium buildings has increased but along with it many problems in thermal environment have arised. since the exterior wall of glass, indoor temperature is greatly influenced by weather conditions and since the space volume is very large, the vertical air temperature is not uniform. So, in this study, a Vertical Temperature Distribution Model was developed to predict the vertical air temperature of an atrium and evaluate the effects of the design parameters on the air temperature distribution of an atrium. To consider the characteristics of the vertical air temperature distribution in an atrium, the Satosh Togari's Macroscopic Model was used basically for the calculation of the vertical air temperature distribution in large space and the solar radiation analysis model and natural ventilation analysis model in atrium. And to calculate the unsteady-state inside wall surface temperature(boundary condition), the finite difference method was used. For the verification of the developed temperature distribution program, numerical evaluation of air flow by the ${\kappa}-{\varepsilon}$ turbulence model and in-situ test was conducted in parallel. The results of this study, the developed temperature distribution program was seen to predict the thermal condition of the atrium very accurately.
KIM, SEUNG-JUN;CHOI, YOUNG-SEOK;CHO, YONG;CHOI, JONG-WOONG;HYUN, JUNG-JAE;JOO, WON-GU;KIM, JIN-HYUK
Journal of Hydrogen and New Energy
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v.31
no.3
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pp.328-336
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2020
In the Francis turbine, the leakage flow through the runner gaps which are between the runner and the stator structure influences the internal flow and hydraulic performance. Thus, the investigation for the flow characteristics induced by the runner gaps is important. However, the runner gaps are often disregarded by considering the time and cost of the numerical analysis. Therefore, in this study, the flow characteristics according to runner gaps of the Francis turbine model were investigated including the leakage flow of the runner cone. The three-dimensional unsteady Reynolds-averaged Navier-Stokes analyses were conducted using a scale-adaptive simulation shear stress transport as a turbulence model for observing the influence of the leakage flow on the internal flow and hydraulic performance. The efficiencies were decreased slightly with runner gaps; and the complicated flows were captured in the gaps.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.40
no.4
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pp.264-269
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2016
This paper reports a fundamental study of temperature characteristics of a solar pond with an insulation layer. Further, these characteristics were compared with those of a solar pond without the insulation layer. The governing equation was discretized via finite difference method. The governing equations are two-dimensional unsteady-state second-order partial differential equations. The conclusions of the study are as follows: 1) If the depth of the solar pond was increased, the desired effect of increase in temperature was not produced because the amount of solar insolation received by the bottom of the solar pond decreased. 2) As the temperature of the soil during winter is higher than the temperature of the water in a solar pond, heat was transferred from the soil to the solar pond. 3) For the case of the solar pond with insulation layer, it was estimated that the dependence rate of solar energy was 83.3% and that of the boiler was 16.7%.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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