Using 3D computational fluid dynamics techniques in recent years have shed significant light on the Vortex Induced Vibrations (VIV) encountered by deep-water marine risers. The fatigue damage accumulated due to these vibrations has posed a great concern to the offshore industry. This paper aims to present an algorithm to predict the crossflow and inline fatigue damage for very long (L/D > $10^3$) marine risers using a Finite-Analytical Navier-Stokes (FANS) technique coupled with a tensioned beam motion solver and rainflow counting fatigue module. Large Eddy Simulation (LES) method has been used to simulate the turbulence in the flow. An overset grid system is employed to mesh the riser geometry and the wake field around the riser. Risers from NDP (2003) and Miami (2006) experiments are used for simulation with uniform, linearly sheared and non-uniform (non-linearly sheared) current profiles. The simulation results including inline and crossflow motion, modal decomposition, spectral densities and fatigue damage rate are compared to the experimental data and useful conclusions are drawn.
A numerical program based on computational fluid dynamics has been developed to simulate characteristics of an EHD induction micropump. The ambiguity of boundary conditions was removed by adopting an equation formulated for electric potential as the dependent variable. The calculations show that the dependency of frequency agrees well with the experiments and the previous analysis. The instability, caused by backflows, is getting stronger as the channel depth increases, which is consistent with experiments. The present study reveals that it is due to the limit in the penetration depth which the electric field can affect. Despite the disadvantage of large channel depth, there is a certain optimal depth for the maximum flow rate.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2014.02a
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pp.255.2-255.2
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2014
Electrode erosion is indispensable for atmospheric plasma systems, as well as for switching devices, due to the high heat flux transferred from arc plasmas to contacts, but experimental and theoretical works have not identified the characteristic phenomena because of the complex physical processes. Our investigation is concerned with argon free-burning arcs with anode erosion at atmospheric pressure by computational fluid dynamics (CFD) analysis. We are also interested in the energy flux and temperature transferring to the anode with a simplified unified model of arcs and their electrodes. In order to determine two thermodynamic quantities such as temperature and pressure and flow characteristics we have modified Navier-Stokes equations to take into account radiation transport, electrical power input and the electromagnetic driving forces with the relevant Maxwell equations. From the simplified self-consistent solution the energy flux to the anode can be derived.
Kim, Hak-Young;Baek, Seung-Wook;Son, Hee;Kim, Se-Won
Journal of the Korean Society of Combustion
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v.14
no.2
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pp.18-25
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2009
Fuel lean reburning method is very attractive way in comparison with conventional reburning method for reducing NOX. Meanwhile, the knowledge of the how flue gas re-circulated, temperature distribution and species concentration is crucial for the design and operation of an effective fuel lean reburning system. For this reason, numerical analysis of fuel lean reburning system is a very important and challenge task. In this work, the effect of fuel lean reburn system on NOX reduction has been experimentally and numerically conducted. Experimental study has been conducted with a 15kW lab scale furnace. Liquefied Petroleum Gas is used as main fuel and reburn fuel. To carry out numerical study, the finite-volume based commercial computational fluid dynamics (CFD) code FLUENT6.3 was used to simulate the reacting flow in a given laboratory furnace. Steady state, three dimensional analysis performed for turbulent reactive flow and radiative heat transfer in the furnace.
Circulating Fluidized Bed (CFB) is a technically and economically proven technology for boiler systems and large CFB coal boilers are making inroads into the domestic power boiler market. For biomass gasification, it is also considered as a very promising technology for commercial. Due to the lack of experiences of a large scale CFB gasifier, however, any large scale CFB gasifiers are hard to in Korea in spite of fast-growing demand of domestic market. In this study, a 3 $MW_{th}$ CFB gasifier was developed for biomass gasification. The CFB gasifier consists of interconnected fast and bubbling fluidized bed reactors including unique features for in-situ tar removal. Various numerical and experimental approaches will be presented such as basic modeling works, investigation of hydrodynamics with a cold model, computational particle fluid dynamics and experiments in the 3 MWth gasifier.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2006.05a
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pp.553-554
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2006
This paper presents the effects of different operating parameters on the performance of a proton exchange membrane (PEM) fuel cell by a three-dimensional computational fluid dynamics (CFD) model. The effects of different operating parameters on the performance of PEM fuel cell studied using pure hydrogen on the anode side and air on the cathode side. The various parameters are temperatures, pressures, humidification of the gas steams and various combinations of these parameters. In addition, geometrical and material parameters such as the gas diffusion layer (GDL) thickness and porosity as well as the ratio between the channel width and the land area were investigated.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.21
no.3
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pp.473-478
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2012
In this paper, the air bubble formation mechanism in the rectangular and triangular line-and-space pattern during dispensing UV Nanoimprint Lithography (UV-NIL) at an atmospheric condition is studied. To investigate the air bubble formation, an analytic model based on geometric approach and a numerical model based on CFD(computational fluid dynamics) were used in the analysis. It was found in the numerical analysis that every time the flow front passed through a corner of the pattern, it proceeded with a newly formed shape, occurring due to interface reconfiguration, since the flow fronts were formed such that they minimized the surface energy. Moreover, the conditions for the air bubble formation were investigated by applying the analytic analysis based on geometric approach and the numerical analysis. Good overall agreement was found between the analytic and numerical analysis.
When the wind speed is measured by the met-mast sensor it is distorted due to the shadow effect of tower. In this paper the tower shadow effect is analyzed by a computational fluid dynamics code. First three dimensional modeling and flow analysis of the met-mast system were performed. The results were compared with the available experimental wind-tunnel test data to confirm the validity of the meshes and turbulence model. Two-dimensional model was then developed based on the three-dimensional works and experimental data. 2D analysis for various Reynolds numbers and turbulence strengths were then performed to establish the tower shadow effect database, which can be utilized as correction factors for the measured wind energy.
Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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v.51
no.2
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pp.155-162
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2015
Abalone (Haliotis discus hannai) is a shellfish that feeds on kelp and, as a product, it can often achieve a high market value. However, the dissolved oxygen (DO) levels in coastal waters in Korea have been negatively impacted by pollution from many anthropogenic sources. Herein, a computational fluid dynamics (CFD) software package was used to analyze the distribution of the DO concentration within an abalone containment structure. A finite volume approach was used to solve the Reynolds-averaged Navier-Stokes equations combined with a $k-{\varepsilon}$ turbulence model to describe the flow. The distribution of DO was determined within the control volume domain, and the transport equations of the pollutants were interpreted using a CFD model. The CFD analysis revealed that more than 60% and 30% of the relative oxygen concentration in one and two containers, respectively, was maintained when the flow acts along the six sheets of polyethylene plates. Therefore, it is clear that the abalone plate shelters should be placed parallel to the flow.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.6
no.4
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pp.101-107
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1998
A three-dimensional multi-phase flow is simulated around a smooth tire. This simulation is conducted by solving Navier-Stokes equation with a k-$\varepsilon$ turbulent model. The numerical calculations are carried out by modeling a multi-phase free surface flow mixed with air and water at the inlet. The numerical solutions show an intuitively resonable behavior of water around a moving tire. The calculated pressure around the tire surface along the moving direction is presented. The moving velocities of the tire are chosen to be 30, 40, 60, and 70 km/h. The numerically simulated pressures around the tire are compared with existing experimental data. The comparison shows a new possible tool of analyzing a hydroplaning phenomenon for an automobile tire by means of a computational fluid dynamics.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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