Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.24
no.5
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pp.628-636
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2018
Because large buoys are mainly made of steel, they are heavy and vulnerable to corrosion by sea water. This makes buoy installation and maintenance difficult. Moreover, vessel collision accidents with buoys and damage to vessels due to the material of buoys (e.g., steel) are reported every year. Recently, light buoys adopting eco-friendly and lightweight materials have come into the spotlight in order to solve the previously-mentioned problems. In Korea, a new lightweight buoy with a 7-Nautical Mile lantern adopting expanded polypropylene (EPP) and aluminum to create a buoyant body and tower structure, respectively, was developed in 2017. When these light buoys are operated in the ocean, the visibility and angle of light from the lantern installed on the light buoys changes, which may cause them to function improperly. Therefore, research on the performance of light buoys is needed since the weight distribution and motion characteristics of these new buoys differ from conventional models. In this study, stability estimation and motion analyses for newly-developed buoys under various environmental conditions considering a mooring line were carried out using ANSYS AQWA. Numerical simulations for the estimation of wind and current loads were performed using commercial CFD software, Siemens STAR-CCM+, to increase the accuracy of motion analysis. By comparing the estimated maximum significant motions of the light buoys, it was found that waves and currents were more influential in the motion of the buoys. And, the estimated motions of the buoys became larger as the sea state became worser, which might be the reason that the peak frequencies of the wave spectra got closer to those of the buoys.
Kim, Hey-Suk;Choi, Seung-Hee;Hwang, Min-Jung;Song, Woo-Young;Shin, Mi-Soo;Jang, Dong-Soon;Yun, Sang-June;Choi, Young-Chan;Lee, Gae-Goo
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.32
no.2
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pp.165-174
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2010
The numerical modeling of a coal gasification reaction occurring in an entrained flow coal gasifier is presented in this study. The purposes of this study are to develop a reliable evaluation method of coal gasifier not only for the basic design but also further system operation optimization using a CFD(Computational Fluid Dynamics) method. The coal gasification reaction consists of a series of reaction processes such as water evaporation, coal devolatilization, heterogeneous char reactions, and coal-off gaseous reaction in two-phase, turbulent and radiation participating media. Both numerical and experimental studies are made for the 1.0 ton/day entrained flow coal gasifier installed in the Korea Institute of Energy Research (KIER). The comprehensive computer program in this study is made basically using commercial CFD program by implementing several subroutines necessary for gasification process, which include Eddy-Breakup model together with the harmonic mean approach for turbulent reaction. Further Lagrangian approach in particle trajectory is adopted with the consideration of turbulent effect caused by the non-linearity of drag force, etc. The program developed is successfully evaluated against experimental data such as profiles of temperature and gaseous species concentration together with the cold gas efficiency. Further intensive investigation has been made in terms of the size distribution of pulverized coal particle, the slurry concentration, and the design parameters of gasifier. These parameters considered in this study are compared and evaluated each other through the calculated syngas production rate and cold gas efficiency, appearing to directly affect gasification performance. Considering the complexity of entrained coal gasification, even if the results of this study looks physically reasonable and consistent in parametric study, more efforts of elaborating modeling together with the systematic evaluation against experimental data are necessary for the development of an reliable design tool using CFD method.
The detection methods are required to monitor and diagnose the abnormality on the insulation condition inside a gas-insulated switchgear (GIS). Due to a good sensitivity to the products decomposed by partial discharges (PDs) in $SF_6$ gas, the development of a SWNT gas sensor is actively in progress. However, a few numerical studies on the diffusion mechanism of the $SF_6$ decomposition products by PD have been reported. In this study, we modeled $SF_6$ decomposition process in a chamber by calculating temperature, pressure and concentration of the decomposition products by using a commercial CFD program in conjunction with experimental data. It was assumed that the mass production rate and the generation temperature of the decomposition products were $5.04{\times}10^{-10}$ [g/s] and over 773 K respectively. To calculate the concentration equation, the Schmidt number was specified to get the diffusion coefficient functioned by viscosity and density of $SF_6$ gas instead rather than setting it directly. The results showed that the drive potential is governed mainly by the gradient of the decomposition concentration. A lower concentration of the decomposition products was observed as the sensors were placed more away from the discharge region. Also, the concentration increased by increasing the discharge time. By installing multiple sensors the location of PD is expected to be identified by monitoring the response time of the sensors, and the information should be very useful for the diagnosis and maintenance of GIS.
Kim, Ji-Hyun;Kim, Yeon-Uk;Do, Heon-Seok;Kwak, Kyung-Hwan
Journal of Environmental Impact Assessment
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v.30
no.3
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pp.141-154
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2021
In this study, the effect of the restoration of Yaksa stream and the construction of an apartment complex by the urban renewal project in the Yaksa district of Chuncheon on air quality in the surrounding area was evaluated using computational fluid dynamics (CFD) model simulations. In orderto compare the impact of the project, wind and pollutant concentration fields were simulated using topographic data in 2011 and 2017, which stand for the periods before and after the urban renewal project, respectively. In the numerical experiments, the scenarios were set to analyze the effect of the construction of the apartment complex and the effect of stream restoration. Wind direction and wind speed data obtained from the Chuncheon Automated Synoptic Observing System (ASOS) were used as the inflow boundary conditions, and the simulation results were weighted according to the frequencies of the eight-directional inflow wind directions. The changes in wind speed and NOX concentration distribution according to the changes in building and terrain between scenarios were compared. As a result, the concentration of NOX emitted from the surrounding roads increased by the construction of the apartment complex, and the magnitude of the increase was reduced as the result of including the effect of stream restoration. The concentration of NOX decreased around the restored stream, while the concentration increased significantly around the constructed apartment complex. The increase in the concentration of NOX around the apartment complex was more pronounced in the place located in the rear of the wind direction to the apartment complex, and the effect remains up to the height of the building. In conclusion, it was confirmed that the relative arrangement of apartment complex construction and stream restoration in relation to the main wind direction of the target area was one of the major factors in determining the surrounding air quality.
Kim, Suyoung;Won, Geunhye;Lee, Min Ji;Kim, Sung Won
Korean Chemical Engineering Research
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v.60
no.4
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pp.535-543
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2022
A CPFD (Computational particle fluid dynamics) model of solar fluidized bed receiver of silicon carbide (SiC: average dp=123 ㎛) particles was established, and the model was verified by comparing the simulation and experimental results to analyze the effect of particle behavior on the performance of the receiver. The relationship between the heat-absorbing performance and the particles behavior in the receiver was analyzed by simulating their behavior near bed surface, which is difficult to access experimentally. The CPFD simulation results showed good agreement with the experimental values on the solids holdup and its standard deviation under experimental condition in bed and freeboard regions. The local solid holdups near the bed surface, where particles primarily absorb solar heat energy and transfer it to the inside of the bed, showed a non-uniform distribution with a relatively low value at the center related with the bubble behavior in the bed. The local solid holdup increased the axial and radial non-uniformity in the freeboard region with the gas velocity, which explains well that the increase in the RSD (Relative standard deviation) of pressure drop across the freeboard region is responsible for the loss of solar energy reflected by the entrained particles in the particle receiver. The simulation results of local gas and particle velocities with gas velocity confirmed that the local particle behavior in the fluidized bed are closely related to the bubble behavior characterized by the properties of the Geldart B particles. The temperature difference of the fluidizing gas passing through the receiver per irradiance (∆T/IDNI) was highly correlated with the RSD of the pressure drop across the bed surface and the freeboard regions. The CPFD simulation results can be used to improve the performance of the particle receiver through local particle behavior analysis.
Choe, Su-Jeong;Pham, Van Chien;Lee, Won-Ju;Kim, Jun-Soo;Kim, Jeong-Kuk;Park, Hoyong;Lim, In Gweon;Choi, Jae-Hyuk
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.28
no.6
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pp.1092-1099
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2022
Research on exhaust aftertreatment devices to reduce air pollutants and greenhouse gas emissions is being actively conducted. However, in the case of the particulate matters/nitrogen oxides (PM/NOx) simultaneous reduction device for ships, the problem of back pressure on the diesel engine and replacement of the filter carrier is occurring. In this study, for the optimal design of the integrated device that can simultaneously reduce PM/NOx, an appropriate standard was presented by studying the flow inside the device and change in back pressure through the inlet/outlet pressure. Ansys Fluent was used to apply porous media conditions to a diesel particulate filter (DPF) and selective catalytic reduction (SCR) by setting porosity to 30%, 40%, 50%, 60%, and 70%. In addition, the ef ect on back pressure was analyzed by applying the inlet velocity according to the engine load to 7.4 m/s, 10.3 m/s, 13.1 m/s, and 26.2 m/s as boundary conditions. As a result of a computational fluid dynamics analysis, the rate of change for back pressure by changing the inlet velocity was greater than when inlet temperature was changed, and the maximum rate of change was 27.4 mbar. This was evaluated as a suitable device for ships of 1800kW because the back pressure in all boundary conditions did not exceed the classification standard of 68mbar.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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