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Wind velocity field during thunderstorms

  • Ponte, Jacinto Jr.;Riera, Jorge D.
    • Wind and Structures
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    • 제10권3호
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    • pp.287-300
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    • 2007
  • Wind action is a factor of fundamental importance in the structural design of light or slender constructions. Codes for structural design usually assume that the incident mean wind velocity is parallel to the ground, which constitutes a valid simplification for frequent winds caused by meteorological phenomena such as Extratropical Storms (EPS) or Tropical Storms. Wind effects due to other phenomena, such as thunderstorms, and its combination with EPS winds in so-called squall lines, are simply neglected. In this paper a model that describes the three-dimensional wind velocity field originated from a downburst in a thunderstorm (TS) is proposed. The model is based on a semi empirical representation of an axially-symmetrical flow line pattern that describes a stationary field, modulated by a function that accounts for the evolution of the wind velocity with time. The model allows the generation of a spatially and temporally variable velocity field, which also includes a fluctuating component of the velocity. All parameters employed in the model are related to meteorological variables, which are susceptible of statistical assessment. A background wind is also considered, in order to account for the translational velocity of the thunderstorm, normally due to local wind conditions. When the translation of the TS is caused by an EPS, a squall line is produced, causing the highest wind velocities associated with TS events. The resulting vertical velocity profiles were also studied and compared with existing models, such as the profiles proposed by Vicroy, et al. (1992) and Wood and Kwok (1998). The present model predicts horizontal velocity profiles that depend on the distance to the storm center, effect not considered by previous models, although the various proposals are globally compatible. The model can be applied in any region of interest, once the relevant meteorological variables are known, to simulate the excitation due to TS winds in the design of transmission lines, long-span crossings, cable-stayed bridges, towers or similar structures.

난류 경계층에 놓인 공동 내부유동에 관한 수치해석적 연구 (Numerical Study on Turbulent Flow Inside a Channel with an Extended Chamber)

  • 이영태;임희창
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제34권10호
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    • pp.925-931
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    • 2010
  • 본 논문은 공동 주위 난류유동특성을 LES 기법으로 수치해석을 수행하여 알아보았다. 본 연구에 적용된 레이놀즈수는 공동 깊이만큼의 높이 h 에서의 유속을 기준으로 $1.0{\times}10^5$ 이며 3 차원 공동에서의 유동특성을 알아보았다. 적절한 비압축성 Filtered Navier-Stokes 방정식을 적용하기 위해, 계산격자를 공동 표면 근처에는 조밀하게 멀어질수록 성기게 생성하였으며, 이는 계산시간을 단축시키며 빠른 수렴을 도와준다. 또한, Boussinesq 가설을 subgrid-scale 난류모델에 적용하였고, Subgrid-scale 난류점성을 얻기 위해 smagorinsky-Lilly SGS 모델을 적용하였으며, 그 때의 CFL 수는 1.0 이다. 또한, 본 논문은 서로 다른 4 가지 형상의 공동의 및 입구조건의 변화에 따른 유동 특성도 함께 연구되었다.

GPR 탐사방법을 이용한 유류오염물질(LNAPL) 탐지 (LNAPL Detection with GPR)

  • 김창렬
    • 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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    • 한국지구물리탐사학회 2001년도 정기총회 및 제3회 특별지포지움
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    • pp.94-103
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    • 2001
  • 유기 석유화학 오염 물질인 휘발유가 지하 분포 시, 지하수면 위 토양 매질(vadose zone)내에 존재할 수 있는 기체 상태(vaporphase)와, 지하수면의 상승 또는 하강에 의해 분포 할 수 있는 residual phase의 유류 오염 물질이 GPR에 미치는 반응을 조사하기 위하여 모래와 자갈을 토양 매질로서 채운 탱크를 이용한 모델 실험이 수행되었다. 물만 사용하여 지하수면의 상승과 하강을 유도한 후, 석유 수송을 위하여 지하에 매장된 파이프 혹은 석유저장을 위한 지하 탱크로부터 지하수면으로의 유류 오염을 simulation하기 위하여 모델 탱크바닥을 통하여 휘발유가 주입되었다. 본 연구 결과, 수분 함량에 따른 GPR의 민감성과 지하수면의 변화 관측에의 GPR 효율성이 입증되었다. 또한, 휘발성 유류 오염 물질의 기체상태가 vadose zone에 분포 시 GPR를 이용하여 탐지할 수 있는 가능성과, 지하수면의 상승에 의해 지하수면 밑의 물로 포화된 토양(water saturated zone)에 분포할 수 있는 residual phase의 유류 오염 물질의 탐지 가능성이 모델 실험을 통하여 확립되었다 그리고, residual phase의 유류 오염 물질이 지하수면 아래에 분포하는 오염지역에서 GPR을 이용한 유류 오염물질을 탐지할 수 있는 새로운 탐사전략이 제시되었다.

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간헐적이고 불규칙적인 부하 조건에서 바이오필터의 Xylene 제거 성능 및 세균 활성 (Biofilter performance and bacterial activity under intermittent and fluctuant xylene loads)

  • 이은희;최선아;조경숙
    • 한국입자에어로졸학회지
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    • 제7권1호
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    • pp.9-19
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    • 2011
  • The effects of different transient loading conditions on xylene removability and bacterial activity were evaluated in the polyurethane (PU) biofilter inoculated with Rhodococcus sp. EH831: BF1 (the control) was operated under continuous and constant loading ($200{\pm}50ppm$); BF2 under continuous and constant loading after a 2-week long-term shutdown; BF3 under discontinuous (8 h on/16 h off on weekdays and a 2 day-shutdown at weekends); and constant loading BF4 under discontinuous and high loading ($700{\pm}300ppm$); and BF5 under continuous and fluctuating loading (high loading for 8 h and low loading ($75{\pm}25ppm$) for 16 h on weekdays and low loading at weekends). Xylene removal efficiencies in the BF1, BF2, BF3, and BF5 were ranged 83-89%, indicating that 2-week long-term shutdown, intermittent or fluctuant loading condition did not significantly influence the biofilter performance. However, discontinuous and high load condition (BF4) caused to deteriorate xylene removability to 52%. Rhodococcus sp. EH831 could be maintained at $10^9{\sim}10^{10}CFU/g-dry$ PU under 5 kinds of loading conditions. The result of polymerase chain reaction-terminal-restriction fragment length polymorphism showed that there was no significant change in bacterial community structures by different loading conditions.

캠축의 구조 진동 응답 및 응력 (Responses and Stresses of Structural Vibration of a Camshaft)

  • 최명진
    • 한국음향학회지
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    • 제32권3호
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    • pp.208-213
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    • 2013
  • 캠축의 진동 응답을 구하기 위해 캠축을 불균형 다단계 로터 베어링계로 해석하였으며, 복잡한 형상과 하중조건을 고려하여 유한요소법을 사용하였다. 유한요소 방정식을 유도한 후에 Newmark 법을 사용하여 진동 응답을 구하였다. V-8 엔진 캠축의 회전 진동 응답을 구하여 측정치와 비교하였다. 캠축의 변동 응력을 구하고, 응력 집중 효과를 고려한 다음에 Goodmann 식에 근거하여 피로 해석을 수행하였다. 캠축의 회전 진동에서는 굽힘 효과가 지배적이며, 인접하는 베어링 간격에 가장 큰 영향을 받는다. 캠축에 가해지는 하중의 변화가 클 경우에는 하중의 변화에 상응하여 시간에 따라 변화하는 베어링 계수를 적용하여야 함을 알 수 있었다.

풍자원 평가를 위한 건축물 주변의 유동특성 (Characteristic of Wind Flow around Building Structures for Wind Resource Assessment)

  • 조강표;정승환;신승화
    • 한국유체기계학회 논문집
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    • 제14권3호
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    • pp.50-58
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    • 2011
  • To utilize wind resources effectively around buildings in urban area, the magnitudes of wind velocity and turbulence intensity are important, which means the need of the information about the relationship between the magnitude of wind velocity and that of fluctuating wind velocity. In the paper, wind-tunnel experiments were performed to provide the information about Characteristic of Wind flow around buildings with the spanwise distance and the side ratio of buildings as variables. For a single building with the side ratios of one and two, the average velocity ratio was 1.4 and the velocity standard deviation ratio ranged from 1.4 to 2.6 at the height of 0.02m at the corner of the windward side, in which flow separation occurred. For twin buildings with the side ratios of one and two, the velocity ratio ranged from 2 to 2.5 as the spanwise distance varied at the height of 0.02m, and the velocity standard deviation ratio varied near 1.25. For twin buildings with the side ratios of one and two, the maximum velocity ratio was 1.75 at the height of 0.6m, and the maximum velocity standard deviation ratio was 2.1. It was also found from the results of CFD analysis and wind-tunnel experiments that for twin buildings with the side ratios of one and two, the difference between the velocity ratio of CFD analysis and that of wind-tunnel experiments at streamwise distances was near 0.75.

Phase Resonance in Centrifugal Fluid Machinery -A Comparison between Pump Mode and Turbine Mode Operations and a Discussion of Mechanisms of Flow Rate Fluctuation through a Stator-

  • Yonezawa, Koichi;Toyahara, Shingo;Motoki, Shingo;Tanaka, Hiroshi;Doerfler, Peter;Tsujimoto, Yoshinobu
    • International Journal of Fluid Machinery and Systems
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    • 제7권2호
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    • pp.42-53
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    • 2014
  • Phase resonance in Francis type hydraulic turbine is studied. The phase resonance is a phenomenon that the pressure fluctuation in the penstock of hydraulic turbine installation can become very large when the pressure waves from each guide vane caused by the interaction with the runner vane reach the penstock with the same phase. Experimental and numerical studies have been carried out using a centrifugal fan. In the present study, comparisons between the pump mode and the turbine mode operations are made. The experimental and numerical results show that the rotational direction of the rotor does not affect characteristics of the pressure fluctuation but the propagation direction of the rotorstator interaction mode plays an important role. Flow rate fluctuations through the stator are examined numerically. It has been found that the blade passing flow rate fluctuation component can be evaluated by the difference of the fluctuating pressure at the inlet and the outlet of the stator. The amplitude of the blade passage component of the pressure fluctuation is greater at the stator inlet than the one at the stator outlet. The rotor-stator interaction mode component is almost identical at the inlet and the outlet of the stator. It was demonstrated that the pressure fluctuation in the volute and connecting pipe normalized by the flow rate fluctuation becomes the same for pump and turbine mode operations, and depends on the rotational direction on the interaction mode.

Pilot-scale 바이오필터를 이용한 제약공정 배출가스의 처리 (Removal of VOC compounds in the vent of a pharmaceutical plant using a pilot-scale biofilter)

  • 류희욱;이태호;박창호
    • KSBB Journal
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    • 제23권6호
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    • pp.470-473
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    • 2008
  • 본 연구는 폴리우레탄을 담체로 사용하고 자동교반장치가 장착된 pilot-scale의 바이오필터 (1$1750\;m\;W{\times}2750\;mm\;L{\times}2000\;mm\;H$)를 제약공정 현장에 설치하여 74일간 막힘현상 등 제반 문제없이 성공적으로 가동하였으며 제약공정에서 발생하는 가스에 함유된 핵산과 알코올류로 구성된 휘발성 유기 물질 (VOC)과 악취를 효율적으로 제거하였다. VOC 유입농도의 변화가 비교적 심한 조건임에도 불구하고 체류시간 $12.8{\sim}24.8$초의 가스공급조건에서 알코올류는 가동 5일후부터 90% 이상 100%에 근접하는 제거율을 보였고, n-핵산은 16일정도의 적응기를 지나서 평균 89%가 제거되었고 그 후 더욱 제거율이 증가하였다. 악취 또한 20일 이후부터는 95% 전후한 높은 제거효율을 나타내었다. 향후 적응기간 단축 등의 내용을 다소 보완하여 현장에 실규모 (full scale)로 적응이 가능할 것으로 사료된다.

기동표적에 대한 ISAR Cross-Range Scaling (ISAR Cross-Range Scaling for a Maneuvering Target)

  • 강병수;배지훈;김경태;양은정
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제25권10호
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    • pp.1062-1068
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    • 2014
  • 본 논문에서는 두 개의 순차적인 inverse synthetic aperture radar(ISAR) 영상들을 활용하여 표적의 회전 속도(Rotation Velocity: RV) 추정을 통한 수직 거리 스케일링(cross-range scaling: CRS)을 수행한다. 순차적으로 형성된 두 개의 ISAR 영상들에 각각 scale invariant feature transform(SIFT)를 적용함으로써 관측각도의 변화에 강인한 산란원(scatterer)들을 추출한다. 추출된 산란원과 각 영상 내 표적의 회전 중심(Rotation Center: RC) 사이의 거리가 같다는 점을 이용하여 비용함수(cost function)를 설정한 후, 전역 탐색 기법(exhaustive search method)과 결합된 particle swarm optimization(PSO)의 최적화를 통해 표적의 RV를 RC 정보 없이 추정한다. 시뮬레이션에서는 시나리오 기반으로 기동하는 표적에 대한 ISAR 영상 형성 후, 제안된 기법을 통해 RC의 정보 없이 RV를 추정함으로써 ISAR 영상의 CRS가 성공적으로 수행됨을 보여준다.

전파 오류가 높은 센서 네트워크를 위한 적응적 FEC 알고리즘 (An Adaptive FEC Algorithm for Sensor Networks with High Propagation Errors)

  • 안종석
    • 한국정보과학회논문지:정보통신
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    • 제30권6호
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    • pp.755-763
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    • 2003
  • 전파(propagation) 오류가 빈번한 무선 이동 네트워크에서는 전송 성능을 향상하기 위해 FEC(Forward Error Correction)알고리즘을 채택한다. 그러나 정적인 FEC방식은 연속적으로 변화하는 전파 오류율에 알맞은 정정 코드(check code)를 적용하지 못해 성능이 저하된다. 본 논문에서는 변화하는 무선 채널의 전파 오류율에 따라 FEC의 정정도를 알맞게 결정하는 링크 계층용 적응적 FEC기법인 FECA(FEC-level Adaptation)를 제안한다. FECA는 오류율이 높고, 오류율이 천천히 변화하는 무선 환경에 알맞은 알고리즘이다. 일례로 전파 간섭이 있는 환경에서 센서(sensor) 네트워크는 평균 오류율이 $10^{-6}$이상이며 오류율이 평균 수백 밀리초 이상 지속되는 것으로 관찰되었다. FECA는 분석적인 무선채널 시뮬레이션과 패킷 트레이스 기반(trace-driven) 시뮬레이션에서 정적 FEC 알고리즘에 비해 최대 15%이상 성능을 향상하였다.