Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.34
no.8
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pp.1051-1057
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2010
This paper proposes a method that involves a combination of FDM and FEM for analyzing casting process. At present, many numerical analysis methods such as FDM, FEM, and BEM are used for solving engineering problems. For a given problem, a specific method that is suited to the problem is adopted; in general, FDM or FVM is favored for problems related to fluid flow or heat transfer, and FEM is adopted in stress analysis. However, there is an increasing need for using a combined method for complex and coupled phenomena analysis. Hence, we proposed a method in which FDM and FEM are coupled in three-dimensional space, and we applied this method to analyze casting process. In the proposed method, solidification and heat transfer was analyzed by using FDM. The field data such as temperature distribution were converted into a format suitable for FEM analysis that was used for calculating thermal stress distribution. Using the proposed method, we efficiently analyzed the analysis process from the viewpoints of work and time.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.40
no.10
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pp.629-636
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2016
This study presents the development of an acid resistance velocity sensor that is used for measuring velocity inside a copper sulfate plating bath. First, researchers investigated the acid resistance coating to confirm the suitability of the anti-acid sensor in a very corrosive environment. Then, researchers applied signal processing methods to reduce noise and amplify the signal. Next, researchers applied a pressure-resistive sensor with an operation amplifier (Op Amp) and low-pass filter with high impedance to match the output voltage of a commercial flowmeter. Lastly, this study compared three low-pass filters (Bessel, Butterworth and Chebyshev) to select the appropriate signal process circuit. The results show 0.0128, 0.0023, and 5.06% of the mean square error, respectively. The Butterworth filter yielded more precise results when compared to a commercial flowmeter. The acid resistive sensor is capable of measuring velocities ranging from 2 to 6 m/s with a 2.7% margin of error.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.22
no.5
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pp.564-575
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2016
The present study provides numerical simulations to predict the added resistance and ship motion of the KVLCC2 in regular waves using the unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes (URANS) and 3-D potential methods. This numerical analysis is focused on added resistance and vertical ship motions (heave and pitch) under a wide range of wave conditions at three ship speeds (design, operating and zero speeds). Firstly, the characteristics of the CFD and 3-D potential flow methods are presented to predict added resistance and ship motions in regular waves taking into account various wave conditions at design speed to provide a validation study as well as at operating and zero speeds. Secondly, analyses of added resistance and ship motion with unsteady wave patterns and time history results as simulated by CFD were performed at each ship speed. Systematic validation and verifications of the numerical computations in this study were made against available Experimental Fluid Dynamics (EFD) data including grid convergence tests to demonstrate that reliable numerical results were obtained for the prediction of added resistance and ship motion in waves. Relationships between added resistance, vertical motion and changes in ship speeds were also found.
Ke, S.T.;Du, L.Y.;Ge, Y.J.;Yang, Q.;Wang, H.;Tamura, Y.
Wind and Structures
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v.27
no.1
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pp.11-27
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2018
The straight-cone steel cooling tower is a novel type of structure, which has a distinct aerodynamic distribution on the internal surface of the tower cylinder compared with conventional hyperbolic concrete cooling towers. Especially in the extreme weather conditions of strong wind and heavy rain, heavy rain also has a direct impact on aerodynamic force on the internal surface and changes the turbulence effect of pulsating wind, but existing studies mainly focus on the impact effect brought by wind-driven rain to structure surface. In addition, for the indirect air cooled cooling tower, different additional ventilation rate of shutters produces a considerable interference to air movement inside the tower and also to the action mechanism of loads. To solve the problem, a straight-cone steel cooling towerstanding 189 m high and currently being constructed is taken as the research object in this study. The algorithm for two-way coupling between wind and rain is adopted. Simulation of wind field and raindrops is performed with continuous phase and discrete phase models, respectively, under the general principles of computational fluid dynamics (CFD). Firstly, the rule of influence of 9 combinations of wind sped and rainfall intensity on flow field mechanism, the volume of wind-driven rain, additional action force of raindrops and equivalent internal pressure coefficient of the tower cylinder is analyzed. On this basis, the internal pressures of the cooling tower under the most unfavorable working condition are compared between four ventilation rates of shutters (0%, 15%, 30% and 100%). The results show that the 3D effect of equivalent internal pressure coefficient is the most significant when considering two-way coupling between wind and rain. Additional load imposed by raindrops on the internal surface of the tower accounts for an extremely small proportion of total wind load, the maximum being only 0.245%. This occurs under the combination of 20 m/s wind velocity and 200 mm/h rainfall intensity. Ventilation rate of shutters not only changes the air movement inside the tower, but also affects the accumulated amount and distribution of raindrops on the internal surface.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.39
no.2
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pp.52-60
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2002
Line heating is a forming process which makes the curved surface with the residual strain created by applying heat source of high temperature to steel plate. in order to control the residual strain, it is necessary to understand not only conductive heat transfer between heat source and steel plate, but also temperature distribution of steel plate. In this paper we attempted to analyze is temperature distribution of steel plate by simplifying a line heating process to collision-effusive flux of high temperature and high velocity, and conductive heat transfer phenomenon. To analyze this, combustion in the torch is simplified to collision effusive phenomenon before analyzing turbulent heat flux. The distribution of temperature field between the torch and steel plate is computed through turbulent heat flux analysis, and the convective heat transfer coefficient between effusive flux and steel plate is calculated using approximate empirical Nusselt formula. The velocity of heat flux into steel plate is computed using the temperature distribution and convective heat transfer coefficient, and temperature field in the steel plate is obtained through conductive heat transfer analysis in which the traction is induced by velocity of heat flux. In this study, Finite Element Method is used to accomplish turbulent heat flux analysis and conductive heat transfer analysis. FEA results are compared with empirical data to verify results.
Petroleum reservoir characterization is a process for quantitatively describing various reservoir properties in spatial variability using all the available field data. Porosity and permeability are the two fundamental reservoir properties which relate to the amount of fluid contained in a reservoir and its ability to flow. These properties have a significant impact on petroleum fields operations and reservoir management. In un-cored intervals and well of heterogeneous formation, porosity and permeability estimation from conventional well logs has a difficult and complex problem to solve by conventional statistical methods. This paper suggests an intelligent technique using fuzzy logic and neural network to determine reservoir properties from well logs. Fuzzy curve analysis based on fuzzy logics is used for selecting the best related well logs with core porosity and permeability data. Neural network is used as a nonlinear regression method to develop transformation between the selected well logs and core analysis data. The intelligent technique is demonstrated with an application to the well data in offshore Korea. The results show that this technique can make more accurate and reliable properties estimation compared with previously used methods. The intelligent technique can be utilized a powerful tool for reservoir characterization from well logs in oil and natural gas development projects.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.24
no.3
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pp.275-281
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2004
Socket weldment used to change the flow direction of fluid nay have flaws such as lack of fusion and cracks. Liquid penetrant testing or Radiography testing have been applied as NDT methods for flaw detection of the socket weldment. But it is difficult to detect the flaw inside of the socket weldment with these methods. In order to inspect the flaws inside the socket weldment, a ultrasonic testing method is established and a ultrasonic transducer and automated ultrasonic testing system are developed for the inspection. The automated ultrasonic testing system is based on the portable personal computer and operated by the program based Windows 98 or 2000. The system has a pulser/receiver, 100MHz high speed A/D board, and basic functions of ultrasonic flaw detector using the program. For the automated testing, motion controller board of ISA interface type is developed to control the 4-axis scanner and a real time iC-scan image of the automated testing is displayed on the monitor. A flaws with the size of less than 1mm in depth are evaluated smaller than its actual site in the testing, but the flaws larger than 1mm appear larger than its actual size on the contrary. This tendency is shown to be increasing as the flaw size increases. h reliable and objective testing results are obtained with the developed system, so that it is expected that it can contribute to safety management and detection of repair position of pipe lines of nuclear power plants and chemical plants.
Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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v.22
no.3
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pp.115-121
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2012
Sapphire single crystals have been highlighted for epitaxial gallium nitride films in high-power laser and light emitting diode (LED) industries. Among the many crystal growth methods, the Kyropoulos process is an excellent commercial method for growing larger, high-optical-quality sapphire crystals with fewer defects. Because the properties and growth behavior of sapphire crystals are influenced largely by the temperature distribution and convection of molten sapphire during the manufacturing process, accurate predictions of the thermal fields and melt flow behavior are essential to design and optimize the Kyropoulos crystal growth process. In this study, computational fluid dynamic simulations were performed to examine the effects of the crucible geometry aspect ratio on melt convection during Kyropoulos sapphire crystal growth. The results through the evolution of various growth parameters on the temperature and velocity fields and convexity of the crystallization interface based on finite volume element simulations show that lower aspect ratio of the crucible geometry can be helpful for the quality of sapphire single crystal.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.38
no.10
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pp.1217-1224
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2014
This paper provides a practical scaling method to solve an old problem for scaling and developing the speed and resistance of a model to full-scale submarine in fully submerged underwater test. In every experimental test in towing tank, water tunnel and wind tunnel, in the first step, the speed of a model should be scaled to the full-scale vessel (ship or submarine). In the second step, the obtained resistance of the model should be developed. For submarine, there are two modes of movement: surface and submerged mode. There is no matter in surface mode because, according to Froude's law, the ratio of speed of the model to the full-scale vessel is proportional to the square root of lengths (length of the model on the length of the vessel). This leads to a reasonable speed and is not so much for the model that is applicable in the laboratory. The main problem is in submerged mode (fully submerged) that there isn't surface wave effect and therefore, Froude's law couldn't be used. Reynold's similarity is actually impossible to implement because it leads to very high speeds of the model that is impossible in a laboratory and inside the water. According to Reynold's similarity, the ratio of speed of the model to the full-scale vessel is proportional to the ratio of the full-scale length to the model length that leads to a too high speed. This paper proves that there is no need for exact Reynold's similarity because after a special Reynolds, resistance coefficient remains constant. Therefore, there is not compulsion for high speeds of the model. For proving this finding, three groups of results are presented: two cases are based on CFD method, and one case is based on the model test in towing tank. All these three results are presented for three different shapes that can show; this finding is independent of the shapes and geometries. For CFD method, Flow Vision software has been used.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.40
no.6
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pp.484-492
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2016
The turbine is an important component and has a significant impact on the thermodynamic efficiency of the organic Rankine cycle. A precise preliminary design is essential to developing efficient turbines. In addition, performance analysis and structural analysis are needed to evaluate the performance and structural safety. However, there are only a few exclusive studies on the development process of the radial inflow turbines for the organic Rankine cycle (ORC). In this study, a preliminary design of the ORC radial inflow turbine was performed. Subsequently, the performance and structural analysis were also carried out. The RTDM, which was developed as an in-house code, was used in the preliminary design process. The results of the performance analysis were found to be in good agreement with target performances. Structural analysis of the designed turbine was also carried out in order to determine whether the material selection for this study is suitable for the flow conditions of the designed turbine, and it was found that the selected aluminum alloy is suitable for the designed turbine. However, the reliability of the preliminary design algorithms and numerical methods should be strictly verified by an actual experimental test.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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