Yoo, Il Su;Choi, Won Chul;Park, Mu Ryong;Lee, Gong Hoon
The KSFM Journal of Fluid Machinery
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v.16
no.5
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pp.5-10
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2013
The regenerative pump is a kind of turbomachine which is capable of developing high pressure rise at relatively lower flow rates compared to the centrifugal and axial pumps. Although the efficiency of regenerative pumps is much lower than other turbomachines, still they have been widely used in many industrial applications for working at low specific speeds. There are some theoretical models to analysis the pump performance, however, the effect of the blade angle on the pump performance has not been covered in any model to date. In the present study, experimental study on the regenerative pump performance according to the impeller blade angle and its shape has been carried out. The straight radial blades with forward, backward and chevron blades which have inclined angles of $15^{\circ}$, $30^{\circ}$ and $45^{\circ}$ were tested. The pump performance characteristics as the pressure head, efficiency were obtained depending on the flow rate for every impeller, and their results, expressed in appropriate non-dimensional coefficients, were compared and analysed in detail. From the experimental results, it was found that the pressure head and the efficiency depend strongly on the blade angles as well as the blade type. These experimental data has made it possible to better understand the effects of the blade angle on the pump performance, and widen the applicability of the current performance analysis and design models with including the effect of blade angles.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.36
no.12
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pp.1141-1150
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2012
This paper describes the shape optimization of impeller blades for an anti-heeling bidirectional axial flow pump used in ships. In general, a bidirectional axial pump has efficiency much lower than that of a classical unidirectional pump because of the symmetry of the blade type. In this study, by focusing on a pump impeller, the shape of the blades is redesigned to develop a bidirectional axial pump with higher efficiency. The commercial code employed in this simulation is CFX v.13. The CFD result of the pump torque, head, and hydraulic efficiency was compared. The orthogonal array (OA) and analysis of variance (ANOVA) techniques and surrogate-model-based optimization using orthogonal polynomials are employed to determine the main effects and their optimal design variables. According to the optimal design, we confirm an effective design variable for impeller blades and explain the optimal solution as well as the usefulness of satisfying the constraints of the pump torque and head.
Pumps are essential machinery in the various industries. With the development of high-speed and large-scale pumps, especially high energy density, high requirements have been imposed on the vibration and noise performance of pumps, and cavitation is an important source of vibration and noise excitation in pumps, so it is necessary to improve pumps cavitation performance. The modern pump optimization design method mainly adopts parameterization and artificial intelligence coupling optimization, which requires direct correlation between geometric parameters and pump performance. The existing cavitation performance calculation method is difficult to be integrated into multi-objective automatic coupling optimization. Therefore, a fast prediction method for pump cavitation performance is urgently needed. This paper proposes a novel cavitation prediction method based on impeller pressure isosurface at single-phase media. When the cavitation occurs, the area of pressure isosurface Siso increases linearly with the NPSHa decrease. This demonstrates that with the development of cavitation, the variation law of the head with the NPSHa and the variation law of the head with the area of pressure isosurface are consistent. Therefore, the area of pressure isosurface Siso can be used to predict cavitation performance. For a certain impeller blade, since the area ratio Rs is proportional to the area of pressure isosurface Siso, the cavitation performance can be predicted by the Rs. In this paper, a new cavitation performance prediction method is proposed, and the feasibility of this method is demonstrated in combination with experiments, which will greatly accelerate the pump hydraulic optimization design.
The groundwater-surface water interaction of Searsville Lake area, California, US was analyzed using 3-dimensional groundwater model. This study especially focuses on investigating the groundwater head drawdown near the lake when the abrupt decline of the lake water table occurs due to the implementation of the options to remove the accumulated sediments along the dam. The result of the investigation revealed that the groundwater head drawdown near the lake is not significant enough to adversely affect the wetland habitat of the area regardless of the hydrogeologic parameters of the aquifers. We expect this result provides useful information to the similar Korean case studies in which the surface water level abruptly changes due to the operation of the hydraulic gates of dams and wiers and the corresponding environmental impact should be considered.
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2022.05a
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pp.157-157
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2022
Recent decades have seen all over the world increasing drought in some regions and increasing flood in others. Climate change has been alarming in many regions resulting in degradation and diminution of available freshwater. The effect of global warming and overpopulation associated with increasing irrigated farming and valuable agricultural lands could be particularly disastrous for coastal areas like the one of Benin. The coastal region of Benin is under a heavy demographic pressure and was in the last decades the object of important urban developments. The present study aims to roughly study the general effect of climate change (Sea Level Rise: SLR) and groundwater pumping on Seawater intrusion (SWI) in Benin's coastal region. To reach the main goal of our study, the region aquifer system was built in numerical model using SEAWAT engine from Visual MODFLOW. The model is built and calibrated from 2016 to 2020 in SEAWAT, and using WinPEST the model parameters were optimized for a better performance. The optimized parameters are used for seawater intrusion intensity evaluation in the coastal region of Benin The simulation of the hydraulic head in the calibration period, showed groundwater head drawdown across the area with an average of 1.92m which is observed on the field by groundwater level depletion in hand dug wells mainly in the south of the study area. SWI area increased with a difference of 2.59km2 between the start and end time of the modeling period. By considering SLR due to global warming, the model was stimulated to predict SWI area in 2050. IPCC scenario IS92a simulated SLR in the coastal region of Benin and the average rise is estimated at 20cm by 2050. Using the average rise, the model is run for SWI area estimation in 2050. SWI area in 2050 increased by an average of 10.34% (21.04 km2); this is expected to keep increasing as population grows and SLR.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.36
no.6
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pp.421-428
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2014
For the analysis of water supply network, demand-driven and pressure-driven analysis methods have been proposed. Of the two methods, demand-driven analysis (DDA) can only be used in a normal operation condition to evaluate hydraulic status of a pipe network. Under abnormal conditions, i.e., unexpected pipe destruction, or abnormal low pressure conditions, pressure-driven analysis (PDA) method should be used to estimate the suppliable flowrate at each node in a network. In order to carry out the pressure-driven analysis, head-outflow relationship (HOR), which estimates flowrate at a certain pressure at each node, should be first determined. Most previous studies empirically suggested that each node possesses its own characteristic head-outflow relationship, which, therefore, requires verification by using actual field data for proper application in PDA modeling. In this study, a model pipe network was constructed, and various operation scenarios of normal and abnormal conditions, which cannot be realized in real pipe networks, were established. Using the model network, data on pressure and flowrate at each node were obtained at each operation condition. Using the data obtained, previously proposed HOR equations were evaluated. In addition, head-outflow relationship at each node was analyzed especially under multiple pipe destruction events. By analyzing the experimental data obtained from the model network, it was found that flowrate reduction corresponding to a certain pressure drop (by pipe destruction at one or multiple points on the network) followed intrinsic head-outflow relationship of each node. By comparing the experimentally obtained head-outflow relationship with various HOR equations proposed by previous studies, the one proposed by Wagner et al. showed the best agreement with the exponential parameter, m of 3.0.
It is increasing to make an efforts on preventing natural river environment and preserving natural river ecosystem as development is unavoidable. In the case of inconsistent river flow caused by reservoir development, fishway is an alternative to secure fish diversity and preserve existing river ecosystem but existing fishway was established without full study for their functions. In this study, hydraulic characteristics of natural fishway established on Beakje weir's right side were analyzed. The results show that the fishway has reasonable depth and velocity condition which inhabit condition is enough for a dominant species. For assessing the optimal design of fishway, the Weighted Usable Area (WUA) was calculated by using two dimensional numerical model under the ordinary flow condition. The comparison results for various pool widths in the fishway show that the designed width has maximum WUA for adult Zacco platypus but WUA is maximized with 1m wider pool width than designed width for spawning.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.37
no.6
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pp.1001-1008
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2017
This study was to evaluate the stream depletion rate from groundwater pumping with varying stream-well distance, aquifer transmissivity, storage coefficient, leakage coefficient, streambed hydraulic conductance using the Zlotnik and Tartakovsky analytical solution which considers a two-layer leaky aquifer-stream-well system. For the hydraulic conditions applied in this study, the streambed hydraulic conductance and the aquitard leakage coefficient were assessed to have a dominant influence on the stream depletion rate. In order to evaluate the applicability of Zlotnik and Tartakovsky analytical solution ignoring the change in the drawdown in the lower aquifer and applying the fixed head boundary condition, the solution was compared with Hunt analytical solution derived from the more practical conditions simultaneously taking into account the drawdown changes in the upper and lower aquifers. As a result, the Zlotnik and Tartakovsky analytical solution is suitable for predicting short-term effects of less than one year in the pumping period, and when the stream depletion factor (SDF) is greater than 2,500 days, or when the product of the leakage coefficient and the stream-well distance is less than 10 cm/s.
Slug tests can be adopted to estimate hydraulic conductivity of the slurry trench wall backfill for its abilities to reflect the in-situ performance of the construction. A comprehensive three-dimensional numerical model is developed to simulate the slug test in a slurry trench wall considering the presence of bentonite cake on the interface boundaries between the wall and the surrounding soil formation. Influential factors such as wall width (i.e., proximity of wall boundary), well deviation, vertical position of well intake section, compressibility of wall backfill, etc. are taken into account in the model. A series of simulation results are examined to evaluate the bentonite cake effect in analyzing practical slug test results in the slurry trench wall. The results show that the modified line-fitting method can be used without any correction factor for the slug test in the slurry trench wall with the presence of bentonite cake. A case study is reanalyzed with the assumption of existing bentonite cake. The results are compared with the previously reported results by the approaches assuming no bentonite cake (constant-head boundary) or upper-bound solution (no-flux boundary). The case study demonstrates the bentonite cake effect and the validity of the modified line-fitting method in the estimation of the hydraulic conductivity of the slurry wall backfill.
Kim Kue-Young;Lee Cheol-Woo;Kim Yongje;Kim Taehee;Woo Nam-Chil
Journal of Soil and Groundwater Environment
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v.9
no.4
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pp.32-41
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2004
Analysis of water-level fluctuation due to goundwater-surface water interaction in coastal aquifers is carried out by numerical modeling. The conceptual model used in this study has a stream boundary and a tidal boundary that forms a right angle and the stream partially penetrates the aquifer. We analyzed the effect of each boundary and the simultaneous effect of the two boundary conditions. The area of influence caused by the stream boundary increased during the simulation, while the influence zone of the coastal boundary was relatively constant. The groundwater level near the zone where two boundaries meet may rise by the action of combined effect of the two boundaries or may not change by cancelling the effect of each boundary. Thereafter, care must be taken when hydraulic parameters are estimated using sinusoidal oscillations of hydraulic head in coastal aquifers. Sensitivity analysis is employed to develop insight into the controls on groundwater level fluctuations. In this study our analyses focused on the effect of conductance and the stream width to the aquifer nearby.
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