Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.41
no.11
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pp.709-717
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2017
In this study, a model of two-stage Weis-Fogh type water turbine model is proposed, the hydrodynamic characteristics of this water turbine model are calculated by the advanced vortex method. The basic conditions and the motion of each wing are the same as that of the single-stage model previously proposed by the same author. The two wings (NACA0010 airfoils) and both channel walls are approximated by source and vortex panels, and free vortices are introduced from the body surfaces. The distance between the front wing axis and the rear wing axis, and the phase difference between the motion of the two wings, which is in phase and out of phase are set as the calculation parameters. For each case, the unsteady flow fields, pressure fields, force coefficients, and efficiency of the two wings are calculated, and the hydrodynamic characteristics of the proposed water turbine model are discussed.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.41
no.3
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pp.171-181
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2017
Two-phase cross flow exists in many shell-and-tube heat exchangers such as condensers, evaporators, and nuclear steam generators. The drag force acting on a tube bundle subjected to air/water flow is evaluated experimentally. The cylinders subjected to two-phase flow are arranged in a normal square array. The ratio of pitch to diameter is 1.35, and the diameter of the cylinder is 18 mm. The drag force along the flow direction on the tube bundles is measured to calculate the drag coefficient and the two-phase damping ratio. The two-phase damping ratios, given by the analytical model for a homogeneous two-phase flow, are compared with experimental results. The correlation factor between the frictional pressure drop and the hydraulic drag coefficient is determined from the experimental results. The factor is used to calculate the drag force analytically. It is found that with an increase in the mass flux, the drag force, and the drag coefficients are close to the results given by the homogeneous model. The result shows that the damping ratio can be calculated using the homogeneous model for bubbly flow of sufficiently large mass flux.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.41
no.3
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pp.191-197
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2017
In this study, the visualization of the unsteady flow field of a Weis-Fogh-type water turbine was investigated using particle-image velocimetry. The visualization experiments were performed in a parameter range that provided relatively high-efficiency wing conditions, that is, at a wing opening angle ${\alpha}=40^{\circ}$ and at a velocity ratio of the uniform flow to the moving wing U/V = 1.5~2.5. The flow fields at the opening, translational, and closing stages were investigated for each experimental parameter. In the opening stage, the fluid was drawn in between the wing and wall at a velocity that increased with an increase in the opening angle and velocity ratio. In the translational stage, the fluid on the pressure face of the wing moved in the direction of the wing motion, and the boundary layer at the back face of the wing was the thinnest and had a velocity ratio of 2.0. In the closing stage, the fluid between the wing and wall was jetted at a velocity that increased as the opening angle decreased; however, the velocity was independent of the velocity ratio.
If the safety depressurization system of APR-1400, the Korean next generation reactor, is in operation, water, air and steam are successively discharging into a in-containment refueling water storage tank through spargers. Among the phenomena occurring during the discharging processes, the air bubble clouds produce a low-frequency and high-amplitude oscillatory loading, which may result in the most significant damages to the submerged structures if the oscillation frequency is the same or close to the natural frequency of the structures. The involved phenomena are so complicated that most of the prediction of frequency and pressure loads has been resorted to experimental work and computational approach has been precluded. This study deals with a numerical simulation on the behavior of air bubble clouds discharging into a water pool through a sparger, by using a commercial thermal hydraulic analysis code, FLUENT, version 4.5. Among the multiphase flow models, the VOF (Volume Of Fluid) model was selected to simulate the water, air and steam flows. A satisfactory result was obtained comparing the analysis results with the ABB-Atom test results which had been performed for the development of sparser.
This study was conducted to examine an artificial recharge system, which was considered to be an alternative for securing additional groundwater resources in a high-density greenhouse region. An injection well with a depth of 14.0 m was placed in an alluvial plain of the zone. Eight monitoring wells were placed in a shape of dual circles around the injection well. Aquifer tests showed that the aquifer was comprised with high-permeable layer with hydraulic conductivities of 1.5×10-3~2.4×10-2 cm/sec and storage coefficients of 0.07~0.10. A step injection test resulted in a specific groundwater-level rising (Sr/Q) values of 0.013~0.018 day/㎡ with 64~92% injection efficiencies. Results of the constant-rate injection test with an optimal injection rate of 100 ㎥/day demonstrated an enormous storage capacity of the alluvial aquifer during ten experimental days. To design an optimal recharge system for an artificial recharge, the high-permeable layer should be isolated by dual packers and suitable pressure should be applied to the injection well in order to store water. An anisotropy ratio of the alluvial aquifer was evaluated to be approximately 1.25 : 1 with an anisotropy angle of 71 degrees, indicating intervals among injection wells are almost the same.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.36
no.2
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pp.286-293
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2012
In this investigation, flow analysis with single phase has been performed for a centrifugal impeller with a design efficiency of 90%, head of 20m and rotational speed of 3500 rpm at a design flow rate of 16m3. The impeller was designed based on an empirical formula suggested by A.J. Stepanoff. In a case of the single phase analysis, the hydraulic efficiency and head is 88.8% and 19.4m, respectively, which showed a good agreement with the values designed. The flow analysis with two phases was carried out under the various NPSH, at whose 8.79m the cavitation on the suction side of the blade was observed. The required NPSH of the designed impeller is approximately 6.5m and above this value, the designed centrifugal pump impeller needs to be operated under inlet pressure condition.
Ahn, Kyoung-Kwan;Cong Thanh, TU Diep;Ahn, Young-Kong
Journal of Mechanical Science and Technology
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v.19
no.3
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pp.778-791
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2005
A novel pneumatic artificial muscle actuator (PAM actuator), which has achieved increased popularity to provide the advantages such as high strength and high power/weight ratio, low cost, compactness, ease of maintenance, cleanliness, readily available and cheap power source, inherent safety and mobility assistance to humans performing tasks, has been regarded during the recent decades as an interesting alternative to hydraulic and electric actuators. However, some limitations still exist, such as the air compressibility and the lack of damping ability of the actuator bring the dynamic delay of the pressure response and cause the oscillatory motion. Then it is not easy to realize the performance of transient response of pneumatic artificial muscle manipulator (PAM manipulator) due to the changes in the external inertia load with high speed. In order to realize satisfactory control performance, a variable damper-MagnetoRheological Brake (MRB), is equipped to the joint of the manipulator. Superb mixture of conventional PID controller and a phase plane switching control method brings us a novel controller. This proposed controller is appropriate for a kind of plants with nonlinearity, uncertainties and disturbances. The experiments were carried out in practical PAM manipulator and the effectiveness of the proposed control algorithm was demonstrated through experiments, which had proved that the stability of the manipulator can be improved greatly in a high gain control by using MRB with phase plane switching control method and without regard for the changes of external inertia loads.
Magazine of the Korean Society of Agricultural Engineers
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v.6
no.2
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pp.816-825
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1964
1. Outline: The flow of the siphon spillway is very intricate and affected by vacuous condition. It is an intresting problem to make vacuum rapidly in_siphon, i.e, to provoke the perfect siphonaoge with the lowest water-level of overflow. The hydraulic experiments of siphon spillway have practiced at the Masan Lake, Haenam, the province of Junnam and gained rational and economical results which cannot be odtained by calculation. 2. Experiment: The model scale was a half of that of the prototype. 3. Results and discussion: In the experiments of 14 runs, washing, overflow water level, outlet, water level of cushion, phenomenon of water flying and water pressure of every part, etc. were studied. a) The relation of overflow water-level at siphon inlet and deflector When the elevation of the deflector is 10. 65m and the form of deflector O.4m long is the hypotenuse of an $45^{\circ}$ isosceles triangle, the over flow water-level is the minimum, i. e. the siphonage was excellent. There is no effect by the rising of overflow water-Ievel between 11.95m to 1O.65m of deflector elevation (in the first plan, it is 11.05m). But the overflow water-level rises remarkably in the outside region of the above limits. b) The relation of overflow water-level, the length of cushion and standard height of the base. The reduction of the length of cushion brings the rising of overflow waterlevel, and the rising of the standard height of the base brings the rising of overflow water level. For the long cushion length and low standard height of the base, it cannot be expeted to have the falling of overflow water-level. The most satisfactory data were obtained at 5.20m of the base standard height and 6.1m of the length of cushion. The first vah,le planned was 5.70 m and 4.30m.
The steam generator tubes of nuclear power plants are pressure boundaries, and if tubes are leaked, the coolant with the radioactive materials was flowed out from the primary system to the secondary system and polluted the plant and the air. Recently most crack defects of tubes are stress corrosion cracks and these defects are located in expansion transition area, sludge pile-up region, and U-bend area. The most effective one of crack initiation factors in expansion transition area and U-bend area is the residual stress. According to the experiences of Korea standard nuclear plants(Optimized Power Reactor-1000), they had the stress corrosion cracks at the tube expansion transition area in early operating stage and especially lots of circumferential cracks were occurred. Therefore in this study, the distributions and conditions of residual stresses by tube expansion methods were compared and the dominant reason of a specific direction was examined.
Recent studies have shown that there are various systems which can be used to monitor hazardous area in a debris flow location, but lack of methodological research on the exact location where each instrument should be installed has hindered the success of this systems. The objective of this study is to suggest the measurement system for monitoring debris-flow and propose the effective method to determine location of measurement system. Previously studied, from 1991 to 2015, were referred and the applied ratio of every instrument was investigated. The measurement information was divided into 8 categories including rainfall, debris-flow velocity, displacement, fluid pore pressure, ground vibration, image processing, impact force and peak flow depth. The result of this study revealed that the most applied instruments to be rain gauge and geophone for measuring average rainfall and ground vibration respectively. The Analytic Hierarchical Process (AHP) method was selected to determine installation location of instrument and the weighting factors were estimated through fine content, soil thickness, porosity, shear strength, elastic modulus, hydraulic conductivity and saturation. The soil thickness shows highest weights and the fine content relatively demonstrates lowest weights. The score of each position can be calculated through the weighting factors and the lowest score position can be judged as the weak point. The weak point denotes the easily affecting area and thus, the point is suitable for installing the measurement system. This study suggests a better method for safely managing the debris-flow through a precise location for installing measurement system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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