The ball valve is an important device in the pipeline transportation system of nuclear power plants. Its operational stability and safety directly affect the normal working of nuclear power plants. In this study, the transient numerical simulation of the opening and closing process of a ball valve was conducted on the basis of the flow interruption capability experiment of the ball valve by using the moving mesh method and inlet and outlet variable boundary conditions. The flow rate and pressure difference with time of the opening and closing process of the ball valve were studied. The internal flow characteristics of the ball valve under different relative openings were analyzed in conjunction with the typical back-step flow structure. Results show that the transient numerical results agree well with the experimental results. The internal flow characteristics of the ball valve are similar at the same opening during opening and closing process. At small opening, the spool and outlet channels easily form a back-step flow structure. The disappearance and generation of backflow vortices during opening and closing occur at 85% opening and 75% opening, respectively. With the decrease in opening degree, the difference in vortex core area in the flow channel of the ball valve spool in the opening and closing process gradually appears. The research results provide some reference value for the design and optimization of ball valves.
In this study, an optimal structural design framework has been developed for the structural design of composite helicopter blades. The optimal design framework is constructed using PSGA (Particle Swarm assisted Genetic Algorithm), which combines the genetic algorithm and particle swarm optimizer. The optimization process consists of a finite element (FE) modeling over the blade section, two-dimensional (2D) cross-sectional FE analysis, and 1D rotating blade analysis. In the design process, the geometric curves and surfaces are formed using the B-spline scheme while discretizing the sections via a FE mesh generation program Gmsh. The blade cross-sections are created in accordance with the design variables when performing the blade structural analysis. The proposed optimization design framework is applied to a modernization of the HART II (Higher-harmonic Aeroacoustics Rotor Test II) blades. It is demonstrated that an improved blade design is reached through the current optimization framework with the satisfaction of all design requirements set for the study.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.28
no.10
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pp.103-111
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2023
Mountains area, especially walking in open space is important for special active field which is based on mountain terrain. Recent research on pedestrian-path includes elements about pedestrian and various environment by analyzing network, but it is mainly focusing on limited space except for data-poor terrain like a mountain terrain. This paper proposes an architecture to generate walking path considering the slope for mountain terrain open space through virtual network made of mesh. This architecture shows that it reflects real terrain more effective when measuring distance using slope and is possible to generate mountain walking path using open space unlike other existing services, and is verified through the test. The proposed architecture is expected to utilize for pedestrian-path generation way considering mountain terrain open space in case of distress, mountain rescue and tactical training and so on.
Aircraft engines are exposed to high temperatures, high pressures, and stress caused by the rotation of the turbine shaft during flight. These loads can result in microcracks both on the inside and outside surfaces of the structure. Consequently, this can lead to structural defects and negatively impact the lifespan of the parts. To proactively prevent these defects, a finite element analysis is carried out to identify cracks. However, this process is time-consuming and requires significant effort due to the repetitive nature of crack modeling. This study aims to develop a crack modeling method based on the finite element model. To achieve this, the Constrained Delaunay Triangulation (CDT) technique is employed to triangulate the space while considering limitations on point connections. The effectiveness of this method is validated by comparing stress intensity factors for semi-elliptical cracks in plates and cylindrical vessels. This approach proves to be a valuable tool for crack analysis studies.
Nguyen, Van Giang;Nguyen, Van Linh;Jung, Sungho;An, Hyunuk;Lee, Giha
Journal of Korea Water Resources Association
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v.56
no.12
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pp.939-953
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2023
Shallow water equations (SWE) serve as fundamental equations governing the movement of the water. Traditional numerical approaches for solving these equations generally face various challenges, such as sensitivity to mesh generation, and numerical oscillation, or become more computationally unstable around shock and discontinuities regions. In this study, we present a novel approach that leverages the power of physics-informed neural networks (PINNs) to approximate the solution of the SWE. PINNs integrate physical law directly into the neural network architecture, enabling the accurate approximation of solutions to the SWE. We provide a comprehensive methodology for formulating the SWE within the PINNs framework, encompassing network architecture, training strategy, and data generation techniques. Through the results obtained from experiments, we found that PINNs could be an accurate output solution of SWE when its results were compared with the analytical method. In addition, PINNs also present better performance over the Artificial Neural Network. This study highlights the transformative potential of PINNs in revolutionizing water resources research, offering a new paradigm for accurate and efficient solutions to the SVE.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.19
no.1
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pp.672-679
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2018
This paper describes a methodology for shape design using an optimal design system, whereas generally a three dimensional analysis is required for such designs. An automatic finite element mesh generation technique, which is based on fuzzy knowledge processing and computational geometry techniques, is incorporated into the system, together with a commercial FE analysis code and a commercial solid modeler. Also, with the aid of multilayer neural networks, the present system allows us to automatically obtain a design window, in which a number of satisfactory design solutions exist in a multi-dimensional design parameter space. The developed optimal design system is successfully applied to evaluate the structures that are used. This study used a stress gauge to measure the maximum stress affecting the parts of the side housing bracket which are most vulnerable to cracking. Thereafter, we used a tool to interpret the maximum stress value, while maintaining the same stress as that exerted on the spot. Furthermore, a stress analysis was performed with the typical shape maintained intact, SM490 used for the material and the minimizing weight safety coefficient set to 3, while keeping the maximum stress the same as or smaller than the allowable stress. In this paper, a side housing bracket with a comparably simple structure for 36 tons was optimized, however if the method developed in this study were applied to side housing brackets of different classes (tons), their quality would be greatly improved.
Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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v.8
no.4
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pp.91-100
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2008
Numerical implementation with a Cartesian cut-cell method is conducted in this study. A Cartesian cut-cell method is an easy and efficient mesh generation methodology for complex geometries. In this method, a background Cartesian grid is employed for most of computational domain and a cut-cell grid is applied for the peculiar grids where the flow characteristics are changed such as solid boundary to enhance the accuracy, applicability and efficiency. Accurate representation of complex geometries can be obtained by using the cut-cell method. The cut-cell grids are constructed with irregular meshes which have various shape and size. Therefore, the finite volume method is applied to numerical discretization on a irregular domain. The HLLC approximate Riemann solver, a Godunov-type finite volume method, is employed to discretize the advection terms in the governing equations. The weighted average flux method applied on the Cartesian cut cell grid for stabilization of the numerical results. To validate the numerical model using the Cartesian cut-cell grids, the model is applied to the rectangular tank problem of which the exact solutions exist. As a comparison of numerical results with the analytical solutions, the numerical scheme well represents flow characteristics such as free surface elevation and velocities in x-and y-directions in a rectangular tank with the Cartesian and cut-cell grids.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.21
no.10
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pp.94-105
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2020
Recently, most studies of 3D printing in construction have focused on the development of 3D printers and materials suitable for construction 3D printers. In comparison, there has been little research on design support tools that enable representative BIM data of building modeling tools to be applied to 3D printing. In addition, existing 3D printing slicing programs are commercialized around manufacturing, showing that they are unsuitable for construction 3D printing. Therefore, this research aims to develop a design support tool for 3D printing for buildings. The developed design support tool was validated based on arbitrary BIM data. Verification showed that wall pattern generation was modeled accurately without errors, and a calculation of the construction period showed that the formula presented in this study was valid. Furthermore, the maximum length of the mesh split was set to 100mm to minimize errors when converting to STL files.
Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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v.9
no.4
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pp.253-262
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2006
In this paper, collision analysis is carried out between two FRP fishing boats. A computer simulation with finite element method is used to accomplish this objective. At first, a detailed geometric model of the boat is constructed using 3-D CAD program. The formation of a finite element from a geometric data of the boats is carried out using HYPERMESH that is the commercial software for mesh generation and post processing. Twelve collision configurations are established by combining two kinds of contact angle($90^{\circ},\;135^{\circ}$) and three different speed(5, 10, 15knot) for small and large boats. Collision analysis is accomplished using DYNA3D. Stress distribution and deformation shape are investigated for each collision condition. In general, $90^{\circ}$ collision angle generate larger stress than $135^{\circ}$ case and the collision for two moving boats showed larger maximum stress than the case that one is moving and the other is stationary. When analysis is carried out until 150ms contact parts of two boats are broken for 10 and 15knot collision speed, in which maximum stress is larger than ultimate strength of the material.
Hong Y. S.;Kim M. C.;Kang H. M.;Lee C. S.;Kim C. J.;Lee J. M.;Kim D. S.;Lee K.
Journal of Biomedical Engineering Research
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v.25
no.6
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pp.497-503
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2004
Numerical simulation of blood flow has been conducted based on real vessel geometries generated front DICOM medical images of abdominal and iliac bifurcated arteries of a healthy man. A program was developed to read cross sectional images of the three dimensional arteries and smoothly extract boundary coordinates of vessels. Commercial programs were employed for mesh generation and flow simulation. Pressures, velocities, and flow distributions were found to lie within normal physiological ranges. Peak velocity measured in the iliac artery by ultrasound was 20% smaller than that obtained by simulation. The trend of velocity variation in a cardiac cycle was fairly similar between the simulation and the ultrasonic measurements. Simulation based on real vessel geometry of individual patient provides information on pressure, velocity, and its distribution in the diseased arteries or arteries to be surgically treated. The results of simulation may help surgeons to better understand hemodynamic status and surgical need of the patient by revealing variation of the hemodynamic parameters. Futhermore, they may serve as basic data for surgical treatment of arteries. This research is expected to develop to a program in the future that early diagnose atherosclerosis by showing distribution of a hemodynamic index closely related to atherosclerosis in arteries.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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