This study investigates the application of supercritical carbon dioxide (S-CO2) direct-cycle micro modular reactors (MMRs) in primary frequency control (PFC), which is a scenario characterized by significant load fluctuations that has received less attention compared to secondary load-following. Using a modified GAMMA + code and a deep neural network-based turbomachinery off-design model, the authors conducted an analysis to assess the behavior of the reactor core and fluid system under different PFC scenarios. The results indicate that the acceptable range for sudden relative electricity output (REO) fluctuations is approximately 20%p which aligns with the performance of combined-cycle gas turbines (CCGTs) and open-cycle gas turbines (OCGTs). In S-CO2 direct-cycle MMRs, the control of the core operates passively within the operational range by managing coolant density through inventory control. However, when PFC exceeds 35%p, system control failure is observed, suggesting the need for improved control strategies. These findings affirm the potential of S-CO2 direct-cycle MMRs in PFC operations, representing an advancement in the management of grid fluctuations while ensuring reliable and carbon-free power generation.
We have investigated the effect of lard fraction extracted with supercritical carbon dioxide (SC-$CO_2$) on the flavor enhancement of maillard reaction product (MRP) based meat flavors. MRP based meat flavors were prepared with low glutamic acid (Glu) hydrolyzed wheat gluten (NaCl concentration: 7.61%(w/v)), ribose, cysteine, garlic juice powder, protease-digested Lentinus edodes powder and lard fractions extracted with SC-$CO_2$. Lard was extracted with SC-$CO_2$ at each of three temperatures (40, 60, and $80^{\circ}C$) and at each of four pressures (30, 40, 50, and 60 MPa). Obtained lard SC-$CO_2$ fractions and MRP based meat flavors with those fractions were analyzed for their total yield, aroma pattern by SMart nose system, and sensorial properties. The extraction yield had no difference as temperature increased from $40^{\circ}C$ to $60^{\circ}C$ and even decreased at $80^{\circ}C$. However, increase in pressure level at $40^{\circ}C$ drastically increased the extraction yield. The aroma patterns of raw lard and lard SC-$CO_2$ fractions with 30 MPa were significantly discriminated from those of SC-$CO_2$ lard fractions extracted with higher pressure by SMart nose system. Aroma pattern of MRP based meat flavors with higher pressure extracted lard fractions also showed significant difference through pattern analysis by the SMart nose system. The MRP based meat flavor with lard SC-$CO_2$ fractions at 50 and 60 MPa were described as less sulfuric, less pungent, and more balanced in roasted meat and sweet attributes from sensory evaluation.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.27
no.7
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pp.1106-1115
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2021
In this study, a fin that controls ship stern flow was attached on stern hull of a 80k bulk carrier to improve resistance performance. The rectangular cross-sectional fin was attached at several locations on the hull, and angle to streamline was changed with constant length, breadth, and thickness. The resistance performance and wake on propeller plane of the hull with and without the fin were analyzed using model-scale computational fluid dynamics simulation. The analysis results were extrapolated to full-scale to compare the performance and wake of the full-scale ship. First, the fin changed path of bilge vortex that flowed into the propeller along the stern hull without the fin to transom stern. This change increased pressure of the stern hull and upper region of the propeller, so pressure resistance and total resistance of the hull were reduced - the nearer the fin location to after perpendicular (AP) and base line of the hull, the larger the reduction of the resistances. Second, nominal wake fraction of the hull with the fin was lower than that without the fin. This dif erence was in proportion to the angle of the fin, but the total resistance reduction was in proportion until a certain angle at which the reduction was maximum. The largest total resistance reduction was approximately 2.1% at 12.5% of length between perpendiculars from the AP, 10% of draft from the base line, and 14° with respect to the streamline.
Kim, Seong-Gyun;Ryu, Geon Hwa;Kim, Young-Gon;Moon, Chae-Joo
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.17
no.2
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pp.265-278
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2022
The global energy paradigm is rapidly changing by centering on carbon neutrality, and wind energy is positioning itself as a leader in renewable energy-based power sources. The success of onshore and offshore wind energy projects focuses on securing the economic feasibility of the project, which depends on securing high-quality wind resources and optimal arrangement of wind turbines. In the process of constructing the wind farm, the optimal arrangement method of wind turbines considering the main wind direction is important, and this is related to minimizing the wake effect caused by the fluid passing through the structure located on the windward side. The accuracy of the predictability of the wake effect is determined by the wake model and modeling technique that can properly simulate it. Therefore, in this paper, using WindSim, a commercial CFD model, the wake diffusion pattern is analyzed through the sensitivity study of each wake model of the proposed onshore wind farm located in the mountainous complex terrain in South Korea, and it is intended to be used as basic research data for wind energy projects in complex terrain in the future.
Moon, In Sik;Kown, Hyun Jin;Kim, Mi Hyeon;Chang, Se Myong;Ra, In Ho;Kim, Heung Tae
Smart Media Journal
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v.9
no.4
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pp.176-186
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2020
The size and shape of crops are diverse, and the growing environment is also different. Therefore, when one uses a drone to spray pesticides, the characteristics of each crop must be considered, and flight conditions such as the flight height and forwarding velocity of the drone should be changed. The droplet flow of pesticides is affected by various flight conditions, and a large change occurs in the sprayed area. As a result, an uneven distribution of liquid may be formed at the wake, and the transport efficiency will be decreased as well as there would be a risk of toxic scatter. Therefore, this paper analyzes the degree of distribution of pesticides to the crops through numerical analysis when pesticide is sprayed onto the selected three crops with different characteristics by using agricultural drones with different flight conditions. On the purpose of establishing a guideline for spraying pesticides using a drone in accordance with the characteristics of crops, this paper compares the amount of pesticides distributed in the crops at the wake of nozzle flow using the figure of merit, and the sum of transported liquid rate divided by the root mean square of the probability density function.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.50
no.5
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pp.333-338
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2022
The single jet of decane/methylcyclohexane mixed fuel that is surrogate for kerosene was injected into supercritical environment and visualized using shadowgraph technique. The injection pressure drop of the fuel jet of Tr = 0.484 was kept constant at 0.5 MPa and the experiment was conducted above the critical point of the mixed fuel, and the reduced temperatures of the chamber was changed from 1.00 to 1.23, and the reduced pressures was 1.00 and 1.38. As an index for reducing the density of jets sprayed into the supercritical environment, the brightness intensity of the post-processed jet image was observed with the internal temperature and pressure of the chamber. It was confirmed that the decrease in the brightness intensity of the jet when the temperature inside the chamber increased, and when the pressure inside the chamber was higher at the same temperature, the decrease in the brightness intensity of the jet was delayed. When the pressure inside the chamber is high, it is thought that the change in brightness intensity is delayed due to the increase in the pseudo-critical temperature of the fuel and the increase in the temperature required to reduce the density of the fuel jet.
Bo Min Bae;Dae Wi Jung;Dong Hyung Ryu;Jang Hyeon An;Se O Choi;Yeon Soo Kim;Sang Dae Lee;Seung Je Cho
Journal of Drive and Control
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v.20
no.4
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pp.115-122
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2023
This study utilized a discrete element method (DEM) simulation, as one of the virtual field trials, to predict the impact of tillage depth on the rotary blade shaft during rotavator tilling. The virtual field for the simulation was generated according to soil properties observed in an actual field. Following the generation of particles for the virtual field, a sequence of calibration steps followed to align the mechanical properties more closely with those of real soil. Calibration was conducted with a focus on bulk density and shear torque, resulting in calibration errors of just 0.02% for bulk density and 0.52% for shear torque. The prediction of the load on a rotary tiller's blade shaft involved a three-pronged approach, considering shaft torque, draft force, and vertical force. In terms of shaft torque, the values exhibited significant increases of 42.34% and 36.91% for every 5-centimeter increment in tillage depth. Similarly, the vertical force saw substantial growth by 40.41% and 36.08% for every 5-centimeter increment. In contrast, the variation in draft force based on tillage depth was comparatively lower at 18.49% and 0.96%, indicating that the effect of tillage depth on draft force was less pronounced than its impact on shaft torque and vertical force. From a perspective of agricultural machinery research, this study provides valuable insights into the DEM soil modeling process, accounting for changes in soil properties with varying tillage depths. These findings are expected to be instrumental in future agricultural machinery design studies.
The importance of urban green space creation is increasingly recognized as the most realistic and efficient approach for fine dust mitigation in urban areas. Particularly considering the characteristics of domestic cities, the application of buffer green spaces along roads can maximize the efficiency of fine dust reduction without the need for separate green space creation. Accordingly, this study analyzed the fine dust mitigation effects based on the types of plantings in the central dividers and roadside trees in Jeonju City, Jeollabuk-do. To do this, we controlled various external variables of urban space and considered the planting arrangement types in the central dividers, carrying out the analysis using a CFD simulation. The simulation results confirmed that the central dividers with plantings demonstrated more effective ultrafine dust reduction than those without. Moreover, the arrangement of roadside trees showed a greater ultrafine dust reduction effect when adopting a multilayered structure compared to a single layer. Based on these findings, we concluded that installing both trees and shrubs simultaneously in the central dividers and along roads was effective for ultrafine dust mitigation. On this basis, we quantified the dust reduction effects of plants in urban street environments and proposed planting guidelines for roadside green spaces to improve air quality.
International journal of advanced smart convergence
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v.4
no.1
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pp.54-63
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2015
Increasing air pollution levels and the global oil crisis has become a major hindrance in the growth of our automobile sector. Traditional Internal Combustion engines running on non-renewable fuels are proving to be the major culprit for the harmful effects on environment. With few modifications and also with assistance of few additional components current small SI engines can be modified into a pneumatic engine (commonly known as Compressed Air Engines) without much technical complications where the working fluid is compressed air. The working principle is very basic as adiabatic expansion of the compressed air takes place inside the cylinder pushing the piston downwards creating enough MEP to run the crank shaft at decent RPM. With the assistance of new research and development on pneumatic engines can explore the potential of pneumatic engines as a viable option over IC engines. The paper deals with analysis on RPM variation with corresponding compressed air injection at different crank angles from TDC keeping constant injection time period. Similarly RPM variation can also be observed at different injection pressures with similar injection angle variation. A setup employing a combination of magnetic switch (reed switch), magnets and solenoid valve is used in order to injection timing control. A conclusive data is obtained after detailed analysis of RPM variation that can be employed in newly modified pneumatic engines in order to enhance the running performance. With a number of benefits offered by pneumatic engine over IC engines such as no emissions, better efficiency, low running cost, light weight accompanied by optimized injection conditions can cause a significant development in pneumatic engines without any major alteration.
The characteristics of boundary layers have significant effects on the aerodynamic forces and vibration of the wind turbine blade. The incorporation of active trailing edge flaps (ATEF) into wind turbine blades has been proven as an effective control approach for alleviation of load and vibration. This paper is aimed at investigating the effects of external trailing edge flaps on the flow pattern and velocity distribution within a boundary layer of a NREL 5MW reference wind turbine, as well as designing a new type of velocity sensors for future validation measurements. An aeroelastic-aerodynamic simulation with FAST-AeroDyn code was conducted on the entire wind turbine structure and the modifications were made on turbine blade sections with ATEF. The results of aeroelastic-aerodynamic simulations were combined with the results of two-dimensional computational fluid dynamic simulations. From these, the velocity profile of the boundary layer as well as the thickness variation with time under the influence of a simplified load case was calculated for four different blade-flap combinations (without flap, with $-5^{\circ}$, $0^{\circ}$, and $+5^{\circ}$ flap). In conjunction with the computational modeling of the characteristics of boundary layers, a bio-inspired hair flow sensor was designed for sensing the boundary flow field surrounding the turbine blades, which ultimately aims to provide real time data to design the control scheme of the flap structure. The sensor element design and performance were analyzed using both theoretical model and finite element method. A prototype sensor element with desired bio-mimicry responses was fabricated and validated, which will be further refined for integration with the turbine blade structures.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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