International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.13
no.1
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pp.102-114
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2021
Biofouling represents an important problem in the shipping industry since it causes the increase in surface roughness. The most of ships in the current world fleet do not have good coating condition which represents an important problem due to strict rules regarding ship energy efficiency. Therefore, the importance of the control and management of the hull and propeller fouling is highlighted by the International Maritime Organization and the maintenance schedule optimization became valuable energy saving measure. For adequate implementation of this measure, the accurate prediction of the effects of biofouling on the hydrodynamic characteristics is required. Although computational fluid dynamics approach, based on the modified wall function approach, has imposed itself as one of the most promising tools for this prediction, it requires significant computational time. However, during the maintenance schedule optimization, it is important to rapidly predict the effect of biofouling on the ship hydrodynamic performance. In this paper, the effect of biofilm on the ship hydrodynamic performance is studied using the proposed performance prediction method for three merchant ships. The applicability of this method in the assessment of the effect of biofilm on the ship hydrodynamic performance is demonstrated by comparison of the obtained results using the proposed performance prediction method and computational fluid dynamics approach. The comparison has shown that the highest relative deviation is lower than 4.2% for all propulsion characteristics, lower than 1.5% for propeller rotation rate and lower than 5.2% for delivered power. Thus, a practical tool for the estimation of the effect of biofouling with lower fouling severity on the ship hydrodynamic performance is developed.
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.25
no.1
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pp.61-70
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2022
Fire damage time in high-rise buildings and wildland fire increasing every year. The use of high-pressure fire pumps is required to effectively extinguish fires. Reflecting the curvature effect of the fire hose occurring at the actual fire fighting site, this study provides a database of pressure drop, discharge velocity and maximum discharge height through C FD numerical analysis and it can provide using standards for fire extinguishing. Two Reynolds numbers of 200000 and 400000 were numerically analyzed at 0° -180° bending with water of 25℃ as a working fluid in hoses with a diameter of 65mm, a length of 15m, and a radius of curvature of 130mm. Realizable k-ε turbulence model was used and standard wall function was used. The pressure drop increases as the bending angle increases, and the maximum value at 90° and then decreases. The increasing rate is greater than the decrease. The velocity of the secondary flow also decreases after having the maximum value at 90°. The decreasing rate is greater than the increase. The turbulent kinetic energy increases to 120° and decreases with the maximum value. Pressure drop, velocity of the secondary flow, and turbulence kinetic energy are measured larger in the second bending region than in the first bending region.
Kim, Jin Ha;Jung, Jae Sang;Hong, Seok Won;Lee, Chun Ju;Lee, Yong Guk;Park, Il Ryong;Song, In Haeng
Journal of Ocean Engineering and Technology
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v.35
no.6
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pp.446-456
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2021
To build an environment facility of a large-scale ocean basin, various detailed reviews are required, but it is difficult to find data that introduces the related research or construction processes on the environment facility. The current generator facility for offshore structure safety evaluation tests should be implemented by rotating the water of the basin. However, when the water in the large basin rotates, relatively large flow irregularities may occur and the uniformity may not be adequate. In this paper, design and review were conducted to satisfy the performance goals of the DOEB through computational numerical analysis on the shape of the waterway and the flow straightening devices to form the current in the large tank. Based on this, the head loss, which decreases the flow rate when the large tank water rotates through the water channel, was estimated and used as the pump capacity (impeller) design data. The impeller of the DOEB current generator was designed through computational numerical analysis (CFD) based on the lift surface theory from the axial-type impeller shape for satisfying the head loss of the waterway and maximum current velocity. In order to confirm the performance of the designed impeller system, the flow rate and flow velocity performance were checked through factory test operation. And, after installing DOEB, the current flow rate and velocity performance were reviewed compare with the original design target values. Finally, by measuring the current velocity of the test area in DOEB formed through the current generator, the spatial current distribution characteristics in the test area were analyzed. Through the analysis of the current distribution characteristics of the DOEB test area, it was confirmed that the realization of the maximum current velocity and the average flow velocity distribution, the main performance goals in the waterway design process, were satisfied.
Alatrash, Yazan;Cho, Yun Je;Song, Chul-Hwa;Yoon, Han Young
Nuclear Engineering and Technology
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v.54
no.6
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pp.2276-2296
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2022
This study validates the applicability of the CUPID code for simulating subcooled wall boiling under high-pressure conditions against number of DEBORA tests. In addition, a new numerical technique in which the interfacial momentum non-drag forces are calculated at the cell faces rather than the center is presented. This method reduced the numerical instability often triggered by calculating these terms at the cell center. Simulation results showed good agreement against the experimental data except for the bubble sizes in the bulk. Thus, a new model to calculate the Sauter mean diameter is proposed. Next, the effect of the relationship between the bubble departure diameter (Ddep) and the nucleation site density (N) on the performance of the Wall Heat Flux Partitioning (WHFP) model is investigated. Three correlations for Ddep and two for N are grouped into six combinations. Results by the different combinations show that despite the significant difference in the calculated Ddep, most combinations reasonably predict vapor distribution and liquid temperature. Analysis of the axial propagations of wall boiling parameters shows that the N term stabilizes the inconsistences in Ddep values by following a behavior reflective of Ddep to keep the total energy balance. Moreover, ratio of the heat flux components vary widely along the flow depending on the combinations. These results suggest that separate validation of Ddep correlations may be insufficient since its performance relies on the accompanying N correlations.
Liquid hydrogen (LH2) has a higher density than gaseous hydrogen, so it has high transport efficiency and can be stored at relatively low pressure. In order to use efficient bulk hydrogen in the industry, research for the LH2 supply system is needed. In the high-pressure hydrogen station based on LH2 currently being developed in Korea, a heat exchanger is used to heat up supercritical hydrogen at 700 bar and 60 K, which is pressurized by a cryogenic high-pressure pump, to gas hydrogen at 700 bar and 300 K. Accordingly, the heat exchanger used in the hydrogen station should consider the design of high-pressure tubes, miniaturization, and freezing prevention. A helical heat exchanger generates secondary flow due to the curvature characteristics of a curved tube and can be miniaturized compared to a straight one on the same heat transfer length. This paper evaluates the heat transfer performance through parametric study on the distance between coils, guide effect, and anti-icing design of helical heat exchanger. The helical heat exchanger has better heat transfer performance than the straight tube exchanger due to the influence of the secondary flow. When the distance between the coils is uniform, the heat transfer is enhanced. The guide between coils increases the heat transfer performance by increasing the heat transfer length of the shell side fluid. The freezing is observed around the inlet of distribution tube wall, and to solve this problem, an anti-icing structure and a modified operating condition are suggested.
Reactants of PEMFC are hydrogen and oxygen in gas phases and fuel cell overpotential could be reduced when reactants are smoothly transported. Numerous studies to modify cathode flow field design have been conducted because oxygen mass transfer in high current density region is dominant voltage loss factor. Among those cathode flow field designs, a block in flow field is used to forced supply reactant gas to porous gas diffusion layer. In this study, the block was installed on a simple fuel cell model. Using computational fluid dynamics (CFD), effects of forced convection due to blocks on a polarization curve and local current density contour were studied when different air flow rates were supplied. The high current density could be achieved even with low air supply rate due to forced convection to a gas diffusion layer and also with multiple blocks in series compared to a single block due to an increase of forced convection effect.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.59
no.2
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pp.96-108
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2022
In this paper, we propose a systematic hull form variation technique which automatically satisfies the displacement constraint and guarantees a high level of fairness. This method is possible through multiple parameter correction curves. The present method is to improve the hull form variation method based on parametric modification function and consists of two sub-categories: SAC variation and section lines modification. For SAC variation, the utilization of two B-Spline curves satisfying GC1 condition led to the satisfaction of displacement constraint and high level of fairness at the same time. Section lines modification methods involves in using two fuctions: the first is the waterplane modification function combining two cubic splines. the other function is the sectional area modification function consisting of 2nd order polynomial over the DLWL(Design Load Waterline) and 3rd order polynomial below the DLWL, This function enables not only the fundamental U-V section shape variation but also systematically modified section lines. The present method is expected to be more useful in the hull form optimization process using CFD compared to the existing method.
Journal of the Institute of Convergence Signal Processing
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v.22
no.4
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pp.164-170
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2021
Research was conducted to analyze and improve the kinetic performance of offshore wind power generators. The shape used in this study was taken with reference to the previous paper, and the size of the repair area was designed at 80%, 60%, 40%, and 20%, respectively, and the exercise performance was confirmed accordingly. The sea state was calculated in Sea State 4, 5, and 6. In the calculation process, the calculation was performed using commercial computational hydrodynamics (ANSYS) and AQUA. In the case of overall exercise performance, it was confirmed that the smaller the size of the repair area, the smaller the exercise such as heave, roll, and pitch. However, it was confirmed that in the case of a shape in which the size of the repair area was rapidly reduced, there may be cases in which the restoration performance was not satisfied when the restoration calculation was performed. In addition, it was confirmed that there may be an appropriate repair surface depending on the sea condition.
Journal of the Korean Institute of Rural Architecture
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v.23
no.4
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pp.38-45
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2021
In this study, air quality conditions were identified and analyzed in real time, at the same time, living habits and ventilation methods were maintained in the daily life of residents, and thus, this present study focuses on the lifestyles of residents. Previous studies showed a difference from this study, focusing on the study on the effects of changes in indoor air quality on human health according to the indoor air quality process test standards of the Ministry of Environment. Formaldehyde concentrations exceeded all ventilation standards, but satisfied the organic standards of the Ministry of Environment when ventilation devices and air purifiers were activated. As such, it was investigated that a large amount of formaldehyde emission in the condo is initially ventilated, but a certain concentration is maintained. The change in PM2.5 concentration according to the ventilation method showed a clear difference. As a result of simulating indoor air flow during natural ventilation, the effects of wind speed and wind direction affect the flow rate of indoor air, and indoor polluted air is stagnant even in the presence of wind and is not completely discharged. When the risk assessment results are averaged on the day of measurement, the trends of change between adults and children are almost equivalent, but the results address that children are more sensitive to risk than adults.
Owing to the rising concerns about the safety of nuclear power plants (NPP), it is essential to study the venturi scrubber in detail, which is a key component of the filtered containment venting system (FCVS). FCVS alleviates the pressurein containment byfiltering and venting out the contaminated air. Themain objective of this research was to perform a CFD investigation of different configurations of a circular, non-submerged, self-priming venturi scrubber to estimate and improve the performance in the removal of elemental iodine from the air. For benchmarking, a mass transfer model which is based on two-film theory was selected and validated by experimental data where an alkaline solution was considered as the scrubbing solution. This mass transfer model was modified and implemented on a unique formation of two self-priming venturi scrubbers in series. Euler-Euler method was used for two-phase modeling and the realizable K-ε model was used for capturing the turbulence. The obtained results showed a remarkable improvement in the removal of radioactive iodine from the air using a series combination of venturi scrubbers. The removal efficiency was improved at every single data point.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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