Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.18
no.11
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pp.740-746
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2017
Infrared signatures emitted from hot exhaust gases generated by the internal combustion engine and generator of naval ships and from the metal surfaces of the funnel have become the targets of infrared homing missiles, which is the main cause of a reduced survivability of naval ships. The infrared signatures from the exhaust gas and the metal surface of a funnel can be reduced by installing an infrared signature suppression (IRSS) system on a ship. The IRSS system consists of three parts: an eductor that generates turbulent flow of the exhaust gas, a mixing tube that mixes the exhaust gas with ambient air, and a diffuser that forms an air film using the pressure difference between the inside and outside air. As a basic study to develop an IRSS system using domestic technology, this study analyzed the model test conditions of an IRSS system developed by an overseas engineering company and installed on a domestic naval ship, and a numerical heat-flow analysis was conducted based on the results of the aforementioned analysis. Numerical heat-flow analysis was performed using a commercial numerical-analysis application, and various turbulence models were considered. As a result, the temperature and velocity of the exhaust gas at the educator inlet and diffuser outlet and that of the metal surface of the diffuser were measured, and found to agree well with the measurement results of the model test.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.26
no.5
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pp.561-568
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2020
A performance analysis was conducted according to changes in inflow velocity and the tip speed ratio of a portable horizontal-axis hydro turbine that can be used for marine leisure sports and outdoor activities by using the commercial computational fluid dynamics software ANSYS CFX. By using the analysis result and flow field analysis, the design was reviewed and the performance of the device was confirmed. In addition, data necessary to improve the performance of the hydro turbine were acquired by performing an additional performance analysis according to the variable blade pitch angle. The results among the numerical analysis cases show that the highest performance at all inflow velocities and blade pitch angles if achieved at a tip speed ratio of 4. The output power was found to be 30 W even under some conditions below the design flow rate. Among the numerical analysis cases, the highest output power (~ 85 W) and power coefficient (~ 0.30) were observed at an inlet flow rate of 1.5 m/s, a blade pitch angle of 3°, and a tip speed ratio of 4.
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.14
no.3
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pp.183-195
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2012
This study conducted comparative analysis to estimate critical velocity in tunnel fire under variation of grid number and the location and size of the fire source using three-dimensional computational fluid dynamics. In the target tunnel, by one-dimensional way, the calculated critical velocity in the tunnel, 2.22 m/s was estimated, if appling hydraulic diameter, instead of the tunnel height. According to six numerical analysis, each grid number has different position, temperature, and CO concentration of back-layering. In the case of the subject, the case 1 with 0.84 million grid was found to be the most ideal. According to the location and size of the fire source, after three cases for three-dimensional numerical analysis was performed, it is resulted that the location and size of the fire source affect the critical velocity, because air velocity distribution, temperature distribution and CO concentration distribution showed different each case. This is due to the difference of heat exchange area and locations. Therefore, it is necessary to decide appropriate grid number, and the location and size of the fire source for processing techniques through comparison with actual experiment results and three-dimensional analysis.
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.16
no.1
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pp.105-115
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2014
A numerical analysis on the smoke behavior and evacuee safety has been performed with computational fluid dynamics. The purpose of this study is to build computational processes for an evacuation and prevention of a fire disaster of a 3 km-length tunnel in Korea. To save computational cost, 1.5 km of the tunnel that can include a few cross-passing tunnels is considered. We are going to assess the fire safety in a road tunnel according to the smoke level, which consists of the smoke density and the height from the floor. The smoke density is obtained in detail from three-dimensional unsteady CFD analysis. To obtain proper temperature distributions on the tunnel wall, one-dimensional conduction equation is considered instead of an adiabatic wall boundary or a constant heat flux. The tunnel considered in this study equips the cross passing tunnels for evacuees every 250 m. The distance is critical in both safety and economy. The more cross passing tunnels, the more safe but the more expensive. Three different jet fan operations can be considered in this study; under- and over-critical velocities for normal traffic condition and 0-velocoty operation for the traffic congestion. The SE (smoke environment) level maps show a smoke environment and an evacuating behavior every moment.
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.16
no.2
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pp.249-260
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2014
When a train enters the tunnel at high speed, the pressure wave occurs. When this pressure wave reaches at the exit of tunnel, some are either emitted to the outside or reflected in tunnel by the form of expansion wave. The wave emitted to the outside forms the impulsive pressure wave. This wave is called 'Micro Pressure Wave'. The micro pressure wave generates noise and vibration around a exit portal of tunnel. When it becomes worse, it causes anxiety for residents and damage to windows. Thus, it requires a counterplan and prediction about the micro pressure wave for high speed railway construction. In this paper, the effects of train head nose and tunnel portal shape were investigated by model test, measurement for the micro pressure wave at the operating tunnel as well as numerical analysis for the gradient of pressure wave in the tunnel. As results, a method for predicting the intensity of the micro pressure wave is suggested and then the intensity of the micro pressure wave is analyzed by the tunnel length and the cross-sectional area.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.17
no.7
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pp.54-62
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2016
The most efficient system for converting heat to electricity, AMTEC (Alkali Metal Thermal-to-Electric Convertor), is a device that directly converts heat energy to electricity using an alkali metal (sodium) as the working fluid. The AMTEC consists of a low pressure chamber, high pressure chamber, BASE (Beta-Alumina Solid Electrolyte), and artery wick. The main heat loss of the AMTEC system occurs in the low pressure chamber. A high power generation rate is thought to be obtainable by using a high temperature in the BASE. Therefore, to reduce the radiation heat loss, 6 types of radiation shields were examined to reduce the radiative heat loss in the low pressure chamber. The power generation rate of the AMTEC varied depending on the shape of the radiation shield. CFD (Computational Fluid Dynamics) analyses were carried out to optimize the shape of the radiation shield. As a result, the optimum radiation shield was found to consist of a curvature formed at the vertical point, in which case the dimensionless temperature (condenser temperature/BASE temperature) is approximately 0.665 and the maximum power generated is calculated to be 17.69W. Increasing the distance beween the BASE and condenser leads to an increase in the power generated, and the power generated with the longest distance was 17.58 W. The shields with multiple holes and multiple horizontal layers showed power reduction rates of 0.91 W and 2.06 W, respectively.
Park, Yoon-Yong;Song, Ha-Cheol;Ahn, Gi-Ju;Shim, Chun-Sik
Journal of Navigation and Port Research
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v.40
no.4
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pp.173-181
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2016
From 2016, controls on reduction of NOx and SOx emissions from the vessels that are operated in the emission control area were tightened. The selectivity catalytic reduction system of the denitrification equipment which NOx among the above controlled materials is very effective and used commercially very much. But it has the disadvantage that CSR is activated at high temperatures. Therefore, the SCR and SCR activation instrument that can react even at low temperatures by using micro-nano bubbles so that the above problems can be minimized were developed. And the computational fluid dynamics technique was used by ANSYS-CFX package to prepare the plan that improves the SCR system's efficiency. Simulation for the viscous flow analysis of the SCR system was executed by applying the Navier-Stokes equation to it as a governing equation. For the SCR system's shape, 3D modeling was done by using CATIA V5. SCR jet nozzle's position was checked by changing it to the intervals of 1/3, 1/2, and 2/3 from the inlet of the vent pipe to compare the SCR system's efficiency. And the number of nozzles was compared and analyzed by simulating 4, 6, and 8 holes to check an effect of the number on the SCR system's efficiency. The simulation result has found that the closer nozzles are to the inlet of the vent pipe and the more nozzles are, the more efficiency is improved.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.18
no.3
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pp.122-126
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2017
The aim of this study was to develop a device for solving the heating problem of living space using heated air, utilizing a simple air heater type collector for solar energy. At the present time, this study assessed the possibility of a development system through theoretical calculations for the amount of available energy according to the size change of the air-heated solar energy collector. To produce and supply hot water using the heat energy of the sun, hot water at $100^{\circ}C$ or less was produced using a flat or vacuum tube type collector. The purpose of this study was to research the air heating type solar collector that utilizes heating energy with heating air above $75^{\circ}C$, by designing and manufacturing an air piping type solar collector that is a simpler type than a conventional solar collector system. The analysis results were obtained for the generated air temperature ($^{\circ}C$) and the production of air (kg/h) to determine the performance of air heating by an air-heated solar collector according to the heat transfer characteristics in the collector of the model when a specified amount of heat flux was dropped into a solar collector of a certain size using PHOENICS, which is a heat flow analysis program applying the Finite Volume Method. From the analysis result, the temperature of the air obtained was approximately $40.5^{\circ}C$, which could be heated using an air heating tube with an inner diameter of 0.1m made of aluminum in a collector with a size of $1.2m{\times}1.1m{\times}0.19m$. The production of air was approximately 161 m3/h. This device can be applied to maintain a suitable environment for human activity using the heat energy of the sun.
Numerical analysis was done to evaluate the fluid distribution inside of the mixing quencher to increase the reaction efficiency of the aqueous hydrogen peroxide solution in the scrubbing column which is used for simultaneous desulfurization and denitrification. Effective injection of the aqueous hydrogen peroxide ($H_2O_2$) solution in the mixing quencher has major effects for improving the reaction efficiency in the scrubbing column by enhancing the mixing of the aqueous $H_2O_2$ solution with the exhaust gas. The current study is to optimize the array of nozzles and the spray angles of the aqueous $H_2O_2$ solution in the mixing quencher by using the computational method. Main concerns of the analysis are how to enhance the uniformity of the $H_2O_2$ concentration distribution in the internal flow. Numerical analysis was done to check the distribution of the internal flow in the mixing quencher in terms of RMS values of the $H_2O_2$ concentration at the end of quencher. The concentration distribution of $H_2O_2$ at the end of is evaluated with respect to the different array of the nozzle pipes and the nozzle tip angles, and we also analyzed the turbulence formation and fluid mixing in the zone. The effect of the spray angle was evaluated with respect to the mixing efficiency in different flow directions. The optimized mixing quencher had the nozzle array at location of 0.3 m from the inlet duct surface and the spray angle is $15^{\circ}$ with the co-current flow. The RMS value of the $H_2O_2$ concentration at the end of the mixing quencher was 12.4%.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.30
no.3
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pp.239-248
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2017
According to the structure, solenoid valve can be categorized as spool valve or poppet valve. While various research on spool valve which has simple structure and fine susceptibility to contamination has been conducted, poppet valve which has less susceptibility to contamination and advantage in a long time operation still need much research because of its complicated structure. In order to design the poppet valve, various parameters such as the diameter of the poppet, the angle of the poppet, the diameter of the disk, the spring stiffness, the spring preload and flow path structure should be considered. Conventional studies on poppet valve usually take only one design parameters and did not much focused on the effect of the parameters on flow characteristics. In this paper, the change of the flow characteristics according to the design parameters of the poppet valve for 3/2Way solenoid valve is analyzed. The previous studies and the results of initial model analysis was referred for the selection of the design parameters. The effects of design parameters on maximum pressure, minimum pressure, and pressure drop was examined using analysis of means(ANOM).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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