The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.61
no.3
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pp.413-421
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2012
This paper proposes the design and implementation of fluid flow generation system by using polypropylene(PP) water capture, which harvests electric energy from the kinetic energy of tidal current or water flow and drives the desired load, and applies it to the discharge drain of Hadong thermal power plant. This experimental system is composed of water captures, driving wheel, gear trains, 10[kW] synchronous generator, and three phase rectifying circuit which drives lamp load for test. The proposed water capturing system which is composed of water captures, rope and driving wheel, rotates as caterpillar according to water flow. This system is very easy to manufacture and more economical than another type of tidal current turbines such as conventional propeller and helical type. Also, we estimated the available fluid flow energy that can be extracted from the cooling water in discharge drain based on drain's cross-sectional area. Therefore, this paper confirms the validity of proposed fluid flow generation system with water captures and the possibility of its application for renewable energy generation in discharge drain of thermal power plant, from the obtained performance characteristic of this energy conversion system.
Shitsi, Edward;Debrah, Seth Kofi;Chabi, Silas;Arthur, Emmanuel Maurice;Baidoo, Isaac Kwasi
Nuclear Engineering and Technology
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v.54
no.3
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pp.842-848
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2022
Parametric studies of heat transfer and fluid flow are very important research of interest because the design and operation of fluid flow and heat transfer systems are guided by these parametric studies. The safety of the system operation and system optimization can be determined by decreasing or increasing particular fluid flow and heat transfer parameter while keeping other parameters constant. The parameters that can be varied in order to determine safe and optimized system include system pressure, mass flow rate, heat flux and coolant inlet temperature among other parameters. The fluid flow and heat transfer systems can also be enhanced by the presence of or without the presence of particular effects including gravity effect among others. The advanced Generation IV reactors to be deployed for large electricity production, have proven to be more thermally efficient (approximately 45% thermal efficiency) than the current light water reactors with a thermal efficiency of approximately 33 ℃. SCWR is one of the Generation IV reactors intended for electricity generation. High Performance Light Water Reactor (HPLWR) is a SCWR type which is under consideration in this study. One-eighth of a proposed fuel assembly design for HPLWR consisting of 7 fuel/rod bundles with 9 coolant sub-channels was the geometry considered in this study to examine the effects of system pressure and mass flow rate on wall and fluid temperatures. Gravity effect on wall and fluid temperatures were also examined on this one-eighth fuel assembly geometry. Computational Fluid Dynamics (CFD) code, STAR-CCM+, was used to obtain the results of the numerical simulations. Based on the parametric analysis carried out, sub-channel 4 performed better in terms of heat transfer because temperatures predicted in sub-channel 9 (corner subchannel) were higher than the ones obtained in sub-channel 4 (central sub-channel). The influence of system mass flow rate, pressure and gravity seem similar in both sub-channels 4 and 9 with temperature distributions higher in sub-channel 9 than in sub-channel 4. In most of the cases considered, temperature distributions (for both fluid and wall) obtained at 25 MPa are higher than those obtained at 23 MPa, temperature distributions obtained at 601.2 kg/h are higher than those obtained at 561.2 kg/h, and temperature distributions obtained without gravity effect are higher than those obtained with gravity effect. The results show that effects of system pressure, mass flowrate and gravity on fluid flow and heat transfer are significant and therefore parametric studies need to be performed to determine safe and optimum operating conditions of fluid flow and heat transfer systems.
Kim Y.J.;Yun J.H.;Ryou Y.S.;Kang G.C.;Paek Y.;Kang Y.K.
Agricultural and Biosystems Engineering
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v.6
no.1
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pp.22-26
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2005
A wind-heat generation system was developed and the system consisted of an electric motor, a heat generation drum, a heat exchanger, two circulation pumps and a water storage tank. The heat generation drum is an essential element determining performance of the system. Frictional heat was generated by rotation of a rotor in the drum filled with a working fluid, and the heat stored in the fluid was used to increase water temperature through the heat exchanger. Effects of some factors such as rotor shape, kind and amount of working fluid, rotor rpm and water flow rate in the heat exchanger, affecting the system performance were investigated. Amounts of heat generated were varied, ranging from 126,000 to 32,760 kJ/hr, depending on combination of the factors. Statistical analysis using GLM procedure revealed that the most influential factor to decide the system performance was amount of the fluid in the drum. Experiments showed that the faster the speed of the rotor, the greater heat was obtained. The greatest efficiency of the heat generation system, electric power consumption rate vs gained heat amount of water, was about 70%. Though the heat amount was not enough for plant bed heating of a 0.1-ha greenhouse, the system would be promising if some supplementary heat source such as air- water heat pump is added.
Thermalhydraulic reactor simulation of tomorrow will require a new generation of codes combining at least three scales, the CFD scale in open medium, the component scale and the system scale. DNS will be used as a support for modelling more macroscopic models. NEPTUNE is such a new generation multi-scale platform developed jointly by CEA-DEN and EDF-R&D and also supported by IRSN and FRAMATOME-ANP. The major steps towards the next generation lie in new physical models and improved numerical methods. This paper presents the advances obtained so far in physical modelling for each scale. Macroscopic models of system and component scales include multi-field modelling, transport of interfacial area, and turbulence modelling. Two-phase CFD or CMFD was first applied to boiling bubbly flow for departure from nucleate boiling investigations and to stratified flow for pressurised thermal shock investigations. The main challenges of the project are presented, some selected results are shown for each scale, and the perspectives for future are also drawn. Direct Numerical Simulation tools with Interface Tracking Techniques are also developed for even smaller scale investigations leading to a better understanding of basic physical processes and allowing the development of closure relations for macroscopic and CFD models.
An interactive mode of grid generation system has been developed for a Navier-Stokes design procedure of axial flow compressors. The present grid generator adopts the multiblock H-grid structure, which simplifies the creation of computational grids about complex turbomachinery geometries and facilitate the manipulation of multiple grid blocks for multirow flow fields. The numerical algorithm adopts the combination of the algebraic and elliptic method to create the internal grids efficiently and quickly. The system consists of four separated modules, which are linked together with a common graphical user interface. The system input is made of the results of the preliminary design. The final grids generated from each module of the system are used as the preprocessor for the performance prediction of the two-or three-dimensional flow simulation inside the blade passage. Application to the blade design of the LP compressor was demonstrated to be very reliable and practical in support of design activities. This customized system are coupled strongly with the design procedure of the turbomachinery cascades using the Navier-Stokes technique.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.7
no.8
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pp.150-159
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1999
Exhaust system is composed of several parts. Among, them , design of muffler system strongly influences on engine efficiency and noise reduction. So , through comprehension of flow characteristics inside muffler is necessary . In this study , three-dimensional steady and unsteady compressible flow analysis was performed to understand the flow characteristics, pressure loss and amplitude variation of pulsating pressure. The computational grid generation was carried out using commercial preprocessor ICEM CFD/CAE. And the three-dimensional fluid motion inside the muffler was analyzed by STAR-CD, the computational fluid dynamics code. RNG k-$\varepsilon$ tubulence model was applied to consider the complexity of the geometry and fluid motion. The steady and unsteady flow field inside muffler such as velocity distribution, pulsating pressure and pressure loss was examined. In case of unsteady state analysis, velocity of inlet region was converted from measured pulsating pressure. Experimental measurement of pressure and temperature was carried out to provide the boundary and initial condition for computational study under three engine operating conditions. As a result of this study, we could identify the flow characteristics inside the muffler and obtain the pressure loss, amplitude variation of pulsating exhaust gas.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.35
no.7
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pp.914-920
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2011
For a hydro turbine electricity generation system in river or bay, a venturi system could be applied to accelerate flow speed at the inlet of the turbine system in a flow field. In this study, a steady flow simulation was conducted to understand the effect of venturi system on the acceleration of current speed at the inlet of a hydro turbine system. According to the continuity equation, the flow speed is inversely proportional to the cross-section area in a conduit flow; however, it would be different in an open region because the venturi system would be an obstruction in the flow region. As the throat area is 1/5 of the inlet area of the venturi, the flow velocity is accelerated up to 2.1 times of the inlet velocity. It is understood that the venturi system placed in an open flow region gives resistance to the upcoming flow and disperses the flow energy around the venturi system. The result of the study should be very important information for an optimum design of a hydro turbine electricity generation system.
Clean and renewable energy technologies using ocean energy give us non-polluting alternatives to fossil and nuclear-fueled power plants to meet establishment of countermeasures against the global warming and growing demand for electrical energy. Among the ocean energy resources, wave power takes a growing interest because of its enormous amount of potential energy in the world. Therefore, various types of wave power conversion system to capture the energy of ocean waves have been developed. However, suitable turbine type is not normalized yet because of relatively low efficiency of the turbine systems. The purpose of this study is to investigate the internal flow and performance characteristics of a cross-flow type hydro turbine, which will be built in a caisson for wave power generation. Numerical simulation using a commercial CFD code is conducted to clarify the effects of the turbine rotation speed and flow rate variation on the turbine characteristics. The results show that the output power of the cross-flow type hydro turbine with symmetric nozzle shape is obtained mainly from Stage 2. Turbine inlet configuration should be designed to obtain large amount of flow rate because the static pressure and absolute tangential velocity are influenced considerably by inlet flow rate.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2006.05a
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pp.147-152
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2006
This paper presents the dynamic characteristics of MR impact damper for vehicle collision system. Various types of mechanism have been proposed for reduce transmitted force to vehicle chassis and finally protect occupants from injury. In the case of frontal collision, the bumper make main role of isolation material for collision attenuation. In this study, proposed bumper system composed of MR impact damper and structures. The MR impact damper is to adopted MR fluid which has reversible properties with applied magnetic field. MR fluid operates under flow mode with Bingham flow and bellows is used for generation of fluid flow. Mathematical model of MR impact damper incorporated with MR fluid is established. Field dependent damping force is investigated with time and frequency domain. The MR impact damper is then incorporated with vehicle crash system. The governing equation of motion of vehicle model is formulated considering occupant model. Dynamic characteristics of vehicle collision system investigated with computer simulation.
Jo, Hyeon-Hak;Lee, Sang-Ho;Jang, Bong-Jae;Song, Ju-Yeong
Journal of the Korean Applied Science and Technology
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v.27
no.1
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pp.61-69
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2010
This study is focused on the modeling of two phase fluid flow system in the electrode of hydrogen gas generator. The characteristics of hydrogen gas generation was studied in view of efficiency of hydrogen gas generation rate and a tendency of gas flow through the riv of electrode. Since the flow rate of generated gas is the most crucial in determining the efficiency of hydrogen gas generator, we adopted the commercial analytical program of COMSOL $Multiphysics^{TM}$ to calculate the theoretical flow rate of hydrogen gas from the outlet of gas generator.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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