This paper deals with dynamic analysis of Pipeline Inspection Gauge (PIG) flow control in natural gas pipelines. The dynamic behaviour of PIG depends on the pressure differential generated by injected gas flow behind the tail of the PIG and expelled gas flow in front of its nose. To analyze dynamic behaviour characteristics (e.g. gas flow, the PIG position and velocity) mathematical models are derived. Tow types of nonlinear hyperbolic partial differential equations are developed for unsteady flow analysis of the PIG driving and expelled gas. Also, a non-homogeneous differential equation for dynamic analysis of the PIG is given. The nonlinear equations are solved by method of characteristics (MOC) with a regular rectangular grid under appropriate initial and boundary conditions. Runge-Kutta method is used for solving the steady flow equations to get the initial flow values and for solving the dynamic equation of the PIG. The upstream and downstream regions are divided into a number of elements of equal length. The sampling time and distance are chosen under Courant-Friedrich-Lewy (CFL) restriction. Simulation is performed with a pipeline segment in the Korea gas corporation (KOGAS) low pressure system. Ueijungboo-Sangye line. The simulation results show that the derived mathematical models and the proposed computational scheme are effective for estimating the position and velocity of the PIG with a given operational condition of pipeline.
Lou, Wenjuan;Bai, Hang;Huang, Mingfeng;Duan, Zhiyong;Bian, Rong
Wind and Structures
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제31권2호
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pp.165-183
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2020
The first step of performance-based design for transmission lines is the determination of wind fields as well as wind loads, which are largely depending on local wind climate and the surrounding terrain. Wind fields in a mountainous area are very different with that in a flat terrain. This paper firstly investigated both mean and fluctuating wind characteristics of a typical mountainous wind field by wind tunnel tests and computational fluid dynamics (CFD). The speedup effects of mean wind and specific turbulence properties, i.e., turbulence intensity, power spectral density (PSD) and coherence function, are highlighted. Then a hybrid simulation framework for generating three dimensional (3D) wind velocity field in the mountainous area was proposed by combining the CFD and proper orthogonal decomposition (POD) method given the properties of the target turbulence field. Finally, a practical 220 kV transmission line was employed to demonstrate the effectiveness of the proposed wind field generation framework and its role in the performance-based design. It was found that the terrain-induce turbulence effects dominate the performance-based structural design of transmission lines running through the mountainous area.
본 논문은 고창 전력품질 실증시험장에서 실 계통 연계를 위해 시험 중인 1.5M급 풍력발전 시뮬레이터의 선로정수를 PSCAD/EMTDC를 이용하여 모의하고 선로정수에 따른 풍력발전시스템이 계통에 미치는 영향을 분석하는데 중점을 두었다. 현재 고창에 설치되어있는 전력품질 실증시험장은 22.9kV 급전선에 SSTS(Synchronous Static Transfer Switch)의 한쪽 스위치로 직접 연결되어있으며 다른 한 쪽은 전력계통에서 발생되는 다양한 형태의 이벤트를 발생시키는 SSHG(Sag Swell Harmonics Generator)를 통하여 연결되어있다. 전력품질 향상기기중 하나인 DVR(Dynamic Voltage Restorer)는 SSTS의 부하쪽으로 직렬로 연결되어있으며 delta-wye 변압기를 통해 정류기 부하와 APF(Active Power Filter), 그리고 순저항부하와 유도성부하가 연결되어 있고 또한 SSHG를 통하여 연결된 배전선에는 DSTATCOM(Distribution Static Compensator)가 병렬로 연결되어있다. 본 논문에서는 고창에 있는 풍력발전 시뮬레이터와 동일하게 PSCAD/EMTDC로 구성하였으며 선로정수를 모델링 하기 위해 선로모델을 10Km, 20Km, 30Km, 40Km,로 설정하여 선로정수에 따른 계통영향을 분석하여 풍력발전 시뮬레이터에서 모의가능 한 선로정수 값을 제시한다.
In general, the unidirectional power flow is normal in distribution feeders before activation of distributed power source such as PV. However, the interactive power flow is likely to occur in case of the power system under distributed generation. This interactive power flow can cause an unexpected effect on convectional protection coordination systems designed based only on the unidirectional power flow system. When the power line system encounters a problem, the interactive power flow can be a contributed current source and this makes the fault current bigger or smaller compared to the unidirectional case. The effect of interactive power flow is varied depending on the location of the point to ground fault, relative location of the PV, and connection method. Therefore it is important to analyse characteristics of fault current and interactive flow for various transformer connection and location of the PV. This paper proposes a method of improved protection coordination which can be adopted in the protective device for customers in distribution feeders interconnected with the PV. The proposed method is simulated and analysed using PSCAD/EMTDC under various conditions.
Effect of computational domain size in simulating of periodic obstacle flow has been investigated for the flow past tube banks. Reynolds number, defined by freestream velocity ($U_{\infty}$) and cylinder diameter (d), was fixed as 200, and center-to-center distance (P) as 1.5d. In-line square array and staggered square array were considered. Drag coefficient, lift coefficient and Strouhal number were calculated depending on domain size. Circular cylinders were implemented on a Cartesian grid system by using an immersed boundary method. Boundary condition is periodic in both streamwise and lateral directions. Previous studies in literature often use a square domain with a side length of P, which contains only one cylinder. However, this study reveals that the domain size is improper. Especially, RMS values of flow-induced forces are most sensitive to the domain size.
In some portions of nuclear piping systems, stratification phenomena may occur due to the density difference between hot and cold stream. When the temperature difference is large, the stratified flow under diverse operating conditions can produce high thermal stress, which leads to unanticipated piping integrity issues. The objectives of this research are to examine controvertible numerical factors such as model size, grid resolution, turbulent parameters, governing equation, inflow direction and pipe wall. Parametric three-dimensional computational fluid dynamics analyses were carried out to quantify effects of these parameters on the accuracy of temperature profiles in a typical nuclear piping with complex geometries. Then, as a key finding, it was recommended to use optimized mesh of real piping with the conjugated heat transfer condition for accurate thermal stratification analyses.
This study proposes an electric vehicle (EV) smart panel board and its control method on the basis of charging scheduling. The proposed system consists of batteries, a three-phase battery charger, three single-phase inverters, transfer switches for electric power distribution, and a controller. The three-phase battery charger usually charges the batteries at midnight when electric rates are cheap and in light load. When the electric power consumption of the EV standard chargers connected to one phase of the power line is relatively large or when a blackout occurs, the electric power stored in the battery is supplied by discharging through the inverters to the EV standard chargers. As a result, the value of peak load and the charging electric power quantity supplied from a utility grid are reduced, and the current unbalance is improved. The usefulness of the proposed system is confirmed through simulations, experiments, and case studies.
In recent years, discoloration defects, called as snail trail, have been observed at many crystalline photovoltaic modules after a period of time ranging from several months to several years after initial installation. It has been reported that this phenomenon doesn't impact on the performance of photovoltaic modules, but it can be detected through simple visual inspection. The origin and detailed mechanism for the formation have not been identified. In this study, non-destructive analysis by Raman spectroscopy has been carried out to investigate the origin of this phenomenon. In parallel, destructive analysis by scanning electron microscopt and transmission electron microscopy was also performed in order to confirm the results from non-destructive method. Through the extensive analysis, it was found that the main cause for discoloration is the formations of $Ag_2CO_3$ and $AgC_2H_3O_2$. Detailed mechanism for the formation of these particles was indentified through systematic studies.
This paper deals with dynamic behaviour analysis for pipeline inspection gauge (PIG) flow control in natural gas pipeline. The dynamic behaviour of the PIG is depending on the different Pressure between the rear and nose parts, which is generated by injected gas flow behind PIG's tail and expelled gas flow in front of its nose. To analyze the dynamic behaviour characteristics such as gas flow in pipeline, and the PIG's position and velocity, mathematical model is derived as two types of a nonlinear hyperbolic partial differential equation for unsteady flow analysis of the PIG driving and expelled gas, and nonhomogeneous differential equation for dynamic analysis of PIG. The nonlinear equation is solved by method of characteristics (MOC) with the regular rectangular grid under appropriate initial and boundary conditions. The Runge-Kuta method is used when we solve the steady flow equations to get initial flow values and the dynamic equation of PIG. The gas upstream and downstream of PIG are divided into a number of elements of equal length. The sampling time and distance are chosen under Courant-Friedrich-Lewy (CFL) restriction. The simulation is performed with a pipeline segment in the Korea Gas Corporation (KOGAS) low pressure system, Ueijungboo-Sangye line. The simulation results show us that the derived mathematical model and the proposed computational scheme are effective for estimating the position and velocity of PIG with different operational conditions of pipeline.
It is desirable to use the square grid analysis with the aid of the stereo vision and image processing techniques in order to automatically measure the surface-strain distribution over a stamped part. But this method has some inherent problems such as the difficulty in enhancement of bad images, the measurement error due to the digital image resolution and the limit of the area that can be measured at a time. Therefore, it is still hard to measure the strain distribution over the entire surface of a medium-or large-sized stamped part even by using an automated strain measurement system. In this study, several methods which enable to solve these problems considerably without losing accuracy and precision In measurement are suggested. The superposition of images that have different high-lightened or damaged part from each other gives much enhanced image. A new algorithm for constructing of the element connectivity from the line-thinned image helps recognize up to 1,000 elements. And the geometry assembling algorithm including the global error minimization makes it possible to measure a large specimen with reliability and efficiency.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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