가스상의 체적분율과 압력강하는 기액이상류에 대한 이해와 예측에 있어서 매우 중요한 인자이다. 또한 그것들은 산업용 대용량의 열교환시스템 및 선박에 설치되는 보일러 및 냉동시스템의 설계에 있어서 필수적인 항목이다. 따라서 본 논문에서는 파이프의 모든 경사각도에서 기액이상류 가스상의 체적분율과 압력손실을 예측할 수 있는 이론적 해석 방법을 제시한다. 여기서의 이론적 해석은 2유체 층상류 모델을 기초로 하고 있다. 또한 이론적 해석결과와 기존의 실험결과와 비교한 결과에 대해서도 제시한다.
The piston of a marine diesel engine works under severe conditions, including a combustion pressure of over 180 bar, high thermal load, and high speed. Therefore, the analyses of the fatigue strength, thermal load, clamping (bolting) system and lubrication performance are important in achieving a robust piston design. Designing the surface profile and the skirt ovality carefully is important to prevent severe wear and reduce frictional loss for engine efficiency. This study performs flexible multi-body dynamic and elasto-hydrodynamic (EHD) analyses using AVL/EXCITE/PU are performed to evaluate tribological characteristics. The numerical techniques employed to perform the EHD analysis are as follows: (1) averaged Reynolds equation considering the surface roughness; (2) Greenwood_Tripp model considering the solid_to_solid contact using the statistical values of the summit roughness; and (3) flow factor considering the surface topology. This study also compares two cases of skirt shapes with minimum oil film thickness, peak oil film pressure, asperity contact pressure, wear rate using the Archard model and friction power loss (i.e., frictional loss mean effective pressure (FMEP)). Accordingly, the study compares the calculated wear pattern with the field test result of the piston operating for 12,000h to verify the quantitative integrity of the numerical analysis. The results show that the selected profile and the piston skirt ovality reduce friction power loss and peak oil film pressure by 7% and 57%, respectively. They also increase the minimum oil film thickness by 34%.
대형 선박과 발전소 및 화학 공장 등을 구성하는 배관 및 계통은 다양한 구성요소들로 이루어져 있다. 밴드, 티, 급격 확대, 급격축소, 오리피스와 같은 이러한 구성요소들은 시스템 전체의 압력강하를 유발한다. 집중변수모델을 사용하여 구성요소들에 의한 압력손실은 계산할 시에는 압력손실계수인 k-factor가 제공되어야 한다. 일반적으로 많은 공학 분야에서 k-factor의 계산에 Idelchik 모델이 사용되어 왔다. 본 연구에서는 전산유체역학 해석을 통하여 압력손실계수를 계산하고 그 결과를 Idelchik이 제안한 압력손실계수와 비교하였다. 이는 복잡한 유동영역의 압력손실계수 계산에 전산유체역학 코드의 활용성을 검증하기 위함이다. 해석결과, 레이놀즈 응력 모델이 압력손실계수를 가장 잘 예측하고 있다. 전산유체역학을 통한 압력손실계수 평가는 사용된 난류모델에 영향을 받지만 압력손실계수를 잘 예측하고 있으므로 압력손실 계산에 전산유체역학 코드를 사용하는 것은 타당하다고 판단된다.
고분자전해질 연료전지(PEMFC)의 성능을 예측할 수 있는 empirical equation의 역할이 중요하게 대두되고 있다. 본 연구에서는 polarization curve에서 activation loss, ohmic loss, mass transfer loss 영역을 분리하였고, 현재까지 개발된 model 중 Kim의 model과 Hao의 model을 선정하여 각 영역의 fitting을 시행하였다. 온도, 압력, 산소 농도 및 막 두께를 운전변수로 설정하여 조건 변화에 대한 각 loss의 변화를 비교하였다. 기존 model은 전반적으로 좋은 fitting 정확도를 보였지만, 분리된 loss 영역에서는 부정확한 fitting 결과를 보이기도 하였다. 연료전지 성능 예측의 정확도를 개선하기 위하여 converge coefficient를 도입한 새로운 model을 제안하였다. 본 연구에서 제안한 model을 연료전지 성능 예측에 적용한 경우에 신뢰도 평가에서 개선된 결과를 얻을 수 있었다.
1D-numerical analysis of the network algorithm with the orifice equation for the relationship between pressure difference and flowrate has been mostly used to analyse leakage flow at the gap. In this study, a 3D-numerical method applying momentum loss model to the gap region in the computational domain is represented to reflect effectively the effect of leakage flow by determining the proportion of pressure difference to air passage velocity. While the 3D-numerical method is verified through the computation of the two compartments model, the numerical analysis of the stack effect in a building stairway is performed. As the temperature of air outside drops, the pressure in the upper stairway and leakage flowrate through the gap in the door rise. The change of gap area does not have an effect on pressure in the stairway for the analysis conditions.
A numerical investigation has been carried out for the flow characteristics after exchange of some filters from the original layer to the new low pressure loss layer with equal filtering efficiency. The solution domain includes upper plenum, filter layer, clean space, access panels, and lower plenum. The concept of the distributed pressure resistance was applied to describe the momentum loss in filter layer and access panels. The evolution of the flow field is simulated using the low Reynolds number k-.epsilon. over bar turbulent model and SIMPLE algorithm based on the finite volume method. As a result, after the exchange of filter layer the power requirement can be reduced by 8-9 percent. The results also demonstrate that the perpendicularity of the flow near access panels may become worse at new filter layer than origianl filter layer. But the situation can be recovered by adjusting the jopening ratio of access panels.
실제 발전소규모의 HDR 격납용기 실험에서 기존의 격납용기 해석모델에 많은 문제점들이 있다는 것이 밝혀졌는데, 그 중의 하나가 단기 (0∼2초) 압력 차이 계산이다. 격납용기의 각 구분방 사이의 압력차이는 질량 흐름율, 유체밀도, 마찰상실계수, 흐름면적비 등에 의존하는데, 각 요소가 압력 차이의 실험값과 계산값의 불일치에 어느 정도의 영향을 주는가는 정확하게 알려져 있지 않다 본 연구에서는 기존의 해석모델을 개선하기 위해 지금까지 상수로 간주되어 온 마찰상실계수를 압력과 압력차이 등의 함수로 제시되었다. COMPARE 코드로 수정된 모델을 사용하여 HDR 실험에 대한 압력과 압력차이가 계산되었는데 V.42 실험값에서는 측정치와 잘 맞고, V.43의 측정치 보다는 높게, V.44 실험값보다는 조금 낮은 결과를 보였다.
In this work, an aerothermodynamic calculation model for cooled axial flow turbine blades with trailing edge ejection is suggested and a mean line performance analysis of a turbine stage with nozzle cooling is carried out. A unique model regarding the interaction between coolant and main gas is proposed, while existing correlations are adopted to predict viscous loss and blade outflow angle. The interactions considered are the heat transfer from main gas to coolant and the temperature and pressure losses by the mixing of two streams due to the trailing edge coolant ejection. For a stator blade without ejection, trailing edge loss calculated by the trailing edge analysis is compared with that calculated by loss correlation. The effect of heat transfer effectiveness of coolant passage on the mixing loss is analyzed. For a model turbine stage with nozzle cooling, parametric analyses are carried out to investigate the effect of main design variables(coolant mass flow ratio, temperature and ejection area) on the stage performance.
Novel mechanisms for Energy Recovery Devices are proposed to diminish the pressure loss in the high-pressure reverse-osmosis system. In the beginning, the state-of-the-art in the design of Energy Recovery Devices is reviewed and the features of each model are investigated. The direct-coupled axial piston pump(APP) and axial piston motor(APM) showed 39% energy recovery at operating pressure of reverse osmosis desalination systems, 60 bar. Meanwhile, the developed PM2D model, in which APM pistons are arranged parallel to those of APP, is more compact and showed higher efficiency in a preliminary test. Loss-reduction mechanisms employing rod piston and double raw valve port are additionally proposed to enhance the efficiency and durability of the device.
The purpose of this paper is to increase the lamp efficacy by filling the optimal Nitrogen gas pressure in the outer enclosure of metal halide lamp. This study presents a new model of Langmuir in the outer enclosure of discharge lamp. In this paper, in the first place, the diameter of Langmuir sheath and the total gab loss were calculated. Secondly, the each gas loss was computed if the arbitrary gas pressure is filled, With the calculated data, flash over which affects the lamp efficacy, lamp life and color rendering was considered. In case of the established discharge lamp, the gab pressure has been filled by experience only roughly. The gas loss is converted into the radiation output. Therefore, the lamp efficacy is improved by reducing the gas loss.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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