This paper introduces modeling and simulation results for pipeline inspection gauge (PIG) with bypass flow control in natural gas pipeline. The dynamic behaviour of the PIG depends on the different pressure across its body and the bypass flow through it. The system dynamics includes: dynamics of driving gas flow behind the PIG, dynamics of expelled gas in front of the PIG, dynamics of bypass flow, and dynamics of the PIG. The bypass flow across the PIG is treated as incompressible flow with the assumption of its Mach number smaller than 0.45. The governing nonlinear hyperbolic partial differential equations for unsteady gas flows are solved by method of characteristics (MOC) with the regular rectangular grid under appropriate initial and boundary conditions. The Runge-Kuta method is used for solving the steady flow equations to get initial flow values and the dynamic equation of the PIG. 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. Simulation results show us that the derived mathematical model and the proposed computational scheme are effective for estimating the position and velocity of the PIG with bypass flow under given operational conditions of pipeline.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.47
no.2
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pp.188-195
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2010
Green water load is an important parameter to be considered in designing a modern ship or offshore structures like FPSO and FSRU. In this research, a numerical simulation method for green water phenomenon is introduced. The Navier-Stokes equations and the continuity equation are used as governing equations. The equations are calculated using Finite Difference Method(FDM) in rectangular staggered grid system. To increase the numerical accuracy near the body, the Cartesian cut cell method is employed. The nonlinear free-surface during green water incident is defined by Marker-density method. The green waters on a box in regular waves are simulated. The simulation results are compared with other experimental and computational results for verification. To check the applicability to moving ship, the green water of the ship which is towed by uniform force in regular wave, is simulated. The ship is set free to heave and to surge.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.4
no.1
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pp.9-15
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2006
For the accurate safety assessment of potential radioactive waste disposal site which is located in the crystalline rock it is important to simulate the mass transportation through engineered and natural barrier system precisely, characterized by porous and fractured media respectively. In this work the methods to construct discrete fracture network for the analysis of flow and mass transport through fractured-porous medium are described. The probability density function is adopted in generating fracture properties for the realistic representation of real fractured rock. In order to investigate the intersection between a porous and a fractured medium described by a 2 dimensional rectangular and a cuboid grid respectively, an additional imaginary fracture is adopted at the face of a porous medium intersected by a fracture. In order to construct large scale flow paths an effective method to find interconnected fractures and algorithms of swift detecting connectivities between fractures or porous medium and fractures are proposed. These methods are expected to contribute to the development of numerical program for the simulation of radioactive nuclide transport through fractured-porous medium from radioactive waste disposal site.
In this study, experimental and numerical methods were applied to observe sloshing impact phenomena. A two-dimensional rectangular tank filled with water and air was considered with a specific excitation condition that induced a hydrodynamic impact without an air pocket at the top corner of the tank. High-speed cameras and a pressure measurement system were synchronized, and a particle image velocimetry (PIV) technique was applied to measure the velocity field and corresponding pressure. The experimental condition was implemented in a numerical computation to solve incompressible two-phase flows using a Cartesian-grid method. The discretized solution was obtained using the finite difference and constraint-interpolation-profile (CIP) methods, which adopt a fractional step scheme for coupling the pressure and velocity. The tangent of the hyperbola for interface capturing (THINC) scheme was used with the weighed line interface calculation (WLIC) method to capture the interface between the air and water. The calculated impact pressures and velocity fields were compared with experimental data, and the relationship between the local velocity and pressure was investigated based on the computational results.
The Parameter Identification of 2-demensional estuarine model was carried out using new output ADI-FDM numerical semi-implicit schem transformed in boundary fitted(BF) - coordinate. The hydrodynamic equations which is coupled with the transport equations were used as basic equations in the model. Thompson's equations were used to transform governing equations into rectangular plane equations and his elliptic grid generation scheme was used to generate curvilinear grid system. in BF - coordinates. The parameters to be identified are friction coefficient and disperse coefficient embedded in the governing equations. The numerical output scheme is tidally averaged salinity model in BF - coordinates. The algorithm to optimize norm of error between observations and calculations is the influence coefficinet algorithm associated with least square criterion. The lumped model is conssidered in identification. This paper was concetrated on checking whether the new output scheme might be useful to identify parameters in estuarine salinity model or not. The proposed method was tested through experimental application with hypothetical simple model. The result of the test shows that the proposed method can be used for parameter identification in estuarine model.
Kim, Tae Woo;Yun, Hong Sik;Lee, Dong Ha;Kim, Gun Soo;Koh, Young Chang
Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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v.31
no.3
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pp.183-192
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2013
As a worldwide trend, the spatial information that is established by country, institution and purpose is integrated into the data with a single spatial reference to improve the data connectivity and usability. In this study, a new national single origin plane rectangular coordinate system was studied to efficiently respond to the changes in the spatial reference according to the introduction of a new national geodetic standard and to the demand of seamless data service in the spatial information sector. For this purpose, the Korean Peninsula was set as the projection region and the projection distortion in the projection region was analyzed. The projection parameters were defined to homogenize and minimize the projection distortion, and their standardization and registration on the international organizations were conducted. The study on the required optimal projection equation resulted in the Hooijberg projection equation and projection parameters (${\Phi}$, ${\lambda}$, K, N, E) resulted in $38^{\circ}N$ and $128^{\circ}E$ projection origin, and a scale factor of 0.99924. The proper false northing and easting were 700,000m N and 400,000m E, respectively, considering the introduction of country station index system.
A new computational program, which is based on the CIP/CCUP(Constraint Interpolation Profile/CIP Combined Unified Procedure) method, has been developed to numerically analyse sloshing phenomena dealt as multiphase-flow problems. For the convection terms of Navier-Stokes equations, the RCIP(Rational function CIP) method was adopted and the THINC-WLIC(Tangent of Hyperbola for Interface Capturing-Weighted Line Interface Calculation) method was used to capture the air/water interface. To validate the present numerical method, two-dimensional dam-breaking and sloshing problems in a rectangular tank were solved by the developed method in a stationary Cartesian grid system. In the case of sloshing problems, simulations by using a improved MPS(Moving Particle Simulation) method, which is named as PNU-MPS(Pusan National University-MPS), were also carried out. The computational results are compared with those of experiments and most of the comparisons are reasonably good.
Unsteady nonlinear wave motions on the free surface over a plane beach of constant slope are numerically simulated using a finite difference method in rectangular grid system. Two-dimensional Navier-Stokes equations and the continuity equation are used for the computations. Irregular leg lengths and stars are employed near the boundaries of body and free surface to satisfy the boundary conditions. Also, the free surface which consists of markers or segments is determined every time step with the satisfaction of kinematic and dynamic free surface conditions. Moreover, marker-density method is also adopted to allow plunging jets impinging on the free surface. The second-order Stokes wave theory and solitary wave theory are employed for the generation of waves on the inflow boundary. For the simulation of wave breaking phenomena, the computations are carried out with the plane beach of constant slope in surf zone. The results are compared with each other. The marker-density method is better then the hybrid method. Also they are compared with other existing experimental results. The Agreement between the experimental data and the computation results is good.
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.
Unsteady nonlinear wave motions on the free surface over a plane beach of constant slope are numerically simulated using a finite difference method in rectangular grid system. Two-dimensional Navier-Stokes equations and the continuity equation are used for the computations. Irregular leg lengths and stars are employed near the boundaries of body and free surface to satisfy the boundary conditions. Also, the free surface which consists of markers or segments is determined every time step with the satisfaction of kinematic and dynamic free surface conditions. Moreover, marker-density method is also adopted to allow plunging jets impinging on the free surface. The second-order Stokes wave theory is employed for the generation of waves on the inflow boundary. For the simulation of wave breaking phenomena, the computations are carried out with the plane beach of constant slope in surf zone. The results are compared with other existing experimental results. Agreement between the experimental data and the computation results is good.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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