• Title/Summary/Keyword: Surge tank

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Numerical and experimental study on dynamic response of moored spar-type scale platform for floating offshore wind turbine

  • Choi, E.Y.;Cho, J.R.;Cho, Y.U.;Jeong, W.B.;Lee, S.B.;Hong, S.P.;Chun, H.H.
    • Structural Engineering and Mechanics
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    • v.54 no.5
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    • pp.909-922
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    • 2015
  • The dynamic response and the mooring line tension of a 1/75 scale model of spar-type platform for 2.5 MW floating offshore wind turbine subject to one-dimensional regular harmonic wave are investigated numerically and verified by experiment. The upper part of wind turbine which is composed of three rotor blades, hub and nacelle is modeled as a lumped mass the scale model and three mooring lines are pre-tensioned by means of linear springs. The coupled fluid-rigid body interaction is numerically simulated by a coupled FEM-cable dynamics code, while the experiment is performed in a wave tank with the specially-designed vision and data acquisition system. The time responses of surge, heave and pitch motions of the scale platform and the mooring line tensions are obtained numerically and the frequency domain-converted RAOs are compared with the experiment.

Experimental Study on Efficiency of Floating Vertical Axis Wind Turbine with Variable-Pitch (부유식 가변 피치형 수직축 풍력발전기의 발전효율에 관한 실험 연구)

  • Kim, Jae-Heui;Jo, Hyo-Jae;Hwang, Jae-Hyuk;Jang, Min-Suk;Lee, Byeong-Seong
    • Journal of Ocean Engineering and Technology
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    • v.32 no.3
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    • pp.202-207
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    • 2018
  • This paper presents the efficiency of a floating vertical axis wind turbine with variable-pitch. A model was designed to use the lift force and drag force for blades with various pitch angles. The blade's pitch angle is controlled by the stopper. To validate the efficiency of the wind turbine discussed in this paper, a model test was carried out through a single model efficiency experiment and wave tank experiment. The parameters of the single model efficiency experiment were the wind speed, electronic load, and pitch angle. The wave tank experiment was performed using the most efficient pitch angle from the results of the single model efficiency experiment. According to the results of the wave tank experiment, the surge and pitch motion of a structure slightly affect the efficiency of a wind turbine, but the heave motion has a large effect because the heights of the wind turbine and wind generator are almost the same.

An experimental study on the noise characteristics of impinging jets (충돌분류의 소음특성에 관한 실험적 연구)

  • 이동훈;김승덕;안진우;한희갑;권영필
    • Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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    • 1996.04a
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    • pp.246-252
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    • 1996
  • 본 연구는 아음속 충돌분류의 소음특성에 관한 연구로서 분류가 매끄러운 판(smooth plate)에 충돌 할 때 발생하는 충돌소음의 음압레벨, 지향성 그리고 음향파워 등을 구하기 위한 것이다. 연구방법은 Fig.1에서와 같이 노즐지름 d와 노즐과 평판과의 거리를 h라 할 때 노즐상류측에 있는 서지 탱크(surge tank)의 압력이 1.0atg에 도달한 상태에서 단계적으로 강하시키면서 h/d에 따른 충돌소음의 레벨을 측정하였다. 또한 탱크압력을 일정하게 유지시킨 상태에서 충돌소음의 지향성을 측정하고 음향파워를 계산하였다. 자유분류인 경우에도 같은 방법으로 측정하여 충돌음의 경우와 비교 고찰하였다.

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Fluid-structure interaction analysis of sloshing in an annular - sectored water pool subject to surge motion

  • Eswaran, M.;Goyal, P.;Reddy, G.R.;Singh, R.K.;Vaze, K.K.
    • Ocean Systems Engineering
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    • v.3 no.3
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    • pp.181-201
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    • 2013
  • The main objective of this work is to investigate the sloshing behavior in a baffled and unbaffled three dimensional annular-sectored water pool (i.e., tank) which is located at dome region of the primary containment. Initially two case studies were performed for validation. In these case studies, the theoretical and experimental results were compared with numerical results and good agreement was found. After the validation of present numerical procedure, an annular-sectored water pool has been taken for numerical investigation. One sector is taken for analysis from the eight sectored water pool. The free surface is captured by Volume of Fluid (VOF) technique and the fluid portion is solved by finite volume method while the structure portions are solved by finite element approach. Baffled and un-baffled cases were compared to show the reduction in wave height under excitation. The complex mechanical interaction between the fluid and pool wall deformation is simulated using a partitioned strong fluid-structure coupling.

Waterhammer Analysis for Low Head Irrigation Pipeline Systems (저압 농용 관수로 시스템의 수격압 해석)

  • 강민구
    • Magazine of the Korean Society of Agricultural Engineers
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    • v.41 no.5
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    • pp.77-85
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    • 1999
  • Irrigation pipeline systems have been recently adopted for irrigation purposes, which was thought to improve irrigation efficiencies. However, if hydraulic characteristics are not evaluated in designing , overpressure due to waterhammer may occur and result in serious problems. Therefore, in this study a model was formulated to simulate unsteady motion of water in a pipeline resulting from valve closure, the applicability of the model owas tested with fiedld data, and the results showed good agreement in maximum piezometric head. Also, simulated maximum piezometric head was compared with designed piezometric head computed by empirical method, and maximum piezometric head in a pipeline resulting from valve closure was simulated and analyzed with varing surge tank's position and diameter.

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Characteristics of Pressure-Drop Oscillations in a Boiling Channel (비등유로의 압력강하 요동특성)

  • Kim, B.J.;Shin, K.S.
    • Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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    • v.7 no.1
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    • pp.132-141
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    • 1995
  • Characteristics of pressure-drop oscillations(PDO) in a boiling channel were studied numerically and compared with experimental data. Effects of initial and boundary conditions on PDO were investigated in terms of oscillation period and amplitude. The period and amplitude of PDO increased with increasing of the compressible volume in the surge tank and the heat input. PDO occurred within the specific range of the fluid temperature, at which oscillation period and amplitude diminished rapidly with the increase of the fluid temperature. The increase of the loss coefficient in fluid supply line resulted in slightly longer oscillation period and larger amplitude. Numerical results showed good agreement with the experimental data.

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Experimental Investigation on the Pressure-Drop Instabilities in Boiling Channel (비등유로의 압력강하 불안정성에 대한 실험적 고찰)

  • Kim, B.J.;Shin, K.S.
    • Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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    • v.5 no.3
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    • pp.179-186
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    • 1993
  • The characteristics of pressure-drop oscillations(PDO) in boiling channel are studied experimentally. The effects of initial and boundary conditions on PDO are investigated in terms of oscillation period and amplitude. The period and amplitude of PDO are increased with the increase in the compressible volume in surge tank and heat input. However the amplitude of PDO is decreased with fluid temperature under low subcooling condition. Higher initial insurge flowrate resulted in almost invariant oscillation period but lower amplitude. At higher heat input the oscillation of heater wall temperature is significant, whose period is the same as that of pressure-drop instability.

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Studies on the Sources of Bacterial Contamination in U. H. T. Processed Milk (살균시유(殺菌市乳)의 세균오염원(細菌汚染源)에 관한 연구(硏究))

  • Kim, Jong Woo
    • Korean Journal of Agricultural Science
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    • v.7 no.2
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    • pp.103-108
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    • 1980
  • In order to elucidate the source of bacterial contamination during processing U. H. T. milk and to ensure its hygienic control, bacterial numbers were determined each step of the processes on the milks, water, tanks and pipe lines, and environments. The results obtained were as follows. 1. The viable numbers of mesophilic bacteria were $1.2{\sim}1.9{\times}10^7/ml$ of milk in the storage tank and in pipe line connected to the preheater. These were decreased to $7.0{\times}10cells{\sim}3.4{\times}10^2cells/ml$ after preheating and homogenization, and to $1.0{\times}10cells/ml$ after sterilization, then increased up to $1.2{\times}10^2cells/ml$ after packing. 2. The numbers of thermophilic bacteria were $5.0{\times}10cells{\sim}1.0{\times}10^2cells/ml$ of milk before preheating ; $3.0{\sim}5.0{\times}10cells/ml$ after homogenization ; none in the sterilizer and surge tank ; and $1.0{\sim}8.0{\times}10cells/ml$ after packing. 3. The levels of psychrophilic bacteria were $1.0{\sim}3.7{\times}10^6cells/ml$ of milk before preheating ; $1.0{\sim}4.0{\times}10cells/ml$ after homogenization ; $1.0{\times}10cells/ml$ after sterilization ; and $2.0{\times}10cells{\sim}2.5{\times}10^2cells/ml$ after packing. 4. No coliform bacteria were detected after sterilization, while the level before preheating was $2.1{\times}10^4cells{\sim}6.5{\times}10^5cells/ml$ of milk. 5. The level of mesophiles was $3.0{\times}10cells{\sim}7.4{\times}10^2cells$ in the environmental air, water supply, and unfilled packs and bottles ; that of thermophiles $1.0{\sim}3.0{\times}10cells$ in the air and water ; that of psychrophiles $1.0{\times}10cells{\sim}1.0{\times}10^2cells$ in the air, water, packs and bottles ; however no coliform was detected.

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Determination of the Size of Surge Tank with Partition (격벽을 갖는 조압수조의 크기 결정)

  • Kim, Kyoung Ho;Yang, Hai Ryong;Oh, Hyun Sik;Lee, Ho Jin
    • 한국방재학회:학술대회논문집
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    • 2011.02a
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    • pp.159-159
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    • 2011
  • 수자원 공급의 시 공간적 편차가 큰 우리나라에서는 수자원을 이용하기 위해서 다수의 댐을 건설하고 있다. 특히, 생활수준의 향상으로 용수 수요가 급증하였기 때문에 용수가 부족한 곳에는 광역상수도 사업 등을 통하여 용수를 공급하고 있다. 댐에서 용수가 공급되기까지의 과정은 일종의 관수로 흐름으로 생각할 수 있다. 관수로 내를 흐르는 유체가 갑자기 정지하게 되면, 유체 운동 에너지의 변화가 유발되고, 그로 인해 관내에 급격한 압력의 상승이 일어나게 된다. 반대로 정지하고 있던 유체가 빠른 속도로 흐르게 되면 압력 감소가 급격하게 발생한다. 이와 같이 유체 운동 상태의 급변에 의한 압력변화와 그에 따른 압력파가 음속의 속도로 상 하류로 전파되는 현상을 수격작용(waterhammer)이라 한다. 통상적으로 수격작용은 밸브 개폐 정도가 갑자기 바뀔 때, 펌프의 급격한 기동이나 정지 시, 터빈 내 전력소요가 갑자기 바뀔 때, 댐 수위의 갑작스런 변화, 펌프 임펠러의 진동, 물 수요의 급격한 변화 등에 의해 발생하며, 수격작용은 유체의 질량과 운동량 때문에 관 벽에 큰 힘을 가하게 되어 정상적인 동수압 보다 몇 배나 큰 압력을 발생시킴으로 관 자체는 물론 펌프, 밸브, 터빈 등 관 시설물을 파손시키거나 진동, 소음 등을 야기시킴으로 대규모 건물, 공장, 발전소 등을 설계할 경우 그에 대한 적절한 대책을 강구하여야 한다. 특히 댐에 연결된 저수지 또는 조정지로부터의 도수로가 압력수로이며 그 길이가 상당히 크면 수차가 급정지했을 경우 수격작용에 의해서 압력터널 내에 과도한 압력상승이 일어난다. 이 압력상승을 방지함과 함께 발전소 부하의 증감에 따라서 수량을 공급하거나, 흡수할 목적으로 압력도수로와 수압관과의 접합부에 자유수면이 있는 수조를 설치한다. 이것을 조압수조(surge tank)라 한다(최영박, 1979). 조압수조에서 부하의 급속한 차단에 의해서 수차로 유입될 수량이 차단되면 도수로 내로 흘러 들어온 물은 관성 때문에 수조 내의 수위를 상승시키고, 수조 수위가 어느 정도 이상으로 되어 저수지 수위 보다 상승하면 수조로의 유입이 정지하고 반대로 수조에서 저수지로 역류하여 수조수위는 하강한다. 즉, 조압수조는 도수로 내에 발생한 과도한 압력을 수조 내 수면의 승강운동을 이용하여 감소시키고 원래의 안정적인 수위로 회복시킨다. 본 연구에서는 수격작용에 대한 댐 안정성을 확보하는 수단 중의 하나인 조압수조에 대해 살펴보았다. 연구대상으로 용담댐을 선정하였다. 용담댐에 대한 기존의 검토결과 수직 갱의 지름이 5m 이상이면 조압수조의 동적안정조건을 만족 시키는 것으로 조사되었다. 댐의 설계홍수위인 EL. 265.5m를 기준으로 조압수조의 안정성을 감소시키지 않는 범위 내에서 조압수조 내 격벽 설치 유 무에 따른 수조의 최적 크기를 산정하였다. 산정결과를 분석한 결과 동일 조건에서 격벽을 설치한 경우가 격벽을 설치하지 않은 경우에 비해서 조압수조의 면적이 약 21% 감소하는 것으로 나타났다.

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Probability of System Failure of Pipe Network with Surge Tank regarding Unsteady Flow (조압수조가 설치된 상수관망의 부정류를 고려한 불능확률)

  • Kwon, Hyuk-Jae;Lee, Cheol-Eung;Choi, Han-Kuy
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2009.05a
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    • pp.651-655
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    • 2009
  • 본 연구에서는 컷 집합(cut set)개념과 파이프의 부정류를 위한 수치해석 결과를 이용하여 상수관망의 불능 확률을 정량적으로 산정하는 신뢰성 해석이 수행되었다. 특히 상수관망에서 중요한 운용형태의 하나인 밸브의 개폐효과에 따른 효과를 통하여 불능확률이 산정되었다. 먼저 부정류 수치해석을 위해서 작은 상수관망을 만들고 여러 가지 시나리오를 재현하였다. 이때 부정류 해석을 위해서 특성선법(the method of characteristics)모형이 사용되었다. 밸브의 개폐에 따라서 여러 가지 형태의 부정류가 발생되고 발생된 부정류를 상수관망의 불능확률을 크게 증가시킨다. 상수관망에서 컷 집합을 추출하여 기준지점에 배출유량(demand)가 도달하지 못할 확률을 불능확률로 규정하여 정량적으로 산정한다. 이를 위해서 컷 집합의 총 유량을 시간에 따라 평균하여 COV를 불능확률 산정에 이용한다. 부정류로 인한 파이프 유량의 변동이 심할수록 COV는 증가하고 결국은 컷 집합의 불능확률은 증가하게 된다. 그리고 똑같은 상수관망에 에너지 감쇠장치인 조압수조가 설치되어 부정류 압력파(pressure wave)를 크게 감소시켰을 때 불능확률을 비교하였다. 조압수조와 같은 압력감쇠장치가 상수관망의 부정류 효과와 불능확률을 크게 저감시키는 것을 알 수 있었다. 또한 신뢰성 해석 결과로부터 부정류가 불능확률을 급격히 증가시킨다는 것을 확인하였다. 따라서 부정류 효과를 고려한 신뢰성 해석은 상수관망의 운용, 관리, 감독, 그리고 설계와 계획을 위해서 필수적이라 할 수 있다.

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