Special Issue of the Society of Naval Architects of Korea
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2015.09a
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pp.50-55
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2015
Application of newly conceptualized Anti-Splash Devices designed for COT vent pipes were studied on a P/V valve located on the upper deck of an oil carrier vessel. Anti-Splash devices are used in the shipbuilding industry in order to avoid oil overflow and spray accidents caused by excess pressure and vacuum condition in the cargo oil tanks. These conditions are caused by the transverse and longitudinal sloshing forces that arise from ship motion during sea voyages. The main issue with existing Anti-Splash device model is flux at the outlet of the Anti-Splash Device, and so, new conceptual models for the Anti-Splash device were developed and compared to existing Anti-Splash device model using CFD analysis. Transient analysis was used to capture the flow and velocity of each model and a comparative analysis was performed between old and new-concept models. This data was used to determine the optimal design parameters in order to develop an optimized Anti-Splash Device. A Factory acceptance test was performed on the new-concept models in order to verify the performance and efficiency against their design requirements and other criterion. The final step performed was to apply the optimized Anti-Splash Device models for COT vent pipes to an actual vessel and verify performance through a seawater cargo operation during a sea voyage as per the ship owner's request. The patent for the aforementioned device was obtained by the Korean Intellectual property Office dated Dec. 18th,2014.
We carried out performance analysis of Sodium-Water Reaction Pressure Relief System of Prototype Generation-IV Sodium-Cooled Fast Reactor. We analyzed transient-dynamic behavior of fluids inside the steam generator to vent into a sodium dump tank or a water dump tank when tubes in the steam generator were broken to cause a large-water-leak accident. Accordingly, we preliminarily evaluated design requirements of our system. Our results showed that sodium in the shell side of the steam generator and in Intermediate Heat Transport System was completely vented within 50 s and feed water in the tube side of the steam generator was completely vented within 2.5 s. It was analyzed that pressure of the tube side of the steam generator was higher than pressure of the shell side of the steam generator, which showed that sodium in the shell side did not flow into the tube side. Our results are expected to be used as basis information to performance analysis of Sodium-Water Reaction Pressure Relief System of Prototype Generation-IV Sodium-Cooled Fast Reactor.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.23
no.3
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pp.58-66
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2019
In this study, the start-up characteristics of a staged combustion engine were analyzed numerically based on relational equation modeling of the entire engine components. The start-up characteristics were extensively analyzed considering the transient period of the total engine system from the start-up sequence till the steady-state of the engine. The performance characteristics of the engine components such as RPM of engine power-pack, chamber pressure and O/F ratio of pre-burner, and mass flow of propellants in the start-up period were investigated. Furthermore, the calculated engine data were compared satisfactorily with the experimental data. Through the comparison of data, successful validation of present engine start-up analysis has been obtained.
To obtain the dynamic characteristics of reactor secondary circuit under transient conditions, the system analysis program was developed in this study, where dynamic models of secondary circuit were established. The heat transfer process and the mechanical energy transfer process are modularized. Models of main equipment were built, including main turbine, condenser, steam pipe and feedwater system. The established models were verified by design value. The simulation of the secondary circuit system was conducted based on the verified models. The system response and characteristics were investigated based on the parameter transients under emergency shutdown and overload. Various operating conditions like turbine emergency shutdown and overspeed, condenser high water level, ejector failures were studied. The secondary circuit system ensures sufficient design margin to withstand the pressure and flow fluctuations. The adjustment of exhaust valve group could maintain the system pressure within a safe range, at the expense of steam quality. The condenser could rapidly take out most heat to avoid overpressure.
Purpose: Cervicogenic headache (CGH) is pain referred to the head/ face from the structures in vicinity of upper cervical spinal nerves via trigeminocervical pathway. Ponticulus Posticus (PP) and Elongated Styloid Process (ESP) are anatomical structures that cause compression of vasculature present around upper cervical nerve plexus. Recently, computational fluid dynamics (CFD) has shown to play an essential role in identification of these high-pressure zones in the brain. The aim of this research is to study the association of ESP and PP in patients with CGH and to develop a hypothesis by CFD to analyse vertebrobasilar insufficiency as a contributing factor in occurrence of CGH. Methods: Retrospective analysis of 4500 full skull CBCT scans was done for the presence of partial or complete PP and length of Styloid Process (SP). Research was divided into two phases; In first Preliminary Phase, 150 scans that showed the presence of PP and ESP were analysed, and only 134 patients gave consent to fill the questionnaire containing 96 question items pertaining to symptoms associated with CGH. In the second phase, simulation of Vertebral and Carotid Artery was done using Fluent 14.5 Software and by CFD, pressure distribution on arteries was obtained that helped to identify high pressure regions. Results: Both PP and ESP showed a statistically significant association with CGH (p<0.001). By CFD analysis, both steady and transient phases of simulation showed drop in pressure due to constriction of internal carotid and vertebral artery by ESP and PP respectively and were found to decrease the volume of blood reaching the brain, 0.12 /0.13 mL and 0.06 mL respectively. Conclusions: Our analysis proves ESP and PP as contributing factors towards CGH. Hence for proper diagnosis and management of headache disorders, clinicians should have adequate knowledge about these anatomical structures and their resulting clinical symptoms.
Zhou, Xiafeng;Zhong, Changming;Li, Zhongchun;Li, Fu
Nuclear Engineering and Technology
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v.54
no.1
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pp.49-60
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2022
Motivated by the high-resolution properties of high-order Weighted Essentially Non-Oscillatory (WENO) and flux limiter (FL) for steep-gradient problems and the robust convergence of Jacobian-free Newton-Krylov (JFNK) methods for nonlinear systems, the preconditioned JFNK fully implicit high-order WENO and FL schemes are proposed to solve the transient two-phase two-fluid models. Specially, the second-order fully-implicit BDF2 is used for the temporal operator and then the third-order WENO schemes and various flux limiters can be adopted to discrete the spatial operator. For the sake of the generalization of the finite-difference-based preconditioning acceleration methods and the excellent convergence to solve the complicated and various operational conditions, the random vector instead of the initial condition is skillfully chosen as the solving variables to obtain better sparsity pattern or more positions of non-zero elements in this paper. Finally, the WENO_JFNK and FL_JFNK codes are developed and then the two-phase steep-gradient problem, phase appearance/disappearance problem, U-tube problem and linear advection problem are tested to analyze the convergence, computational cost and efficiency in detailed. Numerical results show that WENO_JFNK and FL_JFNK can significantly reduce numerical diffusion and obtain better solutions than traditional methods. WENO_JFNK gives more stable and accurate solutions than FL_JFNK for the test problems and the proposed finite-difference-based preconditioning acceleration methods based on the random vector can significantly improve the convergence speed and efficiency.
The Korean nuclear industry had developed the SPACE (Safety and Performance Analysis Code for nuclear power plants) code, which adopts a two-fluid, three-field model that is comprised of gas, continuous liquid and droplet fields and has the capability to simulate three-dimensional models. According to the revised law by the Nuclear Safety and Security Commission (NSSC) in Korea, the multiple failure accidents that must be considered for the accident management plan of a nuclear power plant was determined based on the lessons learned from the Fukushima accident. Generally, to improve the reliability of the calculation results of a safety analysis code, verification is required for the separate and integral effect experiments. Therefore, the goal of this work is to verify the calculation capability of the SPACE code for multiple failure accidents. For this purpose, an experiment was conducted to simulate a Control Element Drive Mechanism (CEDM) break with a safety injection failure using the ATLAS test facility, which is operated by Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI). This experiment focused on the comparison between the experiment results and code calculation results to verify the performance of the SPACE code. The results of the overall system transient response using the SPACE code showed similar trends with the experimental results for parameters such as the system pressure, mass flow rate, and collapsed water level in component. In conclusion, it can be concluded that the SPACE code has sufficient capability to simulate a CEDM break with a safety injection failure accident.
Seon Oh YU;Kyung Won LEE;Kyung Lok BAEK;Manwoong KIM
Transactions of the Korean Society of Pressure Vessels and Piping
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v.17
no.1
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pp.18-27
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2021
This study aims to develop an improved evaluation technology for assessing CANDU-6 safety. For this purpose, the multiple steam generator tube rupture (mSGTR) followed by an unmitigated station blackout (SBO) in a CANDU-6 plant was selected as a hypothetical event scenario and the analysis model to evaluate the plant responses was envisioned into the MARS-KS input model. The model includes logic models for controlling the pressure and inventory of the primary heat transport system (PHTS) decreasing due to the u-tubes' rupture, as well as the main features of PHTS with a simplified model for the horizontal fuel channels, the secondary heat transport system including the shell side of steam generators, feedwater and main steam line, and moderator system. A steady state condition was successfully achieved to confirm the stable convergence of the key parameters. Until the turbine trip, the fuel channels were adequately cooled by forced circulation of coolant and supply of main feedwater. However, due to the continuous reduction of PHTS pressure and inventory, the reactor and turbine were shut down and the thermal-hydraulic behaviors between intact and broken loops got asymmetric. Furthermore, as the conditions of low-flow coolant and high void fraction in the broken loop persisted, leading to degradation of decay heat removal, it was evaluated that the peak cladding temperature (PCT) exceeded the limit criteria for ensuring nuclear fuel integrity. This study is expected to provide the technical bases to the accident management strategy for transient conditions with multiple events.
Ning Tang;Chun-dong Hu;Yuan-lai Xie;Jiang-long Wei;Zhi-Wei Cui;Jun-Wei Xie;Zhuo Pan;Yao Jiang
Nuclear Engineering and Technology
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v.54
no.11
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pp.4134-4145
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2022
The collimator is one of the high-heat-flux components used to avoid a series of vacuum and thermal problems. In this paper, the heat load distribution throughout the collimator is first calculated through experimental data, and a transient thermodynamic simulation analysis of the original model is carried out. The error of the pipe outlet temperature between the simulated and experimental values is 1.632%, indicating that the simulation result is reliable. Second, the model is optimized to improve the heat transfer performance of the collimator, including the contact mode between the pipe and the flange, the pipe material and the addition of a twisted tape in the pipe. It is concluded that the convective heat transfer coefficient of the optimized model is increased by 15.381% and the maximum wall temperature is reduced by 16.415%; thus, the heat transfer capacity of the optimized model is effectively improved. Third, to adapt the long-pulse steady-state operation of the experimental advanced superconducting Tokamak (EAST) in the future, steady-state simulations of the original and optimized collimators are carried out. The results show that the maximum temperature of the optimized model is reduced by 37.864% compared with that of the original model. The optimized model was changed as little as possible to obtain a better heat exchange structure on the premise of ensuring the consumption of the same mass flow rate of water so that the collimator can adapt to operational environments with higher heat fluxes and long pulses in the future. These research methods also provide a reference for the future design of components under high-energy and long-pulse operational conditions.
Shallow failures of slopes in weathered soils are caused by infiltration caused by prolonged rainfall. These failures are mainly triggered by the deepening of the wetting band accompanied by a decrease in suction induced by the water infiltration. In this paper, hysteresis on soil-water characteristic curve (SWCC) of granite and gneiss weathered soils is investigated using transient flow analysis respectively. Each case was subjected to artificial rainfall intensities and time duration depending on the laboratory-based drying and wetting processes. The results show that the unsaturated seepage on weathered slopes are very much affected by the initial suction of soils and unsaturated permeability of the soils. In addition, a granite weathered soil has a lower air-entry value, residual matric suction, and wetting front suction and less hysteresis loop than a gneiss weathered soil.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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