The layout of the cathode flow field largely determines the net output power of the proton exchange membrane fuel cell (PEMFC). To make the normal mass transfer effect best, the longitudinal channel was waved based on four serpentine flow channels, and the effects of sag depth and longitudinal channel width on the output efficiency of the cell were explored. The results show that the wave channel design systematically enhances the forced convection between adjacent channels, which can prevent a large zone of oxygen starvation zone at the outlet of the channel. The increase of the normal velocity in the gas transmission process will inevitably induce a significant enhancement of the mass transfer effect and obtain a higher current density in the reaction zone. For the longitudinal channel width, it is found that increasing its size in the effective range can greatly reduce the channel pressure drop without reducing the output power, thereby improving the overall efficiency. When the sag depth and longitudinal channel width gradient are 0.6 mm and 0.2 mm respectively, PEMFC can obtain the best comprehensive performance.
Tidal waves and the fluctuation of current are studied by use of observed data on tidal level, flow velocity and river discharge in the estuarine region of the Nakdong River. Observed data on the tidal level at five stations are used to obtain the fluctuation of amplitude and phase of tides, and the change of the wave speed versus distance from the river mouth. Comnining these tidal data with the vertical distribution of horizontal velocity data, some characteristics of the periodic tidal flow are deduced: (1)Diminishing rates of the tidal amplitude ratio η / η$\_$0/ at high tide were 0.058η$\_$0H/ /Km at neap tides. The constant of phase change, K, was 0.035rad/km. (2)While proceeding landward, the shape of the tidal wave changes from symmetrical to asymmetrical. The traveling speed of the tidal wave crest was estimated to be 3.6∼5.2m/sec, while that of the tidal wave trough was 2.4∼ 3.5m/sec. (3)The flowing speed of the water varies periodically in accordance with the tidal period. The maximum speed of landward flow appeared approximately at two hours before the high tide, while that of seaward flow at two hours before the low tide. (4)The upstream boundary is deduced approximately to be 50km at spring tide and 44km at neap tide from the tidal velocity decreasing. the tidal influence area is estimated approximately to be 65km from the tidal amplitude damping.
Recent developments such as concern over global warming, depletion of fossil fuels and increase in energy demands by the increasing world population has eventually lead to mass production of electricity using renewable sources. Apart from wind and solar, ocean holds tremendous amount of untapped energy in forms such as geothermal vents, tides and waves. The current study looks at generating power using waves and the focus is on the primary energy conversion (first stage conversion) of incoming waves for different models. Observation of flow characteristics and the velocity in the augmentation channel as well as the front guide nozzle are presented in the paper. A numerical wave tank was used to simulate the waves and after obtaining the desired wave properties; the augmentation channel plus the front guide nozzle and rear chamber were integrated to the numerical wave tank. The waves in the numerical wave tank were generated by a piston type wave maker which was located at the wave tank inlet. The inlet which was modeled as a plate wall moved sinusoidally with the general function, x=asin$\omega$t The augmentation channel consisted of a front nozzle, rear nozzle and an internal fluid region representing the turbine housing. The analysis was performed using the commercial CFD code ANSYS-CFX.
Journal of Korea Society of Industrial Information Systems
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v.21
no.1
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pp.7-15
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2016
Ocean wave parameters are important for safety and efficiency of operation and routing of marine traffic. In this paper, by using X-band marine radar, we try to develop an effective algorithm for collecting ocean surface information such as current velocity, wave parameters. Specifically, by exploiting iterative refinement flow instead of using fixed control schemes, an effective algorithm is designed in such a way that it can not only compute efficiently the optimized current velocity but also introduce new cost function in an optimized way. Experimental results show that the proposed algorithm is very effective in retrieving the wave information compared to the conventional algorithms.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.11
no.1
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pp.530-541
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2019
To improve our current understanding of tsunami-like solitary waves interacting with a row of vertical slotted piles on a sloping beach, a 3D numerical wave tank based on the CFD tool $OpenFOAM^{(R)}$ was developed in this study. The Navier-Stokes equations were employed to solve the two-phase incompressible flow, combining with an improved VOF method to track the free surface and a LES model to resolve the turbulence. The numerical model was firstly validated by our laboratory measurements of wave, flow and dynamic pressure around both a row of piles and a single pile on a slope subjected to solitary waves. Subsequently, a series of numerical experiments were conducted to analyze the breaking wave force in view of varying incident wave heights, offshore water depths, spaces between adjacent piles and beach slopes. Finally, a slamming coefficient was discussed to account for the breaking wave force impacting on the piles.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers B
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v.50
no.7
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pp.331-337
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2001
With the increasing reliability of analysis schemes and the dramatically increased calculating speed, the computer simulation has become and indispensable process to predict the interruption capacity of circuit breakers. Generally, circuit breakers have to possess both the small current and large current interruption abilities and the circuit breaker designers need to evaluate its capacities to save the time and the expense. The analysis of small current and the large current interruption performances have been considered separately because the phenomena occurring in a interrupter are quite different. To analyze the dielectric recovery after large current interruption many physical phenomena such as heat transfer, convection and arc radiation, the nozzle ablation, the ionization of high temperature SF(sub)6 gas, the electric and themagnetic forces and so forth mush be considered. However, in the analysis of small current interruption performance only the cold gas flow analysis needs to be carried out because the capacitive current is to small that the influence from the current can be neglected. In this paper, an empirical equation which is obtained from a series of tests to estimate the dielectric recovery strength has been applied to a real circuit breaker. The results of analysis have been compared with the test results and the reliability has been investigated.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.3
no.1
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pp.74-85
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2002
The numerical experiment has been conducted to investigate the unsteady shock wave reflecting phenomena. The cell-vertex finite-volume, Roe's upwind flux difference splitting method with unstructured grid is implemented to solve unsteady Euler equations. The $4^{th}$-order Runge-Kutta method is applied for time integration. A linear reconstruction of the flux vector using the least-square method is applied to obtain the $2^{nd}$-order accuracy for the spatial derivatives. For a better resolution of the shock wave and slipline, the dynamic grid adaptation technique is adopted. The new concept of grid adaptation technique, which is much simpler than that of conventional techniques, is introduced for the current study. Three error indicators (divergence and curl of velocity, and gradient of density) are used for the grid adaptation procedure. Considering the quality of the solution and the numerical efficiency, the grid adaptation procedure was updated up to $2^{nd}$ level at every 20 time steps. For the convenience of comparison with other experimental and analytical results, the case of interaction between the straight incoming shock wave and a sharp wedge is simulated for various flow conditions. The numerical results show good agreement with other experimental and analytical results, in the shock wave reflecting structure, slipline, and the trajectory of the triple points. Some critical cases show disagreement with the analytical results, but these cases also have been proven to show hysteresis phenomena.
Coupled wave induced current modeling system(WIC) was developed from combining with the nearshore spectral wave model, SWAN, the wave induced force model, WIF, and the flow model, EFDC. The reasonable results were obtained from WIC modeling system. The ratio of the wave height calculated with respect to refraction and diffraction effects over submerged spherical shoal was occurred approximately 1~5 % errors compared to Goda(2000)'s result. The radiation stress suggested by Longuet-Higgins and Stewart(1960), the stresses due to rollers in breaking waves proposed by Dally and Osiecki(1994), and Kim(2004)'s new spreading approach instead of the previous lateral mixing approach were added to calculate wave induced force. The results of the WIC modeling system show good agreement with Nishimura et al.(1985)'s laboratory measurements and better than Kim(2004)'s 2 dimensional depth averaged numerical computations for a plane beach with detached breakwater. The present flow field computed agrees reasonably well with the measured flow field. The relative merit of WIF model in WIC modeling system is unconditional stable for time increment.
Lee, Dawoon;Chung, Wookeen;Shin, Sungryul;Bae, Ho Seuk
Geophysics and Geophysical Exploration
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v.20
no.4
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pp.199-206
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2017
Field data obtained from marine exploration are influenced by various environmental factors such as wind, waves, tidal current and flow velocity of a background medium. Most environmental factors except for the flow velocity are properly corrected in the data processing stage. In this study, the wave equation modeling considering flow velocity is used to generate observation data, and numerical experiments using the observation data were conducted to analyze the effect of flow velocity on waveform inversion. The numerical examples include the results with unrealistic flow velocities. In addition, an algorithm is suggested to numerically extract flow velocity for waveform inversion. The proposed algorithm was applied to the modified Marmousi2 model to obtain the results depending on the flow velocity. The effect of flow velocity on updated physical properties was verified by comparing the inversion results without considering flow velocity and those obtained from the proposed algorithm.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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