Modeling and simulation of air humidification by hollow fiber membrane contactors are investigated in the current study. A computational fluid dynamic model was developed by solving the k-epsilon turbulence 2D Navier-Stokes equations as well as mass conservation equations for steady-state conditions in membrane contactors. Finite element method is used for the study of the air humidification under different operating conditions, with a focus on the humidity density, total mass transfer flux and velocity field. There has been good agreement between simulation results and experimental data obtained from literature. It is found that the enhancement of air stream decreases the outlet humidity from 0.392 to 0.340 (module 1) and from 0.467 to 0.337 (module 2). The results also indicated that there has been an increase in air velocity in the narrow space of shell side compared with air velocity wide space of shell side. Also, irregular arrangement has lower dead zones than regular arrangement which leads to higher water flux.
Thermal cracking is commonly modeled as plug flow reaction, neglecting the lateral gradients present. In this paper, 2-dimensional computational fluid dynamics including turbulence model and molecular reaction scheme are carried out. This simulation is solved by means of coupled implicit scheme for stable convergence of solution. The reactor is modeled as an isothermal tube, whose length is 1.2 m and radius is 0.01 m, respectively. At first, The radial profile of velocity and temperature at each point are predicted in its condition. Then the bulk temperature and conversion curve along the axial direction are compared with other published data to identify the reason why discussed variations of properties are important to product yield. Finally, defining a new non-dimensional number, Effect of interaction with turbulence, heat transfer and chemical reaction are discussed for design of thermal cracking furnace.
Recently, due to high oil prices and environmental pollution issues, interest of alternative energy development increases and the related research is widely conducted. Among those research activities the tidal stream power generation utilizes the tidal flow as its mechanical power resource and less depends on the environmental condition for installation and operation than other renewable energy resources. Therefore the amount of power generated is quite consistent and straightforward to predict. However, research on the tidal stream energy conversion turbine is rarely found. In the present study, two numerical methods were developed and compared for the open water Momentum Theory, which is widely used for wind turbines, was adopted. The moving reference frame method for Computational Fluid Dynamis solver were also used. Hybrid meshing was used for the complex geometry of turbines. The analysis results using each method were compared to figure out a better method for the performance prediction.
In this study, to gain the semi-solid alloy we employed the electromagnetic rotation by a induction motor of 3-phases and 2-poles for Al-7wt%Si alloy and observed the size of primary solid particle, distribution state of primary solid particle, the degree of sphericity, and fraction of primary solid for the evaluation of its results. The size of primary solid particle increases from $98{\mu}m$ to $118{\mu}m$ as solid fraction increases from 0.2 to 0.5. The degree of sphericity increased as the solid fraction increased. Solid particles obtained from the microstructures of isothermally held sample were coarsened and the degree of sphericity was enhanced as isothermal holding time increased. However, when the sample was stirred for more than 40min, solid particles merged together and liquid phase was entrapped within the cluster of solid particles. The size of primary solid particle was not changed significantly with the variation of input voltages by 160V over which solid particles began to merge together to be a large cluster of about $170{\mu}m$ at 180V. The standard deviation and the degree of sphericity were not changed significantly with the variation of input voltage.
In order to develop a compact evaporator, experiments that show characteristics of evaporating heat transfer and pressure drop in the helically coiled minichannel were performed in our previous research. This study was focused on the performance analysis of helically coiled heat exchangers with circular minichannels with an inner diameter=1.0 mm. The working fluid was R-22, and the properties of R-22 were estimated using the REFPROP program. Numerical simulation was performed to compare results with the experimental results of the helically coiled heat exchanger. As the heat transfer rate and pressure drop were calculated at the micro segment of the branch channels, the performance of the evaporator was evaluated. The following conclusions were obtained through the numerical simulations of the helically coiled heat exchanger. It showed good performance when the flow rate of each branch channels was suitable to heat load of air-side. The numerical simulation value agreed with experimental results within ${\pm}15%$. In this study, a numerical simulation program was developed to estimate the performance of a helically coiled evaporator. And, an optimum helically coiled minichannels evaporator was designed.
Park, Hyun-Jung;Kim, Ki-Sup;Suh, Sung_Bu;Park, Ill-Ryong
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.53
no.4
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pp.266-274
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2016
Many researchers have been trying to improve the propulsion efficiency of a propeller. In this study, the numerical analysis is carried out for the POW(Propeller Open Water test) performance of a propeller equipped with an energy saving device called PHVC(Propeller Hub Vortex Control). PHVC is aimed to control the propeller hub vortex behind the propeller so that the rotational kinetic energy loss can be reduced. The unsteady Reynolds Averaged Navier-Stokes(URANS) equations are assumed as the governing flow equations and are solved by using a commercial CFD(Computational Fluid Dynamics) software, where SST k-ω model is selected for turbulence closure. The computed characteristic values, thrust, torque and propulsion efficiency coefficients for the target propeller with and without PHVC and the local flows in the propeller wake region are validated by the model test results of KRISO LCT(Large Cavitation Tunnel). It is concluded from the present numerical results that CFD can be a good promising method in the assessment of the hydrodynamic performance of PHVC in the design stage.
The cubicle of high speed train is the equipment where the important train- operating equipments are concentrated, so it requires the higher safety and reliability than any other equipment. Recently, the power car cubicle of KTX-II is, basically similar to that of KTX-I and HSR350x in its size, but consequently, as more sophisticated ATP/ATC and other parts are added, the order company points out the problem of rising temperature in summer. Especially, the interpretation about the possibility of guaranteeing the minimum freezing performance becomes necessary, when Fan Tray is out of order. This paper presents the method of improving the freezing performance while minimizing the effect of dust, and the method of guaranteeing the present freezing performance by the best arrangement of Fan Tray, when Fan Tray is out of order. And as a method of verifying this, we would like to predict the pressure, speed of a running fluid and temperature distribution of cubicle through the flow analysis.
Centrifugal pumps consume considerable amount of energy in various industrial applications. Therefore, improvement of the efficiency of these machines has become a major challenge. Cavitation is a phenomenon which decreases the pump efficiency and even causes structural demage. Hence, the goal of this paper is to investigate the cavitation problem in the single-stage and double-stage centrifugal pumps. The Volume of Fraction (VOF) method has been used for the numerical simulations together with Rayliegh-Plesset model for the gas-liquid two-phase flow inside the pump. In order to capture the turbulent phenomena, the standard k-${\varepsilon}$ turbulence model has been adopted, and the simulations have been done as unsteady cases. In addition, the motion of the rotating parts has been simulated using Multi Reference Frame(MRF) method. The results are presented and compared in terms of hydraulic head and NPSH for both the single-stage and double-stage pumps. The H-Q curves show the effects of cavitation on decreasing the pumps performances.
Distribution basins are used widely in the water treatment process. Uniform distribution at the distribution basin is an important because it affect precipitation efficiency of sedimentation basin. Generally distribution basin has a free surface water and is consisted of a weir. Study result, when inflow of distribution basin is less, amount of overflow is much at the nearest weir from the inlet. But when inflow is much, amount of overflow is much at the far weir from the inlet. The difference of distribution amount at the pipe is affected by the curvature and length of the pipe. The magnitude of the effect is determined by the relative energy loss and the flow state of the distribution basin. Optimization of the response surface method for minimizing an amount of deviation of the distribution is a very useful technique to determine the optimal ratio of the valve opening.
Kim, Jae-Seong;Jo, Yong-Jun;Lee, Gyeong-Cheol;Lee, Bo-Yeong
Proceedings of the KWS Conference
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2007.11a
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pp.36-38
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2007
The instability of the arc in the $CO_2$ arc welding affects the quality of the weld in the automotive industry. This paper evaluates the effects of the arc stability in $CO_2$ arc welding with respect to vertical welding positions. In this experiment, galva-annealed steel sheets(CA) were used as specimens, and these materials were welded by adopting new Cold Metal Transfer (CMT) process. For each sample, fillet joint welding trials were carried out using the same conditions. Each part of welding joints was welded with vertical-up, vertical-down position at $45^{\circ},\;90^{\circ}\;and\;135^{\circ}$ degrees. A high speed camera and a welding signal monitoring system were used for monitoring fluid-flow phenomena in weld pools and frequency measurements, respectively. Through this study, the welding position were found to be key factors mainly to influence the arc stability in $CO_2$ welding moreover and that the arc stability in the vertical-up welding position was observed to be more stable than the vertical-down welding position below $90^{\circ}$.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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