Shin, Seung Chul;Lee, Gang Nam;Jung, Kwang Hyo;Park, Hyun Jung;Park, Il Ryong;Suh, Sung-bu
Journal of Ocean Engineering and Technology
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v.35
no.1
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pp.38-49
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2021
Slug flow is the most common multi-phase flow encountered in oil and gas industry. In this study, the hydrodynamic features of flow in pipes investigated numerically using computational fluid dynamic (CFD) simulations for the effect of slug flow on the vertical and bent pipeline. The compressible Reynold averaged Navier-Stokes (RANS) equation was used as the governing equation, with the volume of fluid (VOF) method to capture the outline of the bubble in a pipeline. The simulations were tested for the grid and time step convergence, and validated with the experimental and theoretical results for the main hydrodynamic characteristics of the Taylor bubble, i.e., bubble shape, terminal velocity of bubble, and the liquid film velocity. The slug flow was simulated with various air and water injection velocities in the pipeline. The simulations revealed the effect of slug flow as the pressure occurring in the wall of the pipeline. The peak pressure and pressure oscillations were observed, and those magnitudes and trends were compared with the change in air and water injection velocities. The mechanism of the peak pressures was studied in relation with the change in bubble length, and the maximum peak pressures were investigated for the different positions and velocities of the air and water in the pipeline. The pressure oscillations were investigated in comparison with the bubble length in the pipe and the oscillation was provided with the application of damping. The pressures were compared with the case of a bent pipe, and a 1.5 times higher pressures was observed due to the compression of the bubbles at the corner of the bent. These findings can be used as a basic data for further studies and designs on pipeline systems with multi-phase flow.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.18
no.1
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pp.131-138
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2010
Because real flow of engine exhaust is very hot and highly transient, it may cause thermal and inertial loads on catalyzed filters in DPF. Transient and detailed flow and thermal simulations are necessary in this field. To assess the importance of time dependent phenomena, typical cone-type configuration such as an underbody DPF is selected for steady and transient analysis. User defined functions of FLUENT by sinusoidal inlet velocities are written and integrated with main solver for realistic simulation. Also, 4-cylinder and 6-cylinder engines for 3,000 L class are considered for the dynamic exhaust effect of engine type. Key parameters to understanding of catalyst performance and durability issues such as flow uniformity index and peak velocity are investigated. Also, pressure drop for engine power are considered. From the simulation results for three different cases, proper approach is recommended.
Jo, Chul-Hee;Lee, Kang-Hee;Kim, Do-Youb;Goo, Chan-Hoe
Journal of Advanced Research in Ocean Engineering
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v.1
no.3
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pp.176-185
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2015
Recently, focus has been placed on ocean energy resources because environmental concerns regarding the exploitation of hydrocarbons are increasing. Tidal current power, one of the ocean energy resources, has great potential worldwide due to its high energy density. The flow velocity is the most crucial factor for the power estimation of TCP(Tidal Current Power) system since the kinetic energy of the flow is proportional to the cube of the flow speed. So sufficient inflow speed to generate electricity from the tidal current power is necessary. A duct system can accelerate the flow velocity, which could expand the applicable area of TCP systems to relatively lower velocity sites. The shapes of the inlet and outlet could affect the flow rate inside the duct. To investigate the performance of the duct, various ducts were preliminary designed considering the entire system that is single-point moored TCP system and a series of simulations were carried out using ANSYS-CFX v13.0 CFD software. This study introduces a ducted turbine system that can be moored to a seabed. A performance estimation and comparison of results with conventional tidal converters were summarized in this paper.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.28
no.9
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pp.1058-1065
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2004
In the present study, characteristics of steady state laminar flows of a straight duct connected to a 180$^{\circ}$ curved duct were examined in the entrance region through experimental and numerical analyses. For the analysis, the governing equations of laminar flows in the Cartesian coordinate system were applied. Flow characteristics such as velocity profiles, and secondary flows were investigated numerically and experimentally in a square cross-sectional straight duct by the PIV system and a CFD code(STAR CD). For the PIV measurement, working fluid produced from mosquito coils smoke. The experimental data were obtained at 9 points dividing the test sections by 400 mm. Experimental and numerical results can be summarized as follows. Critical Reynolds number, Recr which indicates transition from laminar steady flow to transition steady flow was 2,150. As Reynolds number, Re, was increased, dimensionless velocity profiles at the outer wall were increased due to the effect of the centrifugal force and the secondary flows. The intensity of a secondary flow became stronger at the inner wall rather than the outer wall regardless of Reynolds number.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.20
no.7
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pp.89-96
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2021
In this study, a mini hydro cyclone was designed and manufactured to achieve an inlet flow rate of 2 L/min in the experiment, which was conducted using alumina powder with a specific gravity of 3.97. This hydro cyclone was studied for using in steam and water analysis system (SWAS) of thermal power plant and was manufactured by 3D printing. Numerical analysis was performed with Solidworks Flow Simulation, utilizing the reynolds stress method (RSM) of fluid multiphase flow analysis models. Experimental and numerical analysis were performed under the three conditions of inlet velocity 2.0, 4.0, and 6.0 m/s. The separation efficiency was over 80% at all inlet velocity conditions. At the inlet velocity 4m/s, the separation efficiency was the best, and it was confirmed that the efficiency was more than 90%.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.16
no.1
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pp.118-123
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2017
It is well known that water jetting is now widely used in the advanced cutting processes of polymers, metals, glass, ceramics, and composite materials because of some advantages, such as heatless and non-contacting cutting different from the laser beam machining. In this paper, we proposed the simulation model of waterjet by lengths and the inner spiral structure of the nozzle. The simulation results show that the outlet velocity of the nozzle is faster than the inlet. Furthermore, we found rapid velocity reduction after passing through the outlet. The nozzle of diameter ${\phi}500$ and length 70mm, shows the optimal fluid width and velocity distribution. Also, the nozzle with inner spiral structure shows a Gaussian distribution of velocity and this model is almost twice as fast as the model without spiral structure, within the effective standoff distance (2.5 mm). In the future, when inserting abrasive material into the waterjet, we plan to analyze the fluid flow and the particle behavior through a simulation model.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.35
no.7
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pp.914-920
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2011
For a hydro turbine electricity generation system in river or bay, a venturi system could be applied to accelerate flow speed at the inlet of the turbine system in a flow field. In this study, a steady flow simulation was conducted to understand the effect of venturi system on the acceleration of current speed at the inlet of a hydro turbine system. According to the continuity equation, the flow speed is inversely proportional to the cross-section area in a conduit flow; however, it would be different in an open region because the venturi system would be an obstruction in the flow region. As the throat area is 1/5 of the inlet area of the venturi, the flow velocity is accelerated up to 2.1 times of the inlet velocity. It is understood that the venturi system placed in an open flow region gives resistance to the upcoming flow and disperses the flow energy around the venturi system. The result of the study should be very important information for an optimum design of a hydro turbine electricity generation system.
Proceedings of the Korean Society of Machine Tool Engineers Conference
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1999.10a
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pp.411-416
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1999
The measurement of unsteady flow rate is of vital importance to clarify and improve the dynamic characteristics in pipeline, hydraulic components and system. There is also demand for a real time flow sensor of ability to measure unsteady flow rate with high accuracy and fast response to realize feedback control of flow rate in fluid power systems. In this paper, we propose an approach for estimating unsteady flow rate through a pipeline and components under high pressure condition. In the method, unsteady flow rate is estimated by using hydraulic pipeline dynamics and the measured pressure values at two distant points along the pipeline. The distributed parameter model of hydraulic pipeline is applied with consideration of frequency dependent viscosity friction and unsteady velocity distribution at a cross section of a pipeline. By using the self-checking functions of the method, the validity is investigated by comparison with the measured and estimated pressure waveforms at the halfway section on the pipeline. The results show good agreement between the estimated flow rate waveforms and theroetical those under unsteady laminar flow conditions. the method proposed here is useful in estimating unsteady flow rate through an arbitray cross section in hydraulic pipeline and components without installing an instantaneous flowmeter.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2002.11b
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pp.80-85
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2002
A conveying fluid cantilever pipe system subjected to an uniformly distributed tangential follower force and three moving masses upon it constitute this vibrational system. The influences of the velocities of moving masses, the distance between two moving masses. and the uniformly distributed tangential follower force have been studied on the dynamic behavior of a cantilever pipe system by numerical mettled. The uniformly distributed tangential follower force is considered within its ciritical value of a cantilever pipe without moving masses, and three constant velocities and three constant distance between two moving masses are also chosen. When the moving masses exist on pipe, As the velocity of the moving mass and distributed tangental force increases, the deflection of cantilever pipe conveying fluid is decreased, respectively. Increasing of the velocity of fluid flow make the amplitude of cantilever pipe conveying fluid decrease. After the moving mass passed upon the pipe, the tip displacement of pipe is influenced by the potential energy of cantilever pipe.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.65
no.8
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pp.1376-1382
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2016
The discharge characteristics of inductively coupled $Ar/CH_4$ plasma were investigated by fluid simulation. The inductively coupled plasma source driven by 13.56 Mhz was prepared. Properties of $Ar/CH_4$ plasma source are investigated by fluid simulation including Navier-Stokes equations. The schematics diagram of inductively coupled plasma was designed as the two dimensional axial symmetry structure. Sixty six kinds of chemical reactions were used in plasma simulation. And the Lennard Jones parameter and the ion mobility for each ion were used in the calculations. Velocity magnitude, dynamic viscosity and kinetic viscosity were investigated by using the fluid equations. $Ar/CH_4$ plasma simulation results showed that the number of hydrocarbon radical is lowest at the vicinity of gas feeding line due to high flow velocity. When the input power density was supplied as $0.07W/cm^3$, CH radical density qualitatively follows the electron density distribution. On the other hand, central region of the chamber become deficient in CH3 radical due to high dissociation rate accompanied with high electron density.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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