This paper aims to compare three collocation point methods associated with the odd order stochastic response surface method (SRSM) in a systematical and quantitative way. The SRSM with the Hermite polynomial chaos is briefly introduced first. Then, three collocation point methods, namely the point method, the root method and the without origin method underlying the odd order SRSMs are highlighted. Three examples are presented to demonstrate the accuracy and efficiency of the three methods. The results indicate that the condition that the Hermite polynomial information matrix evaluated at the collocation points has a full rank should be satisfied to yield reliability results with a sufficient accuracy. The point method and the without origin method are much more efficient than the root method, especially for the reliability problems involving a large number of random variables or requiring complex finite element analysis. The without origin method can also produce sufficiently accurate reliability results in comparison with the point and root methods. Therefore, the origin often used as a collocation point is not absolutely necessary. The odd order SRSMs with the point method and the without origin method are recommended for the reliability analysis due to their computational accuracy and efficiency. The order of SRSM has a significant influence on the results associated with the three collocation point methods. For normal random variables, the SRSM with an order equaling or exceeding the order of a performance function can produce reliability results with a sufficient accuracy. The order of SRSM should significantly exceed the order of the performance function involving strongly non-normal random variables.
An attempt was made to enhance anaerobic treatment efficiency by adopting the anaerobic sequencing batch reactor(ASBR) process at a thermophilic temperature. Operational characteristics of the ASBR process were studied using laboratory scale reactors and concentrated organic wastewater composed of soluble starch and essential nutrients. Effects of fill to react ratio (F/R) were examined in the Phase I experiment, where the equivalent hydraulic retention time(HRT) was maintained at 5 days with the influent COD of 10g/L. A continuous stirred tank reactor(CSTR) was operated in parallel as a reference. Treatment efficiency was higher for the ASBRs because of continuous accumulation of volatile suspended solids(VSS) compared to the CSTR. However, the rate of gas production and organic removal per unit VSS in the ASBRs was much lower than the CSTR. This was caused by reduced methane fermentation due to accumulation of volatile acids(VA), especially for the case of low F/R, during the fill period. When the F/R was high, maximum VA was low and the VA decreased in short period. Consequently, more stable operation was possible with higher F/R. Effects of hydraulic loading rate on the efficiency was studied in the Phase II experiment, where the organic loading rate was elevated to 3333mg/L-d with the F/R of 0.12. Reduction of organic removal along with rapid increase of VA was observed and the stability of reaction was seriously impaired, when the influent COD was doubled. However, operation of the ASBR was quite stable, when the hydraulic loading rate was doubled and a cycle time was adjusted to 12 hour. It is essential to avoid rapid accumulation of VA during the fill period in order to maintain operational stability of the ASBR.
To guarantee the disinfection ability in clearwell, a value of CT is considered where C[mg/l] is disinfectant residual at the exit of clearwell and T[min] means $T_{10}$, the contact time when 10% of tracer is out of clearwell after introducing the tracer at the inlet. To meet a CT value required, increasing the C value is not recommended because high C value can increase potential of producing disinfection by product like THMs. Increasing the hydraulic efficiency surrogated by $T_{10}$ is thus an option widely recommended. Right now, it is widely adopted estimating $T_{10}$ considering LW ratio only due to the suggestions of previous researches. The authors think however there are other factors to consider including shape, flow rate, configuration of inlet and outlet, and the existence of intra basin. This study is initiated to closely look at the effects of two factor on hydraulic efficiency. The factors are shape and inlet flow velocity, i.e., inflow. For that, computational fluid dynamics (CFD) model is developed and pilot test is also carried out. The results show that at a L/W ratio, disinfection ability is overestimated with larger length in shape and higher inlet flow velocity. This suggests that in determining $T_{10}$, the shapes of clearwell and inlet flow velocity should also be considered as well as L/W ratio.
Anaerobic digestion is a naturally occuring microbial process involving the decomposition of organic materials such as livestock manure. This study explores the effect of the operating conditions, HRT (Hydraulic Retention Time) and feeding frequency on treatment efficiency for digestion of pig slurry, which has been one of most difficult organic waste for proper treatment in livestock production industry in Korea at the present time. The pilot-scale CSTR of 5 m3 in volume was designed. manufactured, and operated at the temperature of 35$\pm$1$^{\circ}C$. The digester was designed to hydraulically stir for complete mixing and to supply heat from the water bath to maintain mesophilic temperature. The HRT of the digester for Test 1 and Test 2, and Test 3 was set for 17 days and 13 days respectively and pig slurry was fed once a day with 300$\ell$ each for Test 1 and Test 3, while twice with 150$\ell$each for Test 2. Test 2 showed better performance by increase of 4% in VS removal efficiency and 5% in biogas production rate. This is mainly attributed to smaller temperature drop by feeding frequently with half amount, which eventually led to lesser impact on anaerobic mocrobes in the digester. Test 2 maintained optimum pH 7.8 which uplifted the activaton of sulfur-reduction bacteria, alkalinity of around 4,000mg/$\ell$, VA of over 3,000mg/$\ell$ for whole period of experiment. Further research may require to provide the practical operation strategy of anaerobic treatment system for treatment of pig slurry.
Bent-axis piston pump have been commonly used in hydraulic systems because of high pressure level, best efficiency, low shear force on pistons and low operating costs. The other side, they have a few demerits like that they have the relatively high number of moving parts and more discharge pressure ripples. Especially, the discharge pressure ripples bring about vibrations and noises in hydraulic system components such as connecting pipes and control valves, so that these deteriorate the stability and accuracy of the systems. Therefore, the hydraulic systems having the bent-axis piston pump require the methods to reduce the discharge pressure ripples. So, the purpose of this paper is to reduce the discharge pressure ripples by the phase interference of pressure wave and to develope the analysis model of the pumps to predict the discharge pressure ripples. In this paper, the analysis model of the bent-axis piston pump was developed using the AMESim software, and the reliability of that was verified by the comparison with the experimental results. The hydraulic pipeline with a parallel line was used as the method to generate the phase interference of pressure wave. the dynamics characteristics of the hydraulic pipeline with a parallel line were analyzed by a transfer matrix method. the usefulness of the phase interference of pressure wave was investigated through the experiment and simulation. The results from the experiment and simulation said that the phase interference of pressure wave by the hydraulic pipeline with a parallel line could reduce the discharge pressure wave of the pump well. The analysis model of the bent-axis piston pump developed in this paper and the method of the phase interference by the hydraulic pipeline with a parallel line are expected to be helpful to achieve the design of the pump and to reduce the discharge pressure wave of the pump effectively.
본 연구의 목적은 국내 하천 복원의 자연친화적인 설계를 위한 무독성 호안공법의 수리적 안정성을 검토하는 것이다. 최근 들어 공학적 효율 위주의 치수 기능만을 위한 하천관리 정책에서 벗어나 하천의 환경적 기능의 개선을 위한 생태하천 복원사업이 이루어지고 있다. 그러나 신규 호안공법에 대한 부적절한 수리학적 설계기준이 자주 홍수기 경제적 손실을 유발하고 있다. 사석 및 블록의 안정성에 관한 연구는 크게 하천에서 제방, 하상보호, 세굴방지 등의 목적과 바다에서 호안 또는 방조제의 축조에 따라 투하하는 사석의 안정성에 기초를 둔 연구가 대부분이며 경험식으로 이루어져 있다. 본 연구에서는 최고 유속 3.5 m/s인 고속수로를 제작하여 수리실험을 수행하였으며, 무독성 접착제를 이용한 블록공법에 대한 다양한 조건의 수리실험을 통해서 수리적 안정성을 위한 호안블록의 한계유속을 구하였다.
The purpose of this study was to investigate the effects of the hydraulic retention time (HRT) and organic loading rate (OLR) on microbial characteristics and treatment efficiency in sewage treatment using aerated submerged biological filter (ASBF) reactor. This reactor combines biodegradation of organic substrates by fixed biomass with a physical separation of biomass by filtration in a single reactor. Both simulated wastewater and domestic wastewater were used as feed solutions. The experimental conditions were a temperature of 17 to $27^{\circ}C$, a hydraulic retention time of 1 to 9hr, an organic loading rate of 0.47 to $3.84kg\;BOD/m^3{\cdot}day$ in ASBF reactor. This equipment could obtain a stable effluent quality in spite of high variation of influent loading rate. Total biomass concentration. biofilm thickness and biofilm mass increased an exponential function according to the increasing OLR. The relationships between water content and biofilm density were in inverse proportion. The percentage of backwash water to influent flow was almost 9%. The separation efficiency of biomass was the percentage of 91 to 92 in ASBF reactor. The sludge production rates in feed solutions of simulated wastewater and domestic wastewater were 0.14~0.26 kg VSS/kg BODrem, 0.43~0.48 kg VSS/kg BODrem, respectively.
The study were conducted in order to investigate the effect of operating parameters including the internal recycle (nitrification return) rates, hydraulic retention times (HRTs) and temperature when using a cilium media method. The first experiment was for evaluating the effect of HRT (12 hr, 10 hr, 8 hr, 6 hr, 4 hr). The second experiment was for analyzing effect of internal recycle rate (100%, 200%, 300%, 400%). As a result of the first experiment, BOD was removed to 97~98% for 6~8 hr HRT. Effluent water quality was not significantly influenced with HRT within that range. However the nitrogen removal was sensitive to HRT. T-P removal efficiency was invariable at various HRTs. The average BOD removal efficiency was about 97% in spite of change of internal recycle rate while T-N removal efficiency was increased at the internal recycle rate of 100~200%, but invariable at the internal recycle rate of 200~300%.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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제10권3호
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pp.218-226
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2017
Severe radial thrust under off-design operating conditions can be a harmful factor for centrifugal pumps. In the present work, effects of geometry of a double volute casing on the hydrodynamic performance of a centrifugal pump have been investigated focusing on off-design conditions. Three-dimensional steady Reynolds-averaged Navier-Stokes analysis was carried out by using shear stress transport turbulence model. Numerical results for the hydrodynamic performance of the centrifugal pump were validated compared with experimental data. The hydraulic efficiency and radial thrust coefficient were used as performance parameters to evaluate the hydrodynamic characteristics of the centrifugal pump. The cross-sectional area ratio of the volute casing, the expansion coefficient of the rib structure, the distance between the rib starting point and volute entrance, and radius and width of the volute entrance, and length of the rib structure, were selected as geometric parameters. Results of the parametric study show that the performance parameters are significantly affected by the geometric variables and operating conditions. Optimal configurations of the double volute casing based on the design of experiments technique show outstanding performance in terms of the efficiency and radial thrust coefficient.
전기분해를 이용한 해수의 암모니아성 질소 및 대장균 제거에 효과적이었다. 암모니아의 제거효율은 전류의 세기가 클수록, 반응 시간이 길수록, 극판간격이 좁을수록 증가하였다. 해수내 250/100 m\ell$의 대장균은 모든 실험 조건에서 검출되지 않아, 살균 목적으로 전기분해가 매우 효과적이었다. 암모니아의 제거 효율은 잔류 염소의 농도에 따라 증가하였다. 암모니아의 제거 효율과 잔류 염소와의 관계는 다음과 같다.$NH_4^+-N(%)=4cdotlog[Residual\;chlorine(mg/\ell)+28(r=0.892)$
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[게시일 2004년 10월 1일]
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