Secondary flows have a huge impact on losses generation in modern low pressure gas turbines (LPTs). At design point, the interaction of the blade profile with the end-wall boundary layer is responsible for up to 40% of total losses. Therefore, predicting accurately the end-wall flow field in a LPT is extremely important in the industrial design phase. Since the inlet boundary layer profile is one of the factors which most affects the evolution of secondary flows, the first main objective of the present work is to investigate the impact of two different inlet conditions on the end-wall flow field of the T106A, a well known LPT cascade. The first condition, labeled in the paper as C1, is represented by uniform conditions at the inlet plane and the second, C2, by a flow characterized by a defined inlet boundary layer profile. The code used for the simulations is based on the Discontinuous Galerkin (DG) formulation and solves the Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) equations coupled with the Spalart Allmaras turbulence model. Secondly, this work aims at estimating the influence of viscosity and turbulence on the T106A end-wall flow field. In order to do so, RANS results are compared with those obtained from an inviscid simulation with a prescribed inlet total pressure profile, which mimics a boundary layer. A comparison between C1 and C2 results highlights an influence of secondary flows on the flow field up to a significant distance from the end-wall. In particular, the C2 end-wall flow field appears to be characterized by greater over turning and under turning angles and higher total pressure losses. Furthermore, the C2 simulated flow field shows good agreement with experimental and numerical data available in literature. The C2 and inviscid Euler computed flow fields, although globally comparable, present evident differences. The cascade passage simulated with inviscid flow is mainly dominated by a single large and homogeneous vortex structure, less stretched in the spanwise direction and closer to the end-wall than vortical structures computed by compressible flow simulation. It is reasonable, then, asserting that for the chosen test case a great part of the secondary flows details is strongly dependent on viscous phenomena and turbulence.
Kim, Jeong-Ho;Kim, Seung-Wook;Kim, Hong-Taek;Hwang, Jeong-Soon
Journal of the Korean Geotechnical Society
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v.22
no.7
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pp.73-83
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2006
The behaviour characteristics of Granular Compaction Pile (GCP) are mainly governed by the lateral confining pressure mobilized in the soft soil matrix to restrain the bulging failure of the granular compaction pile. The GCP method is most effective in soft soil with undrained shear strength ranging $15{\sim}50kPa$. However, the efficiency of this method reduces the more compressible soil conditions, which does not provide sufficient lateral confinement. In the present study, the GCP method reinforced with uniformly graded permeable concrete is suggested for the extension of application to the soft ground. Also, large triaxial compression tests are conducted on composite-reinforced soil samples for verification of availability of the suggested method and the settlement estimation method of the reinforced GCP is proposed. Furthermore, for the verification of the proposed method, predicted settlements by the proposed method are compared with results of 3-dimensional numerical analyses. In addition, parametric studies are performed together with detailed analyses of relevant design parameters.
Recently a concept of pile-tip enlarged PHC pile (Ext-PHC pile), for use in the auger-drilled construction method, has been developed and is being implemented in practice. A series of field axial load tests on both PHC and Ext-PHC piles were conducted at an experimental site. In addition, a parametric study on a number of influencing factors was made using a validated finite element model. The field axial load tests indicated an enhanced load-settlement characteristics for the Ext-PHC piles compared with the PHC piles, giving approximately 50% increase in the end bearing capacity. Also found in the results of the parametric study was that the increase in the end bearing capacity of Ext-PHC piles slightly varies with the mechanical properties of supporting ground as well as pile length, in the range of 1.25 to 1.4 time that of PHC. Overall, the results of the field tests as well as the numerical study confirmed that the end bearing capacity of PHC pile can be improved by the concept of.Ext-PHC pile.
The supervised learning-based deep-learning seismic inversion techniques have demonstrated successful performance in synthetic data examples targeting small-scale areas. The supervised learning-based deep-learning seismic inversion uses time-domain wavefields as input and subsurface velocity models as output. Because the time-domain wavefields contain various types of wave information, the data size is considerably large. Therefore, research applying supervised learning-based deep-learning seismic inversion trained with a significant amount of field-scale data has not yet been conducted. In this study, we predict subsurface velocity models using Laplace-domain wavefields as input instead of time-domain wavefields to apply a supervised learning-based deep-learning seismic inversion technique to field-scale data. Using Laplace-domain wavefields instead of time-domain wavefields significantly reduces the size of the input data, thereby accelerating the neural network training, although the resolution of the results is reduced. Additionally, a large grid interval can be used to efficiently predict the velocity model of the field data size, and the results obtained can be used as the initial model for subsequent inversions. The neural network is trained using only synthetic data by generating a massive synthetic velocity model and Laplace-domain wavefields of the same size as the field-scale data. In addition, we adopt a towed-streamer acquisition geometry to simulate a marine seismic survey. Testing the trained network on numerical examples using the test data and a benchmark model yielded appropriate background velocity models.
Sungjun Jung;Byeongwon Park;Jaehwan Jung;Seunghoon Oh;Jongchun Park
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.29
no.2
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pp.248-253
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2023
Most offshore platforms utilize chain mooring systems for position keeping. However, information regarding related design modification processes is scarce in literature. This study focuses on the floating liquefied natural gas (LNG) bunkering terminal (FLBT) as the target of shore platform and analyzes the corresponding initial mooring design and model tests via numerical simulations. Subsequently, based on the modified design conditions, a new mooring system design is proposed. Adjusting the main direction of the mooring line bundle according to the dominant environmental direction is found to significantly reduce the mooring design load. Even turret-moored offshore platforms are exposed to beam sea conditions, leading to high mooring tension due to motions in beam sea conditions. Collinear environmental conditions cannot be considered as design conditions. Mooring design loads occur under complex conditions of wind, waves, and currents in different environmental directions. Therefore, it is essential appropriately assign the roll damping coefficients during mooring analysis because the roll has a significant effect on mooring tension.
The present study investigates the non-linear soil-pile interaction using three-dimensional (3D) non-linear finite element models. The numerical models were validated by using the results of extensive pile load and shaking table tests. The pile performance in liquefiable and non-liquefiable soil has been studied by analyzing the liquefaction ratio, pile lateral displacement (LD), pile bending moment (BM), and frictional resistance (FR) results. The pile models have been developed for the different ground conditions. The study reveals that the results obtained during the pile load test and shaking cycles have good agreement with the predicted pile and soil response. The soil density, peak ground acceleration (PGA), slenderness ratio (L/D), and soil condition (i.e., dry and saturated) are considered during modeling. Four ground motions are used for the non-linear time history analyses. Consequently, design charts are proposed depended on the analysis results to be used for design practice. Eleven models have been used to validate the capability of these charts to capture the soil-pile response under different seismic intensities. The results of the present study demonstrate that L/D ratio slightly affects the lateral displacement when compared with other parameters. Also, it has been observed that the increasing in PGA and decreasing L/D decreases the excess pore water pressure ratio; i.e., increasing PGA from 0.1 g to 0.82 g of loose sand model, decrease the liquefaction ratio by about 50%, and increasing L/D from 15 to 75 of the similar models (under Kobe earthquake), increase this ratio by about 30%. This study reveals that the lateral displacement increases nonlinearly under both dry and saturated conditions as the PGA increases. Similarly, it is observed that the BM increases under both dry and saturated states as the L/D ratio increases. Regarding the acceleration histories, the pile BM was reduced by reducing the acceleration intensity. Hence, the pile BM decreased to about 31% when the applied ground motion switched from Kobe (PGA=0.82 g) to Ali Algharbi (PGA=0.10 g). This study reveals that the soil conditions affect the relationship pattern between the FR and the PGA. Also, this research could be helpful in understanding the threat of earthquakes in different ground characteristics.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.28
no.5A
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pp.699-707
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2008
For most structural evaluation of bridge integrity, it is very important to measure the geometric profile, which is a major factor representing the global behavior of civil structures, especially bridges. In the past, because of the lack of appropriate methods to measure the deflection profile of bridges on site, the measurement of deflection has been restricted to just a few discrete points along the bridge, and the measuring points have been limited to the locations installed with displacement transducers. Thus, some methods for predicting the static deflection by using fiber optic strain sensors has been applied to simply supported bridges. In this study, a method of estimating the static deflection profile by using strains measured from suspension bridges was proposed. Based on the classical deflection theory of suspension bridges, an equation of deflection profile was derived and applied to obtain the actual deflection profile on Namhae suspension bridge. Field load tests were carried out to measure strains from FBG strain sensors attached inside the stiffening girder of the bridge. The predicted deflection profiles were compared with both precise surveying data and numerical analysis results. Thus, it is found that the equation of predicting the deflection profiles proposed in this study could be applicable to suspension bridges and the FBG strain sensors could be reliable on acquiring the strain data from bridges on site.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.28
no.5B
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pp.547-558
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2008
With the advent of super cargo ship due to the explosive increase in the amount of cargo shipped via seas, some mega ports are under construction in South Korea, to accommodate the super cargo ship, and some of them already enter their final phase. To sustain the harbor tranquility, mega ports usually comprise huge vertical type breakwaters which are intrinsically vulnerable to the attack of long waves. In this rationale, we present the chamber type breakwater with a circular curtain wall - Eco-breaker 2, to alleviate the reflection of long waves and numerically investigate the hydraulic characteristics of Eco-breaker 2. As a wave driver, we use the Navier-Stokes eq., the most robust wave driver, using SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) and LES (Large Eddy Simulation). For the verification of numerical results, we also carried out hydraulic model test. It is shown that Eco-breaker 2 can effectively alleviate the reflection of long waves with its inherited large organized eddies encompassing the water chamber and some region off the curtain wall of varying size. It is also shown that the scope and strength of large organized eddies strongly depends on the incident wave period, and the reflection coefficient can be lowered to 0.18 by tuning the size of water chamber such that resident time at the chamber is just short of the half period of incident waves. Based on these results, we present the specification of Eco-breaker 2 to boost its use on the development of water environment friendly harbor worldwide.
Park, Min-Seok;Jo, Byung-Wan;Lee, Jungwhee;Kim, Sungkon
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.28
no.6A
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pp.799-808
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2008
The analysis of vehicular loads reflecting the domestic traffic circumstances is necessary for the development of adequate design live load models in the analysis and design of cable-supported bridges or the development of fatigue load models to predict the remaining lifespan of the bridges. This study intends to develop an ANN(artificial neural network)-based Bridge WIM system and Influence line-based Bridge WIM system for obtaining information concerning the loads conditions of vehicles crossing bridge structures by exploiting the signals measured by strain gauges installed at the bottom surface of the bridge superstructure. This study relies on experimental data corresponding to the travelling of hundreds of random vehicles rather than on theoretical data generated through numerical simulations to secure data sets for the training and test of the ANN. In addition, data acquired from 3 types of vehicles weighed statically at measurement station and then crossing the bridge repeatedly are also exploited to examine the accuracy of the trained ANN. The results obtained through the proposed ANN-based analysis method, the influence line analysis method considering the local behavior of the bridge are compared for an example cable-stayed bridge. In view of the results related to the cable-stayed bridge, the cross beam ANN analysis method appears to provide more remarkable load analysis results than the cross beam influence line method.
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.12
no.4
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pp.295-306
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2010
Contrary to an intact rock, the jointed rock mass shows strain-dependent deformation characteristics (elastic modulus and damping ratio). The maximum elastic modulus of a rock mass can be obtained from an elastic wave-based exploration in a small strain level and applied to seismic analyses. However, the assessment and application of the non-linear characteristics of rock masses in a small to medium strain level ($10^{-4}{\sim}0.5%$) have not been carried out yet. A non-linear dynamic analysis module is newly developed for FLAC3D to simulate strain-dependent shear modulus degradation and damping ratio amplification characteristics. The developed module is verified by analyzing the change of the Ricker wave propagation. Strain-dependent non-linear characteristics are obtained from disks of cored samples using a rock mass dynamic testing apparatus which can evaluate wave propagation characteristics in a jointed rock column. Using the experimental results and the developed non-linear dynamic module, seismic analyses are performed for the intersection of a shaft and an inclined tunnel. The numerical results show that vertical and horizontal displacements of non-linear analyses are larger than those of linear analyses. Also, non-linear analyses induce bigger bending compressive stresses acting on the lining. The bending compressive stress concentrates at the intersection part. The fundamental understanding of a strain-dependent jointed rock mass behavior is achieved in this study and the analytical procedure suggested can be effectively applied to field designs and analyses.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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