This paper contributes to the understanding of the effect of pulley on the performance of the vortex turbine in free water surface. The experimental work was to analyze the rotation, voltage and current of the turbine due to physical factors (vortex height, velocity, effective head, etc.) at flow rates ranging from 0.0069 to 0.0077 m3/s in the inlet channel. As a result, the experimental values showed that voltage, current and rotational speed of the vortex turbine decreased with increasing the pulley ratio regardless of the blade type. The efficiency of straight blade and twisted blade was 52 % at the gear ratio of 0.45, whereas the efficiency of small twisted blade was 54 % at the pulley ratio of 0.21. The highest amount of the energy generated by the water free vortex turbine occurred within a pulley ratio of 0.5. The efficiency of this vortex turbine was observed at 0.2 ~ 58 % depending on the pulley ratio.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.59
no.3
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pp.183-191
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2022
A design method for a propeller type rim-driven axial-flow turbine for a micro-hydropower system is presented. The turbine consists of pre-stator, impeller and post-stator, where the pre-stator plays a role as a guide vane to provide circumferential velocity to the on-coming flow, and the impeller as a rotational power generator by absorbing angular momentum of the flow. BEM(Blade Element Method), which is based on the turbine Euler equation, is employed to design the pre-stator and impeller blades. NACA 66 thickness form and a=0.8 mean camber line, which is widely accepted as a marine propeller blade section, is used for the pre-stator and turbine blade section. A CFD method, derived from the discretization of the RANS equations, is applied for the analysis of the designed turbine system. The design conditions of the turbine is confirmed by the CFD calculation. Turbine characteristic curve is calculated by the CFD method, in order to provide the performance characteristics at off-design operation conditions. The proposed procedures for the design of a propeller type rim-driven axial-flow turbine are established and confirmed by the CFD analysis.
This paper presents the Campbell diagram analysis of the rotordynamic system using the full order model (FOM) and the reduced order model (ROM) techniques to determine the critical speeds, identify the stability and reduce the computational time. Due to the spin-speed-dependent matrices (e.g., centrifugal stiffening matrix), several model order reduction (MOR) techniques may be considered, such as the modal superposition (MS) method and the Krylov subspace-based MOR techniques (e.g., Ritz vector (RV), quasi-static Ritz vector (QSRV), multifrequency quasi-static Ritz vector (MQSRV), multifrequency/ multi-spin-speed quasi-static Ritz vector (MMQSRV) and the combined Ritz vector & modal superposition (RV+MS) methods). The proposed MMQSRV method in this study is extended from the MQSRV method by incorporating the rotational-speed-dependent stiffness matrices into the Krylov subspace during the MOR process. Thus, the objective of this note is to respond to the question of whether to use the MS method or the Krylov subspace-based MOR technique in establishing the Campbell diagram of the shaft-disc-blade assembly systems in three-dimensional (3D) finite element analysis (FEA). The Campbell diagrams produced by the FOM and various MOR methods are presented and discussed thoroughly by computing the norm of relative errors (ER). It is found that the RV and the MS methods are dominant at low and high rotating speeds, respectively. More precisely, as the spinning velocity becomes large, the calculated ER produced by the RV method is significantly increased; in contrast, the ER produced by the MS method is smaller and more consistent. From a computational point of view, the MORs have substantially reduced the time computing considerably compared to the FOM. Additionally, the verification of the 3D FE rotordynamic model is also provided and found to be in close agreement with the existing solutions.
Detecting exoplanets around giant stars sheds light on the later-stage evolution of planetary systems. We observed the M giant HD 18438 and the K giant HD 158996 as part of a Search for Exoplanets around Northern circumpolar Stars (SENS) and obtained 38 and 24 spectra from 2010 to 2017 using the high-resolution Bohyunsan Observatory Echelle Spectrograph (BOES) at the 1.8m telescope of Bohyunsan Optical Astronomy Observatory in Korea. We obtained precise RV measurements from the spectra and found long-period radial velocity (RV) variations with period 719.0 days for HD 18438 and 820.2 days for HD 158996. We checked the chromospheric activities using Ca $\text\tiny{II}$ H and $H{\alpha}$ lines, HIPPARCOS photometry and line bisectors to identify the origin of the observed RV variations. In the case of HD 18438, we conclude that the observed RV variations with period 719.0 days are likely to be caused by the pulsations because the periods of HIPPARCOS photometric and $H{\alpha}$ EW variations for HD 18438 are similar to that of RV variations in Lomb-Scargle periodogram, and there are no correlations between bisectors and RV measurements. In the case of HD 158996, on the other hand, we did not find any similarity in the respective periodograms nor any correlation between RV variations and line bisector variations. In addition, the probability that the real rotational period can be as longer than the RV period for HD 158996 is only about 4.3%. Thus we conclude that observed RV variations with a period of 820.2 days of HD 158996 are caused by a planetary companion, which has the minimum mass of 14.0 $M_{Jup}$, the semi-major axis of 2.1 AU, and eccentricity of 0.13 assuming the stellar mass of $1.8 M_{\odot}$. HD 158996 is so far one of the brightest and largest stars to harbor an exoplanet candidate.
This work investigated the particle morphology change to difference in milling media in a metal based composite fabrication process using a stirred ball mill with ball behavior of DEM simulation. A simulation of the three dimensional motion of grinding media in the stirred ball mill for the research of grinding mechanism to clarify the force, kinetic energy, and medium velocity of grinding media were calculated. In addition, the rotational speed of the stirred ball mill was changed to the experimental conditions for the composite fabrication, and change of the input energy was also calculated while changing the ball material, the flow velocity, and the friction coefficient under the same conditions. As the rotating speed of the stirred ball mill increased, the impact energy between the grinding media to media, media to wall, and media and the stirrer increased quantitatively. Also, we could clearly analyze the change of the particle morphology under the same experimental conditions, and it was found that the ball behavior greatly influences in the particle morphology changes.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.18
no.12
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pp.679-684
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2017
Friction Stir Welding is a metal welding technique, in which friction heat between a welding tool and a welding material is used to weld parts at temperatures below the melting point of a material. In this study, the temperature and velocity changes in a magnesium alloy (AZ31) during the welding process were analyzed by computational flow dynamics technique while welding the material using a friction stir welding technique. For the analysis, the modeling and analysis were carried out using Fluent as a fluid analysis tool. First, the welding material was assumed to be a temperature-dependent Newtonian fluid with high viscosity, and the rotation region and the stationary region were simulated separately to consider the rotational flow generated by the rotation of the welding tool having a helical groove. The interface between the welding tool and welding material was given the friction and slip boundary conditions and the heat transfer effect to the welding tool was considered. Overall, the velocity and temperature characteristics of the welded material according to time can be understood from the results of transient analysis through the above flow analysis modeling.
Jo, Hoon;Sohn, Jungjoo;Kim, ShinYoung;Lee, JeeWon;Kim, Sungsoo S.;Morris, Mark
Journal of the Korean earth science society
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v.39
no.6
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pp.519-532
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2018
We investigated the effect of galactic plane toward molecular motion and kinematics in the northern filament (NF) of Orion Molecular Clouds Complex (OMC) using $^{12}CO$ (J=1-0) line. Observed data were from three areas including NF1, NF2, and NF3 in far-out order from galactic plane, for a total 270 hours by Seoul National University Radio Astronomy Observatory (SRAO) 6m telescope, with 2arcmin spatial resolution. galactic plane and OMC NF were connected to each other along the magnetic field at a density of 3% for $^{12}CO$ (J=2-1) and 9% for the case of dust. $^{12}CO$ (J=1-0), $^{12}CO$ (J=2-1), and interstellar dusts were distributed uniformly in NF3, but only in certain regions with relatively high density in NF1 and NF2. NF showed a single structure, partial shrinking motion in NF1, and rotational motion at the bottom of NF2, and spiral rotation associated with magnetic field only in NF3. The position-velocity analysis showed that the materials including $^{12}CO$ (J=1-0) could flow toward galactic plane along NF2 and NF3. However, there was no clear cause for the material to flow toward galactic plane in this result. Further detailed observation for rotational motion at the top of NF1 and NF2 might help to confirm it.
A prediction of the performance of EPB TBM is significant for improving the constructability of tunnels. Thus, various attempts to simulate TBM excavation by the numerical method have been made until these days. In this paper, to evaluate the performance of TBM with different operating conditions, a parametric study was carried out using coupled discrete element method (DEM) and finite difference method (FDM) EPB TBM driving model. The analysis was conducted by changing the penetration rate (0.5 and 1.0 mm/sec) and the rotational speed of screw conveyor (5, 15, and 25 rpm) while the rotation velocity of the cutter head kept constant at 2 rpm. The torque, thrust force, chamber pressure, and discharging with different TBM operating conditions were compared. The result of parametric study shows that the optimum driving condition can be determined by the coupled DEM-FDM numerical model.
Lee, Joo Hong;Kim, Do Sik;Nam, Tae Yeon;Lee, Tae Young;Cho, Hae Yong
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.40
no.11
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pp.979-986
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2016
The tripod shafts of constant-velocity joint are used in both the trains KTX and KTX-sanchon. It is an important component that connects the motor reduction unit and the axle reduction unit in a power bogie. The tripod shaft not only transmits drive and brake torque in the rotational direction, but also slides in the axial direction. If the drive system is loaded with an excessive torque, the fuse part of the shaft will be fractured firstly to protect the other important components. In this study, a rig was developed for conducting torsion tests on the tripod shaft, which is a type of mechanical fuse. The tripod shafts were subjected to torsional fracture test and torsional fatigue test on the rig. The weak zone of the tripod shaft was identified, and its fatigue life was predicted using finite element analysis (FEA). After analyzing the FEA results, design solutions were proposed to improve the strength and fatigue life of the tripod shaft. Furthermore, the deterioration trend and time for failure of the tripod shaft were verified using the hysteresis loops which had been changed with the advancement of the torsional fatigue test.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.40
no.9
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pp.827-832
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2012
In this paper, we will design the speed measurement board of LEO Satellite's reaction wheel which has two speed measuring methods as M-Method type and T-Method type. therefore we can use the advantage of two methods. and we will verify the availability of design on the on-board computer at the real LEO Satellite(KOMPSAT-3). In the reaction wheels satellite that can change the satellite's attitude is one of the leading drivers by the rotational inertia of the motor will perform attitude control. Reaction methods for detecting wheel rotation speed generated during a certain period T internal reaction wheel tacho pulse counting M-Method to detect wheel speed and wheel tacho pulses are generated by measuring the time between the detection rate can be divided into T-Method. M-method is simple to implement and benefit measurement time is constant, but slow fall in the velocity measurement accuracy is a disadvantage. In contrast, the time between tacho pulses to measure the T-Method to measure the precise speed at low speed and to measure the time delay is small, has the advantage. However, this method also in the actual implementation and the complexity of the operation at different speeds depending on the speed of operation has the disadvantage.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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