Showing papers in "Transactions of The Korean Society of Mechanical Engineers B in 2019"

Numerical Analysis of Liquid Water Transportation in GDL of a Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell Using Lattice Boltzmann Method: I. Effect of Wettability of GDL

Abstract: In this study, two-dimensional multiphase lattice Boltzmann method was used to investigate the liquid water transport and distribution in the gas diffusion layer (GDL) of polymer electrolyte membrane fuel cells. To investigate the effect of the wettability of the GDL, contact angles of 80°, 110°, and 140° were applied to the GDL having uniform wettability. The results showed that the dynamic behavior characteristics of the liquid water were determined by the wettability of the GDL. The lower level of total saturation of liquid water in the GDL was obtained when the wettability of the GDL had higher hydrophobicity. † Corresponding Author, pius@kgu.ac.kr C 2019 Korean Society of Mechanical Engineers 이승훈 · 남진현 · 김찬중 · 김형민 640 r : 액적 반경, lu lu : 격자 볼츠만 법의 길이 단위 ts : 격자 볼츠만 법의 시간 단위 lm : 격자 볼츠만 법의 질량 단위

A Study on Experimental Analysis of PN Emissions of Turbocharged GDI Engines for Meeting the Regulations of Gasoline PN

Abstract: 가솔린 직접분사(GDI) 엔진에서 배출되는 입자상물질의 유해성이 알려지면서 이에 대한 규제가 강화되는 추세이다. 이를 위해 GDI 엔진의 운전조건과 입자상물질 배출량의 상관관계에 대한 기초연구가 이루어지고 있다. 이 논문에서는 정상상태와 과도운전 상태에서의 입자상물질 발생량을 측정하고 이를 분석하였다. 정상상태 입자상물질은 엔진동력계에서 엔진속도와 엔진부하를 변화해가며 실험하였으며, 과도운전 상태 입자상물질은 차대동력계에서 NEDC 모드를 주행하며 실험하였다. 실험결과 정상상태에서는 연료-공기 혼합기 형성시간이 짧고 공연비가 농후한 경우 입자상물질의 발생이 증가하였고, 과도운전 상태에서는 엔진의 냉각수 온도가 낮은 조건에서 입자상물질의 발생이 증가하였다. 이를 활용하여 향후 GPF 등 후처리장치 제어전략 수립에 적용 가능할 것으로 기대된다.

Numerical Analysis of Liquid Water Transportation in GDL of a Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell Using Lattice Boltzmann Method: II. Effect of Contents of PTFE and Rib of GC

Abstract: A two-dimensional multiphase lattice Boltzmann method was employed to examine liquid water transport and distribution in the gas diffusion layer (GDL) of polymer electrolyte membrane fuel cells. The effects of polytetrafluoroethylene (PTFE) content and the rib of the gas channel (GC) on the dynamic behavior of liquid water were investigated. The ratio of wettability of the GDL occurred by contents of PTFE plays an important role in the dynamic behavior characteristics of liquid water. When the rib of the GC was applied, the highest level of liquid water saturation was observed at low PTFE content. † Corresponding Author, pius@kgu.ac.kr C 2019 Korean Society of Mechanical Engineers 이승훈 · 남진현 · 김찬중 · 김형민 652

Measurement of Through-plane Gas Permeability of Gas Diffusion Layers in Proton Exchange Membrane Fuel Cells Under Compressive Strain

Abstract: Gas diffusion layer (GDL) of PEMFCs plays a role that it diffuses the reactant gases to the catalyst layer on the membrane and discharge water from the catalyst layer to the channel. Physical parameters related to the mass transport of GDL are mostly from the uncompressed GDLs while actual GDLs in the assembled stacks are compressed. In this study, the relation of compression and strain of GDLs with various Polytetrafluoroethylene (PTFE) loading is measured experimentally and In-plane gas permeability is measured at the condition that the GDLs are in compressive strain. The gas permeability decreased with the loading of PTFE and the presentation of gas permeability under compressive stain is expected to improve the accuracy of modeling work of mass transport in the GDL.

Ct-tdlas를 이용한 3차원 연소분포 측정

Abstract: 에너지 자원을 효율적으로 사용하기 위해서는 연소 가스에 대한 정확한 측정이 필요하다. TDLAS 기술로 대상 가스의 온도와 농도를 동시 측정할 수 있다. 현재 가스의 정밀 제어가 필요한 산업공정에 2차원 또는 3차원의 정보를 측정한 실험적 보고는 미비하다. 본 연구에서는 산업공정의 연소를 제어하 고 모니터링하고자 CT-TDLAS 시스템을 이용한다. 메탄-공기 예혼합화염의 3차원 온도 분포는 CT-TDLAS 시스템에 의해 측정되었으며, 3차원 온도 분포는 2차원 셀의 5개 층으로 측정하였다. 특히 흡수 스펙트럼의 3차원 재구성에 SMART 알고리즘을 적용하였다. 열전대와 CT-TDLAS로 모든 층의 온도를 비교한 결과 온도의 평균 상대오차가 19.7K로 정확하게 측정되었다.