• Title/Summary/Keyword: 버블 유동

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Experimental Study on Bubble Deformation of Two-Phase Fluids (이상(Two-phase) 유체의 변형거동에 대한 실험적 연구)

  • 김시조;황덕철;임영빈
    • Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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    • v.2 no.2
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    • pp.234-241
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    • 1999
  • 본 논문에서는 얇은 직사각형 단면 형상을 가지는 세 가지 서로 다른 유동로 안에서 움직이는 공기버블의 변형 거동에 대한 실험을 수행하였다. 압력 차이로 유체는 유동되며, 유동장을 따라서 변형하는 버블의 정상상태 모양을 관찰하였다. 벽면효과를 알아보기 위해 세 종류의 얇은 사각단면을 사용하였으며, 두 가지 종류의 작동 유체, 버블의 초기 크기, 작동 유체의 유량 등을 변화시켰을 때 이에 대한 공기 버블의 변형을 체계적으로 관찰하고 이들의 관계를 고찰하였다. 실험데이타를 정량화하여 캐필러리 수에 대한 버블의 무차원 속도비와의 관계를 상세하게 고찰하였다. 글리세린의 경우는 항상 버블 선단부의 곡률이 후단의 곡률보다 더 작게 나타났으며 실리콘 오일의 경우와 반대 경향이 관찰되었다. 두 경우 모두 캐필러리 수에 대한 속도비와 세장비 값은 1 보다 큰 값을 가졌다. 실리콘 오일의 경우는 주어진 Ca 수에 대하여 속도비가 글리세린의 경우보다 더 크게 나왔으며 버블 크기에 따른 속도비 분산도가 더 조밀하게 나타났다. 사각 단면 폭이 감소할수록 벽면 효과는 증대되었으며 같은 폭에 대해서는 버블 변형이 축소관의 경우가 가장 크게 나타났다.

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Numerical analysis of cavitation behavior and noise using Eulerian-Lagrangian method (Eulerian-Lagrangian 기법을 이용한 캐비테이션 거동과 소음의 수치적 해석)

  • Seol Hanshin;Park Kwangkun;Lee Soogab
    • Proceedings of the Acoustical Society of Korea Conference
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    • spring
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    • pp.167-170
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    • 2004
  • 본 논문에서는 수중익 버블 캐비테이션과 날개 끝 볼텍스 캐비테이션의 거동 및 소음을 Eulerian-Lagrangian 기법을 이용하여 수치적으로 해석하였다. Eulerian-Lagrangian 기법은 캐비테이션 버블이 유동장에 미치는 영향이 거의 없다는 가정하에 유동장과 캐비테이션 거동을 일방으로 연계하여 해석하는 방식이다. 수중익 버블 캐비테이션 해석을 위한 유동장은 비압축성 RAMS 방정식을 해석하여 구하고 날개 끝 볼텍스 캐비테이션 유동장은 일반적 CFD 기법의 큰 수치 소산으로 그 특성이 잘 나타나지 않으므로 Sculley 볼텍스 모델을 이용하여 해석한다. 해석한 유동장 정보를 입력치로 하고 버블의 지배 방정식인 Rayleigh-Plesset 방정식과 Newton의 제2법칙에 근거한 궤적 방정식을 연계하여 캐비테이션의 성장-붕괴와 운동을 예측한다. 계산된 거동 정보를 이용하여 버블 캐비테이션과 날개 끝 볼텍스 캐비테이션의 소음을 예측하였다. 본 연구는 수중 운동체에서 발생하는 캐비테이션의 거동과 소음의 특성을 파악하고 그에 따른 대비책을 마련하는 기본 연구로서 활용할 수 있을 것이다.

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A fouling mitigation device for a wastewater heat recovery heat pump system using a bubbling fluidized bed with cleaning sponge balls (버블 유동층과 세정 볼을 이용한 폐수 열원 히트펌프 시스템 증발기의 관 외측 오염 저감 장치에 관한 연구)

  • Kim, Jong-Soo;Kim, Do-Bin;Kim, Jun-Ha
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • v.40 no.3
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    • pp.152-156
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    • 2016
  • Wastewater heat recovery heat pump systems use heated wastewater from public baths or factories as the heat pump's heat source. Generally, this system uses a bare tube evaporator. In the heat transfer process from wastewater to refrigerant, thermal resistance is caused primarily by fouling deposits on the outside surface of tube. Fouling directly increases thermal resistance and decreases heat pump efficiency. Thus, it is desirable to eliminate fouling. In this study, we fabricated a fouling mitigation device using a bubbling fluidized bed with cleaning sponge balls in the wastewater bath. Experimental conditions were as follows: $20^{\circ}C$ cold-water temperature, $40^{\circ}C$ wastewater temperature, 100 L/h cold water flow rate, and $0.161m^2$ heat exchanger surface area. Experimental results showed that the thermal resistance of fouling decreased by 56% with the fluidized bed alone and by 86% with both the fluidized bed and cleaning sponge balls.

Flow-Induced Noise Prediction for Submarines (잠수함 형상의 유동소음 해석기법 연구)

  • Yeo, Sang-Jae;Hong, Suk-Yoon;Song, Jee-Hun;Kwon, Hyun-Wung;Seol, Hanshin
    • Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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    • v.24 no.7
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    • pp.930-938
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    • 2018
  • Underwater noise radiated from submarines is directly related to the probability of being detected by the sonar of an enemy vessel. Therefore, minimizing the noise of a submarine is essential for improving survival outcomes. For modern submarines, as the speed and size of a submarine increase and noise reduction technology is developed, interest in flow noise around the hull has been increasing. In this study, a noise analysis technique was developed to predict flow noise generated around a submarine shape considering the free surface effect. When a submarine is operated near a free surface, turbulence-induced noise due to the turbulence of the flow and bubble noise from breaking waves arise. First, to analyze the flow around a submarine, VOF-based incompressible two-phase flow analysis was performed to derive flow field data and the shape of the free surface around the submarine. Turbulence-induced noise was analyzed by applying permeable FW-H, which is an acoustic analogy technique. Bubble noise was derived through a noise model for breaking waves based on the turbulent kinetic energy distribution results obtained from the CFD results. The analysis method developed was verified by comparison with experimental results for a submarine model measured in a Large Cavitation Tunnel (LCT).

Experimental Study on Characteristics Air Bubble Flow Using the Image Analysis (영상분석을 이용한 기포유동특성 실험)

  • Sung Jung Kim;Chang Lae Jang
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2023.05a
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    • pp.317-317
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    • 2023
  • 수자원의 확보와 어류 서식 환경보전이라는 두 가지 측면은 수자원 이용이라는 목적하에 합의되기 어려운 문제를 가지고 있다. 점차적으로 수자원이 고갈되는 현시점에 효율적 물관리를 위해 최근에는 단절된 하천을 연결하기 위한 기술들이 개발되고 있으며, 이중 안정적인 물공급 시스템을 구축하기 위한 수중터널이 그러한 기술 중 하나이다. 수자원의 확보 측면에서는 의미가 있는 방법일 수 있으나 물리적으로 동떨어져 있던 서로 다른 환경을 연결하는 문제로 인한 부작용이 발생하는데 이중 외래어종 유입으로 인한 수중생물의 환경변화가 가장 큰 문제로 대두되고 있다. 이러한 문제를 방지하기 위해 어류의 이동을 차단하는 기술 또한 개발되고 있으며 그물망, 버블스크린, 빛, 소리를 이용한 다양한 방법을 통해 어류의 접근을 방지하고자 노력하고 있다. 본 연구에서는 이러한 차단시설 중 기포를 이용한 버블스크린과 관련하여 효율성을 높이기 위한 방법을 모색하고자 실제 버블의 상승속도에 영향을 미치는 여러 가지 불확실성 인자들에 대한 상관성과 인과관계를 검토하고자 하였다. 이를 위해서 외부적 원인에 대한 오차요소를 확인하고 결과값에 영향을 미치는 여러 가지 변수에 대하여 검토하고자 하는 실험연구를 수행하였다. 버블실험을 위한 수로는 길이 15m, 폭 1.5m 의 제원을 가지는 직선수로에서 수행하였으며, 버블 발생을 위한 튜브는 PVC 재질이며, 5cm 간격으로 1mm 직경을 갖는 파이프를 제작하여 활용하였다. 실험의 분석은 이미지를 이용한 방법을 사용하였으며 분석위치 및 버블사이즈 그리고 해석격자 크기에 대한 상관분석 및 회귀분석을 통해 각각 인자들과의 관계를 규명하고자 하였다.

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Characteristic of Mixing and DO Concentration Distribution in Aeration Tank by Microbubble Supply (마이크로버블 공급에 의한 폭기조내 교반과 용존산소 분포 특성)

  • Lim, Ji-young;Kim, Hyun-Sik;Park, Dae-Seok;Cho, Young-Gun;Song, Seung-Jun;Park, Soo-Young;Kim, Jin-Han
    • Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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    • v.17 no.5
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    • pp.251-259
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    • 2016
  • This study examined the DO concentration distribution and ORP distribution using microbubbles on pilot-scale aeration tanks. As a result of MLSS mixing and oxygen transfer phenomenon using microbubbles, different DO concentrations were observed depending on the circulation of the liquid with the microbubble supply location on the lateral of an aeration tank. The simulation results of CFD (computational fluid dynamics) program showed that MLSS mixed with a microbubble supply in the middle the reactor is much better than on the left side of the reactor. A single reactor containing an anaerobic, anoxic, and aerobic zone, was evaluated without partition according to the location of the microbubble supply based on the experiments and CFD analysis. MLSS was separated into solid-liquid by the microbubble supply in the aeration tank. Consequently, selecting the appropriate microbubble size is important for MLSS mixing and was maintained at the proper DO concentration for biological treatment.

Numerical Study of Design of Micro Bubble Generation Nozzle (마이크로버블 발생노즐 설계를 위한 수치적 연구)

  • Kim, Hyun-Il;Lee, Sang Min;Shin, Myung Sun;Lee, Jong Ho
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.36 no.12
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    • pp.1643-1651
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    • 2012
  • Recently, with increasing standards of living and income, environmental pollution has attracted increased interest. On account of a revision to water pollution regulations, the improvement of sewage disposal efficiency was studied. One of the ways to improve the sewage disposal efficiency is to increase the dissolved oxygen content of water in the water treatment tank. In this study, we suggest a nozzle design using a spiral and a crash mode for generating micro bubbles and thus increasing the dissolved oxygen content of water. The micro bubbles through the spiral and crash flows are generated in the nozzle. In the design of the crash mode, the development goal with regard to the bubble size was not achieved. On the other hand, a bubble size of $0-50{\mu}m$ accounted for 79.3% of all bubbles in the spiral mode. This study should contribute toward increasing the sewage disposal efficiency.

Efficient Micro-Ozone-Bubble Generation by Improving Ozone Dissolution Tank Structure (오존용해탱크 구조 개선을 통한 효율적인 마이크로오존버블 생성)

  • Park, Yong-hwa;Lee, Gwang-hi;Jang, Am
    • Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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    • v.39 no.10
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    • pp.549-555
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    • 2017
  • The purpose of this study is to investigate how ozone-dissolution-tank structure affects micro-ozone-bubble distribution, energy consumption and water treatment efficiency. The partition walls inside the ozone-dissolution-tank generate pressure changes, shear forces, and swirling flows, which change the size of the bubble diameter. The size of the bubble diameter differs by 10.5% depending on the partition walls. Changes in ozone-bubble diameter are related to energy consumption. As the ozone-bubble becomes smaller, the bubble generation energy increases, but the ozone production energy decreases as the dissolution efficiency increases. Therefore, an ozone-dissolution-tank should be determined by means of an optimal condition producing a micro-ozone-bubble with a minimum sum of bubble generation energy and ozone production energy. The energy consumed to inject the same amount of ozone into the effluent differs by 2.5% depending on the partition walls. However, considering the water treatment efficiency, the conditions for selecting the ozone-dissolution-tank are variable. This is because the free radicals that increase as the ozone-bubble gets smaller are very efficient for water treatment. Even at the same ozone injection concentration, the water treatment efficiency differs by 10.4% according to the partition walls. Therefore, we have studied ozone-dissolution-tank structure which produces reasonable ozone-bubble considering water treatment efficiency and energy efficiency.

An Experimental Study on the Flow Characteristics in Highly Viscous Liquid by Multi-Nozzle Bubbling (고점성 액체 내부에서의 다중 노즐 버블링에 의한 유동특성에 대한 실험적 연구)

  • Kim, Hyun-Dong;Ryu, Seung-Gyu;Kim, Kyung-Chun
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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    • v.31 no.2 s.257
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    • pp.195-201
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    • 2007
  • A visualization study of flow characteristics in a mixer using multi-nozzle bubbling was performed. The mixer is filed with liquid glycerin (dynamic viscosity = $1000mPa{\cdot}s\;at\;25^{\circ}C$) and convective mixing is induced by air bubbles generated from 9 orifices installed on the bottom of the mixer. To visualize the flow field, PIV (Particle Image Velocimetry) system consisting of 532nm Nd:YAG laser, $2k{\times}2k$ CCD camera and synchronizer is adopted. The bubbles generated with uniform size and frequency form bubble stream and bubble streams rise vertically without interaction between bubble streams. Mixing efficiency is affected by the height of bubbler and the effective height of bubbler is 20nm from the bottom of the mixer.

The Measurement of Bubble Driven Flow Using PIV and Digital Mask Technique (PIV 기법과 Digital Mask 기법을 적용한 버블유동 측정)

  • Kim, Sang-Moon;Kim, Hyun-Dong;Kim, Kyung-Chun
    • Proceedings of the KSME Conference
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    • 2008.11b
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    • pp.2700-2703
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    • 2008
  • An experiment on bubble-driven flow was performed in order to understand fundamental knowledge of flow structure around a rising bubble in a stagnant fluid. The measurement technique consists of a combination of the three most often used PIV techniques in multiphase flows: PIV with fluorescent tracer particles, the digital phase separation with a masking technique and a shadowgraphy. The key point of the measurement is that the background intensity of a PIV recording can be shifted to a higher level than a bubble region using a shadowgraphy in order to distinguish from fluorescent particles and a bubble as well. Flow fields were measured without an inaccurate analysis around a fluid-bubble interface by using only one camera simply.

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