In the present study, flow visualizations, hot-wire velocity measurements and computational fluid dynamics were performed in order to determine complicated air flow characteristics in a neonate incubator. In this study, following conclusions can be made: (1) The flow visualization technique developed in the present study revealed an enough qualitative information for the flow field in the neonate incubator. Flow structures in a neonate incubator with a realistic three-dimensional shape was successfully visualized the present study. (2) Results from the flow visualization were relatively in good agreements with those obtained from the computational fluid dynamics. (3) Velocities very near the neonate measured by the hot-wire anemometer were relevant to those obtained from the computational fluid dynamics. (4) Temperatures were higher at the neck region and the medial aspect of both thighs, but lower in both extremities. (5) Small vortices between the neonate and the mattress might interfere with convective and evaporative heat transfers on the neonate's surface. In the fluid dynamic aspect, it is important to eliminate the formation of these small vortices for the design of incubator chamber.
교반 탱크(stirred tank)는 회전하는 임펠러(impeller)를 이용하여 단상 또는 다상의 유체를 지속적으로 유동시키는 장치로 여러 산업분야에 활용되고 있다. 우수한 성능의 교반기를 설계하기 위해서는 교반 성능에 영향을 미치는 다양한 내부유동특성의 정량적 데이터의 확보가 반드시 필요하지만, 복잡한 구조의 내부유동에 관한 정량적 해석은 현재까지 어려운 문제로 인식되고 있다. 본 연구에서는 전산유체 해석을 통해 교반 탱크에 적합한 기법을 제안하기 위해 Flunet 6.3의 두 가지 모델을 사용하였다. mixture model을 이용하여 교반 탱크 혼합을 해석하였으며, standard, k-${\varepsilon}$ model을 이용하여 교반 탱크 내의 유동을 해석하였다. 해석 기법으로는 다중 좌표계(Multiple Reference Frame)와 이동 격자(Sliding Mesh) 기법을 이용하였다. 전산유체해석 결과를 가시화 실험 결과와 비교하여 교반 탱크의 내부 유동 및 혼합 특성을 파악하고, 교반 탱크 내부 유동 해석 시 적절한 해석기법 선정의 기초자료를 제시하였다.
전산유체역학의 발달과 함께 그 계산결과를 가시화하기 위한 기술이 필요해졌으며, 여러 분야의 비슷한 요구를 충족시키기 위해 이용되고 있는 자연과학의 가시화 기술이 유동의 가시화를 위해 연구되었다. 이를 위해 근래에 다양한 분야에서 연구개발되고 있는 가시화 기술들을 조사하여 분석 및 비교하였고, 이것을 토대로 유동의 가시화에 적합한 기술을 선정하였다. 또한, 곡면조각을 부분적으로 생성해 내는(Surface Tiling) 방법으로 분류될 수 있는 등가면의 생성 알고리즘이 고안되었다. 실제의 가시화 시스템을 구현하기 위하여 국제표준인 PEX로 그래픽 개발환경을 선택하여 가시화 시스템이 개발되었으며, 개발된 가시화 시스템의 검증을 위해 잘 알려진 몇가지 유동에 대하여 가시화를 시도하였다.
The high heat emitted from the process module and heat jacket may cause errors in semiconductor process equipment. Barriers were designed to reduce the temperature of surface on transfer module. A designed barrier was compared and analyzed by numerical analysis using ANSYS Fluent. The average temperature of barrier and effect of radiation heat transfer were also compared through absorbed radiative heat flux of the barrier. The adoption of the barrier had an effect on the radiative heat transfer reduction of the transfer module rod. The effect of the angles of barrier from 50° to 90° on the heat transfer was investigated using the absorbed radiative heat flux with the average temperature. The angle of barrier of 50° reduced the temperature up to 9.6 %.
NASTRAN은 모든 구조물 특히 대형 구조물의 정적 해석(static analysis)뿐 아니라 동적 해석, 구조물과 주변 유체 유동과의 관계, seismic analysis, acoustic analysis등 광범위하게 사용되어 질 수 있는 전산 프로그램이다. KAIST에서는 NASTRAN을 보다 효과적으로 활용하기 위하여 pre-processor, postprocess의 개발에 노력하고 있으며 특히 NASTRAN 해석의 결과를 가시화 하기 위하여 computer graphics를 위한 전산 프로그램인 MOVIE-BYU를 NASTRAN과 연결 시켜 사용하려 시도하고 있다.
Air lift pump operated by buoyancy is mainly used for the continuous circulation and the purification of fluids. In this study, the computational flow analysis has been performed with the geometric and operating conditions of the air lift pump. The numerical data from the analysis have been verified by comparing with the previous experimental data. The following results are obtained which advance the efficiency of the air lift pump. As the submergence length of pipe increases and the pipe length over the water surface decreases, the non-dimensional mass flow ratio increases in both cases. When the position of the air injection hole is within the pipe, the circulation range of the surrounding fluid becomes widened with the distance between the air injection hole and the pipe inlet relatively becoming narrower. It is more efficient both when the air injection velocity is at 10 m/s and at 15 m/s, and when the diameter of the pipe with holes is doubled near the water surface. It is expected that these results can be provided as fundamental data for operating the air lift pump.
Knowledge of airflow characteristics in nasal cavities is essential to understand the physiological and pathological aspects of nasal breathing. Several studies have utilized physical models of the healthy nasal cavity to investigate the relationship between nasal anatomy and airflow. In our laboratory, there have been a series of experimental investigations on the nasal airflow in normal, abnormal, and deformed nasal cavity models cavity models by PIV under both constant and periodic flow conditions. In this time normal and several deformed nasal cavity models, which simulate surgical operation, Turbinectomy, are investigated numerically by the FVM general purpose code and PIV analysis. The comparisons of these results are appreciated. Dense CT data and careful treatment of model surface under the ENT doctor's advice provide more sophisticated cavity models. The Davis (LaVision Co.) code is used for PIV flow analysis. Average and RMS distributions have been obtained for inspirational and expirational nasal airflows in the normal and deformed nasal cavities.
An electrostatic precipitator (ESP) is an industrial post processing facility for high efficiency dust mitigation. Uniformity of the flow passing through the inlet duct leading into the main chamber is important for efficient reduction of dust. To examine flow uniformity, this study conducted a numerical analysis of the flow within a scale-down ESP inlet duct. Magnetic resonance velocimetry (MRV) results from a prior study were utilized to validate the Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) numerical simulations. Both the experimental and computational results displayed a similar recirculation zone shape and normalized velocity profile near the duct outlet for the baseline geometry. To optimize the uniformity of the flow, the number of guide vanes was modified, and the guide vanes were partially extended straight upward. Design evaluation is done based on the outlet velocity distribution and mass flowrate balance between the two outlets. Simulation results indicate that the vane extension is critical for flow optimization in curved ESP ducts.
본 논문에서는 비데용 물 분사 노즐의 내부유동을 가시화하기 위해서 여러 가지 설계변수에 관한 연구가 수행되었다. 특히 물 분사에 만 의존했던 과거의 세정시스템과는 달리 물과 공기를 혼합해서 물도 절약하고 세정의 효과도 높이고자 하는 기술을 개발하고자 했다. 상용코드인 CFD-ACE+를 이용하여 내부유동 특성을 관찰했고 여러 가지 인체 공학적인 설계가 되도록 다양한 각도에서 검토되었다.
It is essential to accurately predict the change in water level, velocity, and flow rate for each passage of the grit chamber according to the operating conditions of the pump. In this study, VOF multiphase flow analysis was performed, and the flow characteristics of the grit chamber were predicted. As a result of simulations, the sedimentation phenomenon after the entrance of the grit chamber channel is expected to occur on the side walls. When 6 channels are used, the average speed of the channels is about 52% of the design standard, and when 4 channels are used, the value increases to 74% of the design standard. The average water level in the channels tends to decrease as the flow velocity increases, and the water level in the absorption well with a larger flow rate is maintained lower than that in the absorption well with a smaller flow rate.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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