Secondary flows in gas turbines, especially those associated tip clearance and labyrinth seals, have become a focus of interest for engine manufacturers. In the past, many analytical and experimental studies, which focused solely on the flows in either tip clearances or seals, have been conducted. This paper presents an analytical model that describes the flow response in a single stage turbine induced by a finite sealing gap at the turbine rotor. The flow is assumed to be axisymmetric and the analysis is done in the meridional plane. Upon going through the stage, the radially uniform upstream flow is assumed to split into two streams one associated with the seal and the other which has gone through the blades. The former is referred to as the leakage flow, and the latter is referred the as the passage flow. The passage flow is assumed to be inviscid and incompressible while the flow in the seal can be modeled as either inviscid or viscous. Thus, the model is capable of predicting the kinematic effects of labyrinth seals on the turbine flow field.
In this paper, a segregated finite element program for the analysis of an axisymmetric steady flow has been developed in order to investigate the flow inside an annular pipe with a periodic obstacle. For the verification of the developed code, a developing pipe flow has been solved and the solution is in a good agreement with the existing results. For the analysis of the flow inside an annular pipe with a periodic obstacle, three types of periodic obstacle are considered. From the present numerical analysis, various physical variables including flow pattern, pressure distribution and residence time are investigated as a preliminary study to the heat transfer analysis of an annular pipe flow with a periodic obstacle.
본 논문은 분사제트 주위에 형성되는 와류를 조절하여 제트를 제어하기 위하여 유동가시화, 속도분포 및 난류성분을 측정하는 실험을 수행하였다. 와류를 조절하기 위한 방법으로 제트노즐 주위에 환형관을 설치하여 환형관으로부터 2차제트를 분사 또는 흡입함으로써 제트주위에 형성되는 전단류를 변화시켰다. 2차제트 분사시 주제트 주위에 형성되는 와류의 발달을 억제함으로써 제트 포텐셜코어의 길이가 아주 길어지는 제트유동을 얻을 수 있었다. 환형관으로부터 주제트주위의 유체를 흡입하는 경우 제트주위의 전단류가 흡입비 R=1.3∼l.65에서 대류불안정성에서 절대불안정성으로 바뀜으로써 형성된 와류가 하류에서 제트중심부까지 발전, 결합되는 것을 방지하여 더 긴포텐셜코어와 중심에서 낮은 난류강도를 얻었다. 위의 결과는 환형관 주위에 부착한 깃의 높이 변화에 따라서 변화하였는데, 이것은 깃이 환형관을 통한 흡입유동의 유로역할을 함으로써 제트밖으로부터 흡입되는 것을 방지할 수 있었다. 분사제트 벡터링을 위하여 제트노즐 주위의 환형관을 이등분하여 한쪽으로만 제트주위의 유동을 흡입함으로써 제트주위에 다른 전단류를 형성함과 동시에 Coanda효과를 이용하여 분사제트를 편향시켰다. 편향되는 정도 및 난류성분은 홉입속도 비에 따라서 크게 바뀌었다.
A miniature metal bellows is used to minimize the excessive flow of the cryogenic gas in Joule-Thomson micro cryocooler. It is made of metal alloy and its geometry is axisymmetric. The bellows is filled with high pressure gas. It contracts or expands in the axial direction for a wide change of temperature, because the pressure and volume inside the bellows must be satisfied with state equation of the gas. Therefore, in order to design the bellows in Joule-Thomson micro-cryocooler, it is important to evaluate deformation of the bellows under internal pressure exactly. Considering geometric nonlinearity, deformations analysis of the bellows were obtained by a commercial finite element code ANSYS, The bellows was modeled by 3-node axisymmetric shell elements with reduced integration. Experiments were also performed to prove the validity of proposed numerical analysis. The results by numerical analysis and experiments were shown in good agreements.
초음속 제트 마하수 1.07부터 1.2 범위에서 축대칭 제트 스크리치 톤을 해석하였다. 축대칭 모드는 낮은 마하수 축대칭 제트의 지배적인 스크리치 톤 모드이다. 난류 해석을 위해 수정된 Spalart-Allmaras 모델을 RANS (Reynolds-averaged Navier-Stokes) 방정식에 사용하였다. 스크리치 톤 해석에서 중요한 음파의 전파, shock-cell 구조, shock-cell의 비정상 거동 및 거대한 불안정 파를 정확히 계산하기 위해 비반사 특성 경계조건과 연계한 고차정확도의 ENO 기법을 사용하였다. 수치해석결과는 다른 연구자들의 실험 결과와 잘 일치하였으며, 따라서 본 연구에 사용된 수치 기법들이 초음속 제트 유동 구조 및 소음연구에 유용함을 확인하였다.
Kim, Eunbin;Kim, Sungsoo S.;Lee, Gwang-Ho;Lee, Myung Gyoon;Grijs, Richard De;Choi, Yun-Young
천문학회보
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제39권1호
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pp.38.1-38.1
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2014
A non-axisymmetric mass distribution in the galactic bulge (or bar) causes gas flow from the disk to the nuclear region, inducing intense star formation in the nucleus. We investigate the relation between the ellipticity of the bulge and the presence of a nuclear starburst by using a volume-limited sample of galaxies. We use 1,680 spiral galaxies with Mr < -19.5 at 0.02 <= z < 0.05 in the Sloan Digital Sky Survey Data Release 7. We find that the occurrence of nuclear starburst has a moderate correlation with bulge ellipticity in intermediate-type spiral galaxies (morphology classes Sab~Sb) in low galaxy number density environments. In high galaxy number density environments, close encounters and mergers between galaxies can cause gas inflow to the nuclear region even without the presence of non-axisymmetric bulges.
Numerical calculation was applied to supersonic under-expanded jets, and compared with the results of a linear theory and other experiments. TVD difference scheme was employed to solve 2-dimensional and axisymmetric inviscid Euler equation. This paper aims to explore the effects of angle of divergence and design Mach number of nozzle on the structure of under-expanded jets. The angle of divergence was varied from 0 to 20 deg. The results show that the length of the first cell of the under-expanded jets decreases and Mach disk generates at lower nozzle pressure ratio, if the angle of divergence or design Mach number of nozzle increases. The distance from the nozzle exit to Mach disk in 2-dimensional jets becomes much larger than that of axisymmetric jets, and the widths of the jet boundary and the barrel shock wave are also larger than that of axisymmetric jets. Calculation results indicate that the configuration of the under-expanded jets is strongly dependent on the nozzle pressure ratio.
In this paper are described recent studies about variable nozzles, that are a rectangular type nozzle and an axisymmetric type nozzle, of the precooled turbojet engine(S-engine) which are developed for the demonstration of the key technologies for the propulsion system of the hypersonic airplane and the first stage propulsion of the TSTO space plane. For the rectangular nozzle, three types of C-shaped carbon/carbon composite cowls which includes subscale model of the precooled turbojet engine are fabricated and the fine attachment to the ramp is confirmed. For the firing of the S-engine, stainless steel cowl with concrete heat insulator are fabricated and tested for 20 sec. Axisymmetric variable plug nozzle which is made of C/C material is fabricated and pressurized by the cold flow test. The axisymmetric plug nozzle can be operative up to 0.57 MPa of nozzle inlet pressure.
최근 해상 작업을 위한 새로운 시공기술로서 대형원형강재 가물막이 공법이 제안되었다. 본 구조물은 원형 형상의 가물막이이기 때문에 가물막이의 형상에 따른 침투해석 연구가 필요하다. 그러므로, 본 연구에서는 흐름해석을 수행하여 원형 가물막이에 대하여 벽체 내부로의 침투 유량을 산정하였다. 흐름해석에 이용된 수치모델링은 2열의 널말뚝을 가진 가물막이에 대하여 제안된 이론해와 비교하여 검증하였다. 흐름조건의 경우 축대칭 흐름조건의 침투유량이 2차원 흐름조건의 침투유량과 비교하여 1.55배 크게 나타났으므로 2차원 축대칭 흐름조건을 적용하였다. 벽체 반경, 벽체의 지중 근입깊이 그리고 벽체 내외부의 수위차 등을 변화시키며 변수연구를 수행한 결과, 침투유량은 벽체의 근입깊이와 벽체 반경이 증가할수록 감소하는 것으로 나타났다. 최종적으로, 대형원형강재 가물막이의 침투유량을 산정할 수 있는 간이식을 제안하였다.
국부적 저산소증(localized hypoxia)은 산소공급의 저하로 인하여 조직세포를 파괴하고 관강압력에 대한 동맥류 벽의 저항을 현저하게 감소시킨다고 보고되고 있다. 본 연구에서는 동맥류 파열의 원인이 되는 저산소증의 기전을 이해하기 위하여 혈전의 두께에 따라 세 가지의 축대칭 동맥류 모델을 구성하여 동맥류 내 혈전을 통한 정상 층류유동 (steady laminar flow)에서의 산소전달현상(O$_2$transport phenomenon)을 유체-고체 열전달 현상과의 유사성을 이용하고 Fick의 법칙을 적용하여 해석하였다. 전산해석을 통해서 혈전이 형성된 혈관에서 산소농도는 혈관 벽에서 가장 낮게 나타났으며 혈전의 크기가 증가할수록 저산소농도(low $O_2$concentration) 영역이 혈관 벽 가까이 넓게 분포되어 저산소증의 가능성이 증가됨을 알 수 있었다 본 연구를 통해서 동맥류 내의 혈전은 구조와 크기에 따라 산소의 흐름에 주요한 영향을 미침을 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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