Many computational fluid dynamic (CFD) simulations have treated the coal kinetics poorly due to large physical domain sizes and high computational complexity, particularly for the recent oxy-coal boilers. Furthermore, some modelers' lack of understanding of the kinetic rate model seems to worsen the simulation accuracy. This study is to suggest the importance of proper use of single-film global kinetic model generally used in CFD code to describe the oxy-fuel combustion of coal char through simple char burnout calculation.
The CFD simulation of diesel spray tip penetrations were compared with 0-D simulation for experimental data obtained with common rail injection system. The simulated four injection patterns include single, pilot and split injections. The CFD simulation of the spray penetration over these injection patterns was performed using the KIVA-3V code, which was implemented with both the standard KIVA spray and original gas jet sub-models. 0-D simulation of the spray tip penetration with time-varying injection profiles was formulated based on the effective injection velocity concept as an extension of steady gas jet theory. Both the CFD simulation of the spray tip penetration with the standard KIVA spray model and 0-D simulation matched better with the experimental data than the results of the gas jet model for the entire fuel injection patterns.
The optimized distance between skegs and angle of the skeg for a standard twin-skeg type LNG carrier were presented using the CFD and model tests. The evaluation method of self-propulsion performance was derived based on the results of CFD and confirmed the validity through model tests. The analyses to assess self-propulsion performance using CFD were shown by flow line patterns on the skeg surface, nominal wake distribution in the propeller plane and the evaluation for flow balance around stern skegs. The optimized ship that was applied to the optimized two design parameters in stern skeg arrangement for target ship was derived in this work. Finally speed performance of mother ship which is existing ship and optimized ship were compared through CFD and model tests. And the usefulness about the evaluation method of self-propulsion performance was reconfirmed.
An Ozone reaction model combined with CFD(Computational Fluid Dynamics) technique was developed in this research, in the simulation of ozonation, hydrodynamic behavior as well as reaction model is important because ozone is supplied to treated water as gas ozone. In order to evaluate hydrodynamic behavior in an ozone contactor, CFD technique was applied. CFD technique elucidated hydrodynamic behavior in the selected ozone contactor, which consisted of three main chambers. Three back-mixing zones were found in the contactor. The higher velocities of water were observed in the second and third compartments than that in the first compartment. The flow of the opposite direction to the main flow was observed near the water surface. Based on the results of CFD simulation, the ozone contactor was divided into small compartments. Mass balance equations were established were established in each compartment with reaction terms. This reaction model was intended to predict dissolved ozone concentration, especially. We concluded that the model could predict favorably the mass balance of ozone, namely absorption efficiency of gaseous ozone, dissolved ozone concentration and ozone consumption. After establishing the model, we discussed the effect of concentration of gaseous ozone at inlet, temperature and organic compounds on dissolved ozone concentration.
High-resolution flows around a steep mountainous island (Ulleungdo) in Korea were simulated by a computational fluid dynamics (CFD) model. To cover entire Ulleungdo and to resolve the topography around the Ulleungdo automatic synoptic observing system (ASOS) with high resolution, one-way nested grid system with large (60 m), and small (20 m) grid sizes was applied in the CFD model simulations. We conducted the numerical simulations for 16 inflow directions, and, for each inflow direction, we considered six different wind velocities(5, 10, 15, 20, 25, and 30 m s-1) at the reference height (1,000 m). The effects of topography on surface wind observations were well reflected in the observed wind roses for the period of January 01, 2012 ~ December 31, 2016 at the Ulleungdo ASOS and marine buoy. Wind roses at the Ulleungdo ASOS was reproduced based on the CFD simulations. The changes in surface winds at the Ulleungdo ASOS caused by surrounding topography were relatively well simulated by the CFD model. The simulated wind-rose indicated that south-southwesterly and northeasterly were the dominant wind directions, which were also observed at the Ulleungdo ASOS. We investigated the flow characteristics around the Ulleungdo ASOS for northwesterly, south-southwesterly, and northeasterly winds in detail.
This paper presents the dimensionless wall distance, y+ effect on SST turbulent model for wind turbine blade. The National Renewable Energy Laboratory (NREL) Phase VI wind turbine was used for the study, which the wind tunnel and structural test data has publicly available. The near wall treatment and turbulent characteristics have important role for proper CFD simulation. Most of the CFD development in this area is focused on advanced turbulence model closures including second moment closure models, and so called Low-Reynolds (low-Re) number and two-layer turbulence models. However, in many cases CFD aerodynamic predictions based on these standard models still show a large degree of uncertainty, which can be attributed to the use of the $\epsilon$-equation as the turbulence scale equation and the associated limitations of the near wall treatment. The present paper demonstrates the y+ definition effect on SST (Shear Stress Transport) turbulent model with advanced automatic near wall treatment model and Gamma theta transitional model for transition from lamina to turbulent flow using commercial ANSYS-CFX. In all cases the SST model shows to be superior, as it gives more accurate predictions and is less sensitive to grid variations.
This study was conducted to build the CFD simulation model which can quantify the distribution of the meteorological factors in air-heated greenhouse for chrysanthemum according to the location and capacity of air-circulation fan. The CFD model was also verified by experiment. It was judged that SST model was the most appropriate turbulence model which can properly describe the airflow by the air-circulation fan. According to the simulation results, the differences between the measured and predicted temperatures from 18 points at each height in the greenhouse were $0.2{\sim}0.4^{\circ}C$ in average. This showed a good agreement between the predicted data and the measured ones. The developed CFD model can be a useful tool to evaluate and design the air-circulation systems in the greenhouse with various configurations.
Hydraulic efficiency was a vital component in evaluating the disinfection capability of clearwell. Current practice evaluates these system based on the tracer test only. In this paper, CFD(Computational Fluid Dynamics) was applied on the clearwell for alternating or supplementing the tracer test. The baffle factor derived from the CFD modeling closely matched the values obtained from full scale tracer testing. And, for suggesting proper numerical model in clearwell; the turbulence model, discretization scheme, convergence criteria were investigated through separate simulation runs. The model validation was conducted by comparing the simulated data with experimental data. In the turbulence model, the realizable ${\kappa}-{\varepsilon}$ model and the standard ${\kappa}-{\varepsilon}$ model were found to be more appropriate than RNG ${\kappa}-{\varepsilon}$ model. The residuals of convergence criteria should be used as not $10^{-3}$ but $10^{-4}$ or $10^{-5}$. In discretization scheme, the difference of simulated values in 1st, 2nd, 3rd upwind scheme was found to be insignificant. Moreover, the result of this study suggest that CFD modeling can be a reliable alternative to tracer testing for evaluating the hydraulic efficiency.
We propose an equivalent model of a sintered metal mesh filter calculated by Ergun's equation and polynomial regression for the CFD analysis of breakaway devices at a hydrogen fueling station. CFD analysis of filters that cause high pressure loss is essential because breakaway devices in high-pressure hydrogen conditions require low pressure loss. A differential pressure experiment with a filter was performed in a low-pressure air condition considering similarities. An equivalent model was developed by deriving the resistance value by the polynomial regression using the experimental results. The results of CFD analysis using the equivalent model show that there was almost no error in the operating condition of the breakaway device compared to the experimental results. Through this work, we believe that the proposed equivalent model of a filter can be applied to the analysis of breakaway devices in hydrogen fueling stations. We will study how to optimize the shape and position of the filter in breakaway devices using the developed equivalent model.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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제2권4호
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pp.353-362
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2009
In the process of turbine modernizations, the investigation of the influences of water passage roughness on radial flow machine performance is crucial and validates the efficiency step up between reduced scale model and prototype. This study presents the specific losses per component of a Francis turbine, which are estimated by CFD simulation. Simulations are performed for different water passage surface roughness heights, which represents the equivalent sand grain roughness height. As a result, the boundary layer logarithmic velocity profile still exists for rough walls, but moves closer to the wall. Consequently, the wall friction depends not only on roughness height but also on its shape and distribution. The specific losses are determined by CFD numerical simulations for each component of the prototype, taking into account its own specific sand grain roughness height. The model efficiency step up between reduced scale model and prototype value is finally computed by the assessment of specific losses on prototype and by evaluating specific losses for a reduced scale model with smooth walls. Furthermore, surveys of rough walls of each component were performed during the geometry recovery on the prototype and comparisons are made with experimental data from the EPFL Laboratory for Hydraulic Machines reduced scale model measurements. This study underlines that if rough walls are considered, the CFD approach estimates well the local friction loss coefficient. It is clear that by considering sand grain roughness heights in CFD simulations, its forms a significant part of the global performance estimation. The availability of the efficiency field measurements provides an unique opportunity to assess the CFD method in view of a systematic approach for turbine modernization step up evaluation. Moreover, this paper states that CFD is a very promising tool for future evaluation of turbine performance transposition from the scale model to the prototype.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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