The prediction of the hydrodynamic performance of a planing hull vessel is an important and challenging topic for computational fluid dynamic (CFD) applications to naval hydrodynamics. In this paper, the resistance and planing attitude analysis for a Fridsma hull, which is a prismatic planing hull, in still water are numerically studied using OpenFOAM. OpenFOAM is an open source code package based on C++ libraries and the finite volume method (FVM) for the discretization of the RANS equation. The volume of fluid method (VOF) is used to capture the water-air interface and the SST ${\kappa}-{\omega}$ model is used for the turbulence simulation. The overset mesh method is used to capture the large motion of the hull at higher speeds. Before the extensive analysis, uncertainty analyses using various time steps and grid sizes were performed for one ship speed case of Fn = 1.19. The results of the present study are compared with those of a model test, other CFD research, and Savitsky's empirical formula. The results of the present study, following the trend of other CFD results, slightly over predict the resistance and under predict the sinkage and, more significantly, the trim.
This paper explores three-dimensional unsteady computational fluid dynamic (CFD) analyses with an overset grid technique to analyse the wake effect created by a rotating propeller on a hand-launched unmanned aerial vehicle (UAV). Additionally, the influence of actual aileron deflection on the equilibrium condition of the rolling moment is examined in various hand-launched take-off conditions. The results of this study demonstrate the importance of initial aileron deflection in increasing the initial rolling stability during the hand-launched take-off process. Furthermore, an aerodynamic database is constructed to rapidly predict the aileron set values required for different take-off speeds and angle-of-attacks.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.22
no.5
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pp.564-575
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2016
The present study provides numerical simulations to predict the added resistance and ship motion of the KVLCC2 in regular waves using the unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes (URANS) and 3-D potential methods. This numerical analysis is focused on added resistance and vertical ship motions (heave and pitch) under a wide range of wave conditions at three ship speeds (design, operating and zero speeds). Firstly, the characteristics of the CFD and 3-D potential flow methods are presented to predict added resistance and ship motions in regular waves taking into account various wave conditions at design speed to provide a validation study as well as at operating and zero speeds. Secondly, analyses of added resistance and ship motion with unsteady wave patterns and time history results as simulated by CFD were performed at each ship speed. Systematic validation and verifications of the numerical computations in this study were made against available Experimental Fluid Dynamics (EFD) data including grid convergence tests to demonstrate that reliable numerical results were obtained for the prediction of added resistance and ship motion in waves. Relationships between added resistance, vertical motion and changes in ship speeds were also found.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.24
no.1
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pp.23-28
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2012
In the present work, numerical analyses of air flow in HVAC duct have been carried out for enhancement of cooling/heating performance. For the analyses, three-dimensional Reynolds-averaged Navier-Stokes equations have been solved with the shear stress transport turbulence model. The numerical results were validated in comparison with the experimental data. Based on the numerical results, the HVAC duct was designed to reduce the pressure loss. The modified duct geometry shows largely reduced pressure drop in comparison with the reference geometry. And, through modified duct shape, the performance of air conditioning has been enhanced.
Aerodynamic characteristics depending on the shape of an internal motor in a small-size sirocco fan for residential ventilation have been investigated. For the aerodynamic analyses of the sirocco fan, three-dimensional Reynolds-averaged Navier-Stokes equations are solved with the shear stress transport model for turbulence closure. The flow analyses are performed on hexahedral grids using a finite-volume solver. The validation of the numerical results at steady-state is performed by comparing with experimental data for the pressure and efficiency. In order to investigate the aerodynamic characteristics depending on shape of an internal motor in a sirocco fan, the reference shape is analyzed compared to the case without internal motor. Additionally, two shape parameters, height and width of the internal motor in a sirocco fan, are tested to investigate their effects on the aerodynamic characteristics. The results show that the shape of the internal motor in a sirocco fan is an important factor to improve the aerodynamic performances.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.15
no.2
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pp.87-94
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2007
It has been argued that the use of plastics can cause problems during design and manufacture owing to their low strength, relatively poor thermal conductivity and large thermal expansion. However, the advantages of plastics e.g., corrosion resistance, low cost, curtailment of weight, design flexibility etc., can compensate abundantly for the disadvantages. This study analyzes and compares the heat transfer performance characteristics of automotive compact oil cooler composed of plastic tube bundle with conventional metal oil cooler on the same core area basis as diameter, tube thickness, number of tube or tube arrangement varies. The performance analyses are accomplished by use of computational fluid dynamics program Fluent 6.2, which is verified and compared with the results of performance tests. The result of analyses is coincided with that of experiments. Flow pattern at air side according to tube arrangement is dominant factor which affects heat dissipation in case of similar total heat transfer surface area.
Aerodynamic characteristics depending on the shape of an internal motor in a small-size sirocco fan for residential ventilation have been investigated For the aerodynamic analyses of the sirocco fan, three-dimensional Reynolds-averaged Navier-Stokes equations are solved with the shear stress transport model for turbulence closure. The flaw analyses are performed on hexahedral grids using a finite-volume solver. The validation of the numerical results at steady-state is performed by comparing with experimental data for the pressure and efficiency. In order to investigate the aerodynamic characteristics depending on shape of an internal motor in a sirocco fan, the reference shape is analyzed compared to the case without internal motor. Additionally, two shape parameters, height and width of the internal motor in a sirocco fan, are tested to investigate their effects on the aerodynamic characteristics. The results show that the shape of the internal motor in a sirocco fan is an important factor to improve the aerodynamic performances.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.9
no.2
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pp.135-148
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2017
Topside areas on an offshore oil and gas platform are highly susceptible to explosion. A blast wall on these areas plays an important role in preventing explosion damage and must withstand the expected explosion loads. The uniformly distributed loading condition, predicted by Explosion Risk Analyses (ERAs), has been applied in most of the previous analysis methods. However, analysis methods related to load conditions are inaccurate because the blast overpressure around the wall tends to be of low-level in the open area and high-level in the enclosed area. The main objectives of this paper are to study the effects of applying different load applications and compare the dynamic responses of the blast wall. To do so, various kinds of blast pressures were measured by Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations on the target area. Nonlinear finite element analyses of the blast wall under two types of identified dynamic loadings were also conducted.
Magolan, Ben;Baglietto, Emilio;Brown, Cameron;Bolotnov, Igor A.;Tryggvason, Gretar;Lu, Jiacai
Nuclear Engineering and Technology
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v.49
no.6
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pp.1318-1325
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2017
Direct Numerical Simulation (DNS) serves as an irreplaceable tool to probe the complexities of multiphase flow and identify turbulent mechanisms that elude conventional experimental measurement techniques. The insights unlocked via its careful analysis can be used to guide the formulation and development of turbulence models used in multiphase computational fluid dynamics simulations of nuclear reactor applications. Here, we perform statistical analyses of DNS bubbly flow data generated by Bolotnov ($Re_{\tau}=400$) and LueTryggvason ($Re_{\tau}=150$), examining single-point statistics of mean and turbulent liquid properties, turbulent kinetic energy budgets, and two-point correlations in space and time. Deformability of the bubble interface is shown to have a dramatic impact on the liquid turbulent stresses and energy budgets. A reduction in temporal and spatial correlations for the streamwise turbulent stress (uu) is also observed at wall-normal distances of $y^+=15$, $y/{\delta}=0.5$, and $y/{\delta}=1.0$. These observations motivate the need for adaptation of length and time scales for bubble-induced turbulence models and serve as guidelines for future analyses of DNS bubbly flow data.
Mesh and turbulence model sensitivity analyses have been performed on computational fluid dynamics simulations executed with Hydra and ANSYS Fluent for a single CANadian Deuterium Uranium (CANDU) 37M nuclear fuel bundle placed within a standard pressure tube. The goal of this work was to perform a methodical analysis to objectively determine an appropriate mesh and to gauge the sensitivity of different turbulence models for CANDU subchannel flow under isothermal conditions. The boundary conditions and material properties are representative of normal operating conditions in a high-powered channel of the Darlington Nuclear Generating Station. Four meshes were generated with ANSYS Workbench Meshing, ranging from 22 to 84 million cells, and analyzed here to determine an appropriate level of mesh resolution and quality. Five turbulence models were compared in the turbulence model sensitivity analysis: standard k - ε, RNG k - ε, realizable k - ε, SST k - ω, and the Reynolds Stress Model. The intent of this work was to gain confidence in mesh generation and turbulence model selection of a single bundle to inform the decision making of subsequent investigations of an entire fuel channel containing a string of twelve bundles.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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