International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.6
no.1
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pp.11-17
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2013
Mini centrifugal pumps having a diameter smaller than 100mm are employed in many fields. But the design method for the mini centrifugal pump is not established because the internal flow condition for these small-sized fluid machines is not clarified and conventional theory is not suitable for small-sized pumps. Therefore, mini centrifugal pumps with simple structure were investigated by this research. Splitter blades were adopted in this research to improve the performance and the internal flow condition of mini centrifugal pump which had large blade outlet angle. The original impeller without the splitter blades and the impeller with the splitter blades were prepared for an experiment. The performance tests are conducted with these rotors in order to investigate the effect of the splitter blades on performance and internal flow condition of mini centrifugal pump. On the other hand, a three dimensional steady numerical flow analysis is conducted with the commercial code (ANSYS-CFX) to investigate the internal flow condition in detail. It is clarified from experimental results that the performance of the mini centrifugal pump is improved by the effect of the splitter blades. Blade-to-blade low velocity regions are suppressed in the case with the splitter blades and total pressure loss regions are decreased. The effects of the splitter blades on the performance and the internal flow condition are discussed in this paper.
Construction waste mainly consists of concrete aggregates of various size. Improper handling of concrete waste would be a major environmental problem whereas its recycling would be both economically useful and environmentally friendly. Bigger concrete aggregates are crushed and converted to medium and fine particles to make them recyclable. An apparatus to separate the concrete aggregates by their size is thus needed for their effective recycling. In this work, segregation of concrete particles in air flows from a newly designed rotary separator having three stages of blades is simulated using a commercial software, ANSYS-CFX. Both 2-D and 3-D models with 360, 240 and 180 blades in each stage are considered. Fundamental mechanism of separation of particles(pase) and the effect of design parameters such as particle size, rotor speed, air flow rate etc. on the performance of the separator are investigated. Critical size of particles that can be separated by the developed separator is also presented in this work. Simulation results are overall in good agreement with data predicted from the theoretical model previously reported in the companion paper.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.30
no.9
s.252
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pp.825-833
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2006
To investigate the moderator coolability for CANDU-6 reactors, a test facility (HU-KINS) has been manufactured as a 1/8 scaled-down of a calandria tank. In the design of the test facility, a scaling law was developed in such a way to consider the thermal-hydraulic characteristics of a CANDU-6 moderator. The proposed scaling law takes into consideration of the energy conservation, the dynamic similitude such as dimensionless numbers, Archimedes number (Ar) and Reynolds number (Re), and thermal-hydraulic properties similitude. Using this proposed scaling law, the thermal-hydraulic scaling analyses of similar test facilities such as the SPEL (1/10 scale) and the STERN (1/4 scale), have been identified. As a result, in the case of the SPEL, while the energy conservation is well defined, the similarities of Ar and the heat density are not well considered. As for the similarity of the STERN, while both the energy conservation and the characteristics of Ar are well defined, the heat density is not. In the meanwhile, the HU-KINS test facility with 1/8 length scaled-down is well similitude in compliance with all similarities of the energy conservation, the fluid dynamics and thermal-hydraulic properties. To verify the adequacy of the similarities in terms of thermal-hydraulics, a computational fluid dynamic (CFD) analysis has been conducted using the CFX-5 code. As the results of the CFD analyses, the predicted flow patterns and variation of axial properties inside the calandria tank are well consistant with those of previous studies performed with FLUENT and this implies that the present scaling method is acceptable.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.37
no.1
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pp.27-33
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2013
To ensure proper functioning of electrical and mechanical systems, cooling devices are of great importance. A heat sink is the most common cooling device used in many industries such as the semiconductor, electronic instrument, LED lighting, and automotive industries. To design an optimal heat sink, the required surface area for heat radiation should be calculated based on an accurate expectation of the heat flow rate in the target environment. In this study, the convective heat flow characteristics were numerically investigated for a vertically installed typical heat sink and a horizontally installed one in free convection using ANSYS CFX. Comparative experiments were carried out to reveal the quantitative effect of the installation direction on the cooling performance. Moreover, the result was analyzed using the dimensionless correlation with the Nusselt number and Rayleigh number and compared with well-known theories. Finally, it was observed that the cooling performance of the vertically installed heat sink is approximately 10~15% better than that of the one in natural convection.
Three-dimensional flow phenomena in a wire-wrapped 37-pin fuel assembly mock-up of a Japanese loop-type sodium-cooled fast reactor, Monju, were investigated with a numerical analysis using a general-purpose commercial computational fluid dynamics code, CFX. Complicated and vortical flow phenomena in the wire-wrapped 37-pin fuel assembly were captured by a Reynolds-averaged Navier-Stokes flow simulation using a shear stress transport turbulence model. The main purpose of the current study is to understand the three-dimensional complex flow phenomena in a wire-wrapped fuel assembly to support the license issue for the core design. Computational fluid dynamics results show good agreement with friction factor correlation models. The secondary flow in the corner and edge subchannels is much stronger than that in an interior subchannel. The axial velocity averaged in the corner and edge subchannels is higher than that averaged in the interior subchannels. Three-dimensional multiscale vortex structures start to be formed by an interaction between secondary flows around each wire-wrapped pin. Behavior of the large-scale vortex structures in the corner and edge subchannels is closely related to the relative position between the hexagonal duct wall and the helically wrapped wire spacer. The small-scale vortex is axially developed in the interior subchannels. Furthermore, a driving force on each wire spacer surface is closely related to the relative position between the hexagonal duct wall and the wire spacer.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.29
no.12
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pp.654-662
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2017
When emergency core cooling system (ECCS) is operated during loss of coolant accident (LOCA) in a pressurized water reactor (PWR), pressurized thermal shock (PTS) phenomenon can occur as cooling water is injected into a cold leg, mixed with hot primary coolant, and then entrained into a reactor vessel. Insufficient flow mixing may cause temperature stratification and steam condensation. In addition, flow vibration may cause thermal stresses in surrounding structures. This will reduce the life of the reactor vessel. Due to the importance of PTS phenomenon, in this study, calculation was performed for Test 1 among six types of OECD/NEA ROSA tests with ANSYS CFX R.17. Predicted results were then compared to measured data. Additionally, because temperature difference between the hot coolant at the inlet of the cold leg and the cold cooling water at the inlet of the ECCS injection line is 200 K or more, buoyancy force due to density difference might have significant effect on thermal-hydraulic characteristics of flow. Therefore, in this study, the necessity to include buoyancy force term in governing equations for accurate prediction of single phase thermal stratification in both cold legs and downcomer by ECCS injection was numerically studied.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.19
no.11
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pp.751-760
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2007
Baffles enhance heat transfer by disturbing boundary layer and bulk flow, creating impingement, and increasing heat transfer surface area. This study was performed to determine how the two inclined baffles (${\alpha}=5^{\circ}$ perforated models) placed at a rectangular channel affect heat transfer and associated friction characteristics. The parametric effects of perforated baffles (3, 6 and 12 holes) and flow Reynolds number ranging from 28,900 to 61,800 on the heated target surface are explored. Comparisons of the experimental data with the numerical results by commercial code CFX 10.0 are presented. As for the investigation of heat transfer behaviors on local Nusselt number with two baffles placed at $x/D_h=0.8$ and $x/D_h=8.0$ of the edge of baffles, it is evident that the inclined perforated baffles augment overall heat transfer significantly by both jet impingement and boundary layer separation. There exists an optimum perforation density to maximize heat transfer coefficients; i.e., the average Nusselt number increases with increasing number of holes, but the friction factor decreases with an increase in the hole number placed at baffles.
Lots of orders of special vessels and offshore plants for developing the resources in deepwater have been increased in recent. Because the most of accidents on those structures are caused by fire and explosion, many researchers have been investigated quantitatively to predict the cause and effect of fire and explosion based on both experiments and numerical simulations. The first step of the evaluation procedures leading to fire and explosion is to predict the dispersion of flammable or toxic material, in which the released material mixes with surrounding air and be diluted. In particular turbulent mixing, but density differences due to molecular weight or temperature as well as diffusion will contribute to the mixing. In the present paper, the numerical simulation of hydrogen dispersion inside a simple-shaped offshore structure was performed using a commercial CFD program, ANSYS-CFX. The simulated results for concentration of released hydrogen are compared to those of experiment and other simulation in Jordan et al.(2007). As a result, it is seen that the present simulation results are closer to the experiments than other simulation ones. Also it seems that the hydrogen dispersion is closely related to turbulent mixing and the selection of the turbulence model properly is significantly of importance to the reproduction of dispersion phenomena.
In this study, we perform a 3D CFD conjugate analysis according to the shape of the foil ramp of the air foil thrust bearing, analyze the flow characteristics inside the bearing, and compare the results corresponding to the two shapes. Air has a lower viscosity than lubricating oil. Therefore, the thrust runner of the bearing must rotate at high speed to support the load. The gap between thrust runner and foil is significantly smaller than that of the oil bearing. Hence, it is crucial to analyze the complex flow characteristics inside the bearing to predict the complex flow inside the bearing and performance of the bearing. In addition, flow characteristics may appear differently depending on the ramp shape of the bearing foil, which may affect bearing performance. In this study, we numerically analyze the main flow path of air flowing into the bearing and the secondary flow path used for cooling the bearing using the commercial CFD software ANSYS CFX and compare the flow characteristics for straight and curved foil ramp shapes. Notably, there is a difference in the speed of the flowing air according to the shape of the ramp, which affects the bearing performance.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.7
no.4
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pp.213-218
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2009
Electrowinning process recovers uranium with actinide elements from spent fuels and is a key step in the Pyroprocessing because of proliferation resistance. An analysis of heat transfer of the Electrowinning cell was conducted to develop basic tool for designing engineering-scale Electrowinner. For the calculation of the heat transfer, ANSYS CFX commercial code was adapted. As a result of the calculation, the vertical Heating Zone length had great effect upon temperature of LiCl-KCl eutectic salt. To maintain constant temperature in the salt, the Heating Zone length should be three times longer than the height of the salt. However, the argon and salt temperatures were barely affected by the Cooling Zone length. The temperature under the Cell cover was mainly influenced by the number of the cooling plates. When the cooling plates were installed more than the number of 5, temperature under the cover was maintained below $250^{\circ}C$. These temperature properties had similar tendency toward the temperature of the Cell which was measured from experiments, Simulated heat transfer information from this study could be used to design engineering-scale Electrowinner.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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