Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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v.12
no.4
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pp.459-472
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1996
An experimental investigation on the wind flow over smooth bell-shaped two-dimensional hills with hill slopes (the ratio of height to half width) of 0.3 and 0.5 is performed in an atmospheric boundary-layer wind tunnel. Two categories of the models are used in the present investigation; six two-dimensional single-hills, and four continuous double-hills. The measurements of the flow field and surface static-pressure distribution are carried out over the Reynolds number (based on the hill height) of 1.9 $\times 10^4, 3.3 \times 10^4, and 5.6 \times 10^4$. The velocity profiles and turbulence characteristics are measured by the pitot-tube and X-type hot-wire anemometer, respectively. The undisturbed boundary-layer profile on the bottom surface of the wind tunnel is reasonably consistent with the power-law profile with $\alpha = 7.0 (1/\alpha$ is the power-law exponent) and shows good spanwise uniformities. The profiles of turbulent intensity are found to be consistent along the centerline of the wind tunnel. The measured non-dimensional speed-up profiles at the hill crest show good agreements with the predictions of Jackson and Hunt's linear theory. The flow separation occurs in the hill slope of 0.5, and the oil-ink dot method is used to find the reattachment points in the leeside of the hill. The measured reattachment points are compared with the numerical predictions. Comparisons of the mean velocity profiles and surface pressure distributions between the numerical predictions and the experimental results show good agreements.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.13
no.5
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pp.991-998
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1989
This investigation was carried out for the purpose of studying the turbulent flow and mixing characteristics after collision of two jets depending upon the cross angle variations. For effectuating this experimental study, a subsonic wind tunnel and a constant temperature type two channel hot-wire anemometer system have been utilized. The jets issuing from two nozzles have same Reynolds numbers and their cross angle was variable. After collision of two jets, the cross section of the mixing flow, mean and fluctuating velocities and Reynolds stresses have been measured, and analyzed comparing them with semi-empirical equations. It was found that the nondirectional contour of the cross section agreed well with an elliptic formula and the mean velocities along the centerline had a good similarity independent of cross angle variations. The distributions of U over bar-components measured in the Y direction have a good similarity and agree well with semi-empirical equations of Hinze and Gortler. The Reynolds stresses of u'v' over bar on the Y axis show a similar distributions and their agreement with the theoretical curve is remarkable but those of u'w' over bar measured along the Z axis are randomly scattered.
Experimental and analytical researches have been conducted on the twin-fluid atomizers for better droplet breakup during the past decades. But, the studies on the disintegration mechanism still present a great challenge to understand the drop behavior and breakup structure. In an effort to describe the aerodynamic behavior of the sprays issuing from the internal mixing counter-swirling nozzle, the spatial distribution of axial (U) radial (V) and tangential (W) components of droplet velocities are investigated across the radial distance at several axial locations of Z=30, 50, 80, 120 and 170mm, respectively. Experiments were conducted for the liquid flow rates which was kept constant at 7.95 g/s and the air injection pressures were varied from 20 kPa to 140 kPa. Counter-swirling internal mixing nozzles manufactured at angles of $15^{\circ},\;30^{\circ},\;45^{\circ}$ and $60^{\circ}$ the central axis with axi-symmetric tangential-drilled holes was considered. The distributions of velocities and turbulence intensities are comparatively analyzed. PDPA is installed to specify spray flows, which have been conducted along the axial downstream distance from the nozzle exit. Ten thousand of sampling data was collected at each point with time limits of 30 second. 3-D automatic traversing system is used to control the exact measurement. It is observed that the sprays with all swirl angle have the maximum SMD for on air injection pressure of 20 kPa and 140 kPa with centerline, respectively. The nozzle with swirl angle of $60^{\circ}$ has vest performance.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.28
no.8
s.227
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pp.895-901
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2004
Single-phase convection and nucleate boiling heat transfer were locally investigated for confined planar water jets. The detailed distributions of the wall temperature and the convection coefficient as well as the typical boiling curves were discussed. The curve for the single-phase convection indicated the developing laminar boundary layer, accompanied by monotonic increase of the wall temperature in the stream direction. Boiling was initiated from the furthest downstream as heat flux increased. Heat transfer variation according to the streamwise location was reduced as heat flux increased enough to create the vigorous nucleate boiling. Velocity effects were considered for the confined free-surface jet. Higher velocity of the jet caused the boiling incipient to be delayed more. The transition to turbulence precipitated by the bubble-induced disturbance was obvious only for the highest velocity, which enabled the boiling incipient to start in the middle of the heated surface, rather than the furthest downstream as was the case of the moderate and low velocities. The temperature at offset line were somewhat tower than those at the centerline for single-phase convection and partial boiling, and these differences were reduced as the nucleate boiling developed. For the region prior to transition, the convection coefficient distributions were similar in both cases while the temperatures were somewhat lower in the submerged jet. For single-phase convection, transition was initiated at $x/W{\cong}2.5$ and completed soon for the submerged jet, but the onset of transition was retarded to the distance at $x/W{\cong}6$ for the fee-surface jet.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.8
no.2
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pp.39-45
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2004
Experiments were performed in a two-phase swirling spray facility that has been described elsewhere. Measurements of spray transport and drop size distribution are analyzed over wide ranges of air to liquid mass flow ratios, utilizing four different internal mixing pneumatic nozzles. The spatial distributions of mean velocities. fluctuating velocities, and velocity-diameter correlation were quantitatively analyzed. Also, the exponential correlation curves were obtained with ALR along the spray centerline, which indicated an approximately identical formulation regardless of ALR. It indicated that the atomization characteristics were remarkably superior in the case of 30o of swirl angle with higher ALR. Among other things. nozzle configuration is one of the significant parameters affecting spray phenomena from an internal mixing nozzle. Turbulence intensities are increasingly degenerated with an increase of nozzle configuration, allowing a rapid increment of drop size distribution.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.8
no.5
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pp.442-449
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1984
Turbulent jet flow has been studied in many ways; a plane jet, a rectangular jet, an annular jet, a round jet, a wall jet, a parallel jet, a valve jet, a cross jet, a slit jet and etc. In this report, a 45.deg. cross jet flow was tried by using two same dimensioned nozzels(dia..phi.20)which were set up at the exit of the subsonic wind tunnel. Each jet flows to the direction of 22.5.deg. to the axis of downstream of the mixed flow. The centerline of each jet meets at the distance of 217.3mm and their mixing flow could be imagined to develop beyond that distance, so the measurement was effectuated at X/X$_{0}$=1.2-1.5. The section of the mixed flow a elliptic circle which is formed by the 22.5.deg. inclined flows to the X direction. This experimental study aimed at the investigation of the turbulent mixing process of two jets; the mean velocities, the turbulent shear stresses, the correlation coefficients, and the momentum were respectively measured. The mean velocity distribution profiles of the down-stream component measured in the Y direction coincide well with the empirical equation of Gortler and those measured in the Z direction agree with the equation of H. Schlichting. Other mean velocities V over bar and W over bar components were randomly distributed. The higher values with same order of the intensity of turbulence were largely distributed at the central part of the flow. The momentum was decreased up to 70% by the shock losses and the development of intense turbulences, but it kept its value constantly beyond X/d=14. Two-channel hot-wire anemometer systems (model 1050 series), X-type hot-wire made of tungsten (dia. .phi.e.mu.m, long 3mm, model 0252 T5), a computer(model HP 9845B0, and a plotter (model HP 9872C) were used for the experiments and the analyses.s.
Yan, Zhitao;Zhong, Yongli;Cheng, Xu;McIntyre, Rory P.;Savory, Eric
Wind and Structures
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v.27
no.2
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pp.101-109
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2018
Wall jet flow exists widely in engineering applications, including the simulation of thunderstorm downburst outflows, and has been investigated extensively by both experimental and numerical methods. Most previous studies focused on the scaling laws and self-similarity, while the effect of lip thickness and external stream height on mean velocity has not been examined in detail. The present work is a numerical study, using steady Reynolds-Averaged Navier Stokes (RANS) simulations at a Reynolds number of $3.5{\times}10^4$, of a turbulent plane wall jet with an external stream to investigate the influence of the wall jet domain on downstream development of the flow. The comparisons of flow characteristics simulated by the Reynolds stress turbulence model closure (Stress-omega, SWRSM) and experimental results indicate that this model may be considered reasonable for simulating the wall jet. The confined wall jet is further analyzed in a parametric study, with the results compared to the experimental data. The results indicate that the height and the width of the wind tunnel and the lip thickness of the jet nozzle have a great effect on the wall jet development. The top plate of the tunnel does not confine the development of the wall jet within 200b of the nozzle when the height of the tunnel is more than 40b (b is the height of jet nozzle). The features of the centerline flow in the mid plane of the 3D numerical model are close to those of the 2D simulated plane wall jet when the width of the tunnel is more than 20b.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.51
no.5
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pp.435-449
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2014
The effects of the gravity field and the free surface on the cavity shape and the drag are investigated through a numerical analysis for the steady supercavitating flow past a simple two-dimensional body underneath the free surface. The continuity and the RANS equations are numerically solved for an incompressible fluid using a $k-{\epsilon}$ turbulence model and a mixture fluid model has been applied for calculating the multiphase flow of air, water and vapor using the method of volume of fluid and the Schnerr-Sauer cavitation model. Numerical solutions have been obtained for the supercavitating flow about a two-dimensional $30^{\circ}$ wedge in wide range of depths of submergence and inflow velocities. The results are presented for the cavity shape, especially the length and the width, and the drag of the wedge in comparison with those of the case for the infinite fluid flow neglecting the gravity and the free surface. The influences of the gravity field and the free surface on the aforementioned quantities are discussed. The length and the width of the supercavity are reduced and the centerline of the cavity rises toward the free surface due to the effects of the gravity field and the free surface. The drag coefficient of the wedge, however, is about the same except for shallow depths of submergence. As the supercavitating wedge is approaching very close to the free surface, it is found the length and the width of a cavity are shorten even though the cavitation number is reduced. Also the present result suggests that, under the influence of the gravity field and the free surface, the length of the supercavity for a certain cavitation number varies and moreover is proportional to the inverse of the submergence depth Froude number.
Kim, Jin;Park, Il-Ryong;Kim, Kwang-Soo;Van, Suak-Ho;Kim, Yoo-Chul
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.48
no.2
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pp.147-157
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2011
A RANS(Reynolds averaged Navier-Stokes) based numerical method is developed for the evaluation of ship resistance and self-propulsion performances. In the usability aspect of CFD for the hull form design, the field grid around practical hull forms is generated by solving a grid Poisson equation based on the hull surface grid generated from station offsets and centerline profile. A body force technique is introduced to model the effects of the propeller in which the propeller loads are obtained from potential flow analysis using an unsteady lifting surface method. The free surface is captured by using a two-phase level-set method and the realizable $k-{\varepsilon}$ model is used for turbulence closure. The hull attitude in vertical plane, i.e., trim and sinkage, is calculated by using a quasi-steady method and then considered in the computation by translating and rotating the grid system according to the values. For the validation of the proposed method, the numerical results of resistance tests for KCS, KLNG, and KVLCC1 and of self-propulsion test for KCS are compared with experimental data.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.9
no.2
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pp.97-104
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2005
A simple but efficient grid generation technique by using the modified compressible form of stream function has been formulated. Transformation of a physical plane to a streamline plane, the Von Mises Transformation, has been widely used to solve the differential equations governing flow phenomena, however, limitation arises in low velocity region of boundary layer, mixing layer and wake region where the relatively large grid spacing is inevitable. Modified Von Mises Transformation with simple mathematical adjustment for the stream function is suggested and applied to solve the confined coaxial turbulent jet mixing with simple $\kappa-\epsilon$ turbulence model. Comparison with several experimental data of axial mean velocity, turbulent kinetic energy, and Reynolds shear stress distribution shows quite good agreement in the mixing layer except in the centerline where the turbulent kinetic energy distributions were somewhat under estimated. This formulation is strongly suggested to be utilized specially for free turbulent mixing layers in axisymmetric flow conditions such as the investigation of mixing behavior, jet noise production and reduction for Turbofan engines.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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