Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.40
no.8
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pp.647-654
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2012
Supercooled large droplet issues in aircraft icing have been continually reported due to the important safety considerations. In order to simulate the impingement behavior of large droplets, a two-dimensional and compressible Navier-Stokes code was developed to determine the flow field around the test model. Also, the Eulerian-based droplet impingement model including a semi-empirical approach for the droplet-wall interaction process and droplet break-up was developed. In particular, the droplet-wall interactions were considered as numerical boundary conditions for the droplet impingement simulation in the supercooled large droplet conditions. Finally, the present results were compared with the experimental test data and the LEWICE results. The droplet impingement area and maximum collection efficiency values between present results and wind tunnel data were in good agreements. Otherwise, the inclination of collection efficiency of the present result is over-predicted than the wind tunnel data around a lower surface of the NACA 23012 airfoil.
Kim, Yong Hyun;Son, Sang Jin;Na, Raksmey;Park, Sang Deog
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2021.06a
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pp.388-388
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2021
하천에서 호안이나 교량의 교각 등은 홍수 시 주변 하상의 세굴에 의한 피해가 많이 발생한다. 하상보호를 위해서 하천 수공구조물 주변 하상에 자갈, 호박돌, 전석 등을 깔기도 한다. 이 재료들은 다공성 집단을 이루며 유수에 의한 소류력과 항력이 작용한다. 다공성 집단체 공극의 흐름에 의한 항력은 외부 흐름이 가하는 소류력에 비해 작으나 집단의 안정성에 큰 영향을 미칠 수 있다. 집단체에 작용하는 항력은 공극 내의 흐름의 유속과 항력계수를 이용하여 구할 수 있다. 본 연구에서는 다공성 매질 내 흐름에 대한 항력계수를 조사하기 위하여 수리실험을 이용하여 자갈 매질의 공극을 흐르는 물이 일으킨 항력과 동수경사를 측정하였다. 수리실험을 위한 대공극 매질은 상업용 연마 자갈을 사용하여 크기에 따라 작은 자갈(5~10mm), 중간자갈(15~25mm), 큰 자갈(25~50mm)로 구분하였다. 대표입경 D50은 작은 자갈 8.0 mm, 중간 자갈 17.6 mm, 큰 자갈 32.2 mm이고, 형상계수는 각각 0.28~0.74, 0.29~0.58, 0.38~0.68의 범위였다. 자갈 매질의 공극율은 각각 0.405~0.422이었다. 매질 내의 흐름 길이는 24.2cm로 하였다. 실험결과 자갈 매질 내 흐름의 입자 레이놀즈수 Rep에 따른 내부항력 FD와 항력계수 CD는 Fig. 1 및 Fig. 2와 같다. 실험에서 Rep는 31.5~3,175.4였다. 자갈 매질의 내부항력은 Rep가 증가하면 비선형적으로 증가하였으며 입자가 클수록 작았다. 항력계수는 작은 자갈과 중간 자갈 매질에 차이가 거의 없었으나 큰 자갈의 경우 작은 것으로 나타났다.
Lunghi, Gianmarco;Pasqualetto, Elena;Rocchio, Benedetto;Mariotti, Alessandro;Salvetti, Maria Vittoria
Wind and Structures
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v.34
no.1
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pp.115-125
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2022
The high-Reynolds number flow around a rectangular cylinder, having streamwise to crossflow length ratio equal to 5 is analyzed in the present paper. The flow is characterized by shear-layer separation from the upstream edges. Vortical structures of different size form from the roll-up of these shear layers, move downstream and interact with the classical vortex shedding further downstream in the wake. The corresponding mean flow is characterized by a recirculation region along the lateral surface of the cylinder, ending by mean flow reattachment close to the trailing edge. The mean flow features on the cylinder side have been shown to be highly sensitive to set-up parameters both in numerical simulations and in experiments. The results of 21 Large Eddy Simulations (LES) are analyzed herein to highlight the impact of the lateral mean recirculation characteristics on the near-wake flow features and on some bulk quantities. The considered simulations have been carried out at Reynolds number Re=DU_∞/ν=40 000, being D the crossflow dimension, U_∞ the freestream velocity and ν the kinematic viscosity of air; the flow is set to have zero angle of attack. Some simulations are carried out with sharp edges (Mariotti et al. 2017), others with different values of the rounding of the upstream edges (Rocchio et al. 2020) and an additional LES is carried out to match the value of the roundness of the upstream edges in the experiments in Pasqualetto et al. (2022). The dimensions of the mean recirculation zone vary considerably in these simulations, allowing us to single out meaningful trends. The streamwise length of the lateral mean recirculation and the streamwise distance from the upstream edge of its center are the parameters controlling the considered quantities. The wake width increases linearly with these parameters, while the vortex-shedding non-dimensional frequency shows a linear decrease. The drag coefficient also linearly decreases with increasing the recirculation length and this is due to a reduction of the suctions on the base. However, the overall variation of C_D is small. Finally, a significant, and once again linear, increase of the fluctuations of the lift coefficient is found for increasing the mean recirculation streamwise length.
Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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v.38
no.1
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pp.43-57
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2002
This paper introduces an analysis method to predicting the flow characteristic of flow field around otter board In order to develope a high performance model. In this experiment, it is used a numerical analysis of flow field through CFD(Computational Fluid Dynamic), PIV method in which quantitative, qualitative evaluation is possible. In this experiment, it is used PIV method with flow filed image around otter board in order to analysis of flow characteristic. The result compared flow pattern with analysis result through CFD and also measurement result of lift and drag force coefficient carried out in CWC(Circulating Water Channel). The numerical analysis result is matched well with experiment result of PIV in the research and it is able to verify In the physical aspect. The result is as follows ; (1) It was carried out visibility experiment using laser light sheet, and picture analysis through PIV method in order to analysis fluid field of otter-board. As a result, the tendency of qualitative fluid movement only through the fluid particle's flow could be known. (2) Since PIV analysis result is quantitative, this can be seen in velocity vector distributions, instantaneous streamline contour, and average vorticity distributions through various post processing method. As a result, the change of flow field could be confirmed. (3) At angle of attack 24$^{\circ}$ where It Is shown maximum spreading force coefficient, the analysis result of CFD and PIV had very similar flow pattern. In both case, at the otter-board post edge a little boundary layer separation was seen, but, generally they had a good flow (4) As the result of post processing with velocity vector distributions, instantaneous streamline contour and average vorticity distributions by PIV, boundary layer separation phenomenon started to happen from angle of attack 24$^{\circ}$, and from over angle of attack 28$^{\circ}$, it happen at leading edge side with the width enlarged.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.28
no.4
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pp.648-656
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2022
As environmental regulations such as the International Maritime Organization (IMO)'s strategy to reduce greenhouse gases(GHG) are strengthened, technology development such as eco-friendly ships and alternative fuels is expanding. As part of this, ship propulsion technology using energy reduction and wind propulsion technology is emerging, especially in shipping companies and shipbuilders. By securing wind propulsion technology and introducing empirical research into shipbuilding and shipping, a high value-added market using eco-friendly technology can be created. Moreover, by reducing the fuel consumption rate of operating ships, GHG can be reduced by 6-8%. Rotor Sail (RS) technology is to generate a hydrodynamic lift in the vertical direction of the cylinder when the circular cylinder rotates at a constant speed and passes through the fluid. This is called the Magnus effect, and this study attempted to propose a plan to increase propulsion efficiency through a numerical analysis study on turbulence flow characteristics around RS, a wind power assistance propulsion system installed on a ship. Therefore, CL and CD values according to SR and AR changes were derived as parameters that affect the aerodynamic force of the RS, and the flow characteristics around the rotor sail were compared according to EP application.
A.M. Abd-Alla;Esraa N. Thabet;S.M.M.El-Kabeir;H. A. Hosham;Shimaa E. Waheed
Advances in nano research
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v.16
no.4
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pp.325-340
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2024
There are several novel uses for dispersing many nanoparticles into a conventional fluid, including dynamic sealing, damping, heat dissipation, microfluidics, and more. Therefore, melting heat and mass transfer characteristics of a 3-D MHD Hybrid Nanofluid flow over a rotating disc with presenting dufour and soret effects are assessed numerically in this study. In this instance, we investigated both ferric sulfate and molybdenum disulfide as nanoparticles suspended within base fluid water. The governing partial differential equations are transformed into linked higher-order non-linear ordinary differential equations by the local similarity transformation. The collection of these deduced equations is then resolved using a Chebyshev spectral collocation-based algorithm built into the Mathematica software. To demonstrate how different instances of hybrid/ nanofluid are impacted by changes in temperature, velocity, and the distribution of nanoparticle concentration, examples of graphical and numerical data are given. For many values of the material parameters, the computational findings are shown. Simulations conducted for different physical parameters in the model show that adding hybrid nanoparticle to the fluid mixture increases heat transfer in comparison to simple nanofluids. It has been identified that hybrid nanoparticles, as opposed to single-type nanoparticles, need to be taken into consideration to create an effective thermal system. Furthermore, porosity lowers the velocities of simple and hybrid nanofluids in both cases. Additionally, results show that the drag force from skin friction causes the nanoparticle fluid to travel more slowly than the hybrid nanoparticle fluid. The findings also demonstrate that suction factors like magnetic and porosity parameters, as well as nanoparticles, raise the skin friction coefficient. Furthermore, It indicates that the outcomes from different flow scenarios correlate and are in strong agreement with the findings from the published literature. Bar chart depictions are altered by changes in flow rates. Moreover, the results confirm doctors' views to prescribe hybrid nanoparticle and particle nanoparticle contents for achalasia patients and also those who suffer from esophageal stricture and tumors. The results of this study can also be applied to the energy generated by the melting disc surface, which has a variety of industrial uses. These include, but are not limited to, the preparation of semiconductor materials, the solidification of magma, the melting of permafrost, and the refreezing of frozen land.
In this study, the resistance test, the vertical static angle of the attack test and VPMM test will be conducted to estimate the maneuverability of underwater vehicles with ahead propeller. The vertical static test will be conducted within the range of -40deg to 40deg, to investigate the cross-flow drag at high incidence angles. The tests will be conducted by dividing the propeller rotation into a case in which the propeller rotates at a specific rpm, and a case in which the propeller rotates naturally, according to the towing speed. Hydrodynamic coefficients of vertical direction will be estimated by the captive model tests. Additionally, the vertical dynamic stability index based on estimated hydrodynamic coefficients will be calculated and the impact of the propeller revolution state on the index will be investigated. The results are expected to be used as reference test data for underwater vehicles with ahead propeller.
River vegetation has important functions such as providing a habitat for the river ecosystem and physical stability of the river bank. It also has adverse effects such as aggravating flood damages due to the increase in roughness coefficient and drag forces. River vegetation management is very important in finding a balance between flood and ecological management. There are still many uncertainties about the effect of vegetation on rivers. In this study, in order to analyze the effect of vegetated flow, the flow patterns according to the vegetation roughness are analyzed through a two-dimensional unsteady flow model for Chopyeong island of the Imjin River. According to the results of the 2D flow analysis using the HEC-RAS 2D model, the velocity distribution in the bend of the Imjin River was greatly affected by the vegetation roughness of Chopyeong Island. The formation of the main flow outside the bend of Chopyeong Island during flooding is presumed due to the influence of tree and grass on Chopyeong Island. If tree are distributed throughout Chopyeong Island, the velocity outside the bend is expected to be higher. River vegetation causes the effect of raising the water level, and could cause a change in the velocity distribution.
Kim, Gil Young;Yoo, Sung Bum;Kim, Dong Young;Kim, Dong Seong;Choi, Joo Ho
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.39
no.8
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pp.751-758
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2015
Mathematical models are actively used to reduce the experimental expenses required to understand physical phenomena. However, they are different from real phenomena because of assumptions or uncertain parameters. In this study, we present a calibration and validation method using a paper helicopter and statistical methods to quantify the uncertainty. The data from the experiment using three nominally identical paper helicopters consist of different groups, and are used to calibrate the drag coefficient, which is an unknown input parameter in both analytical models. We predict the predicted fall time data using probability distributions. We validate the analysis models by comparing the predicted distribution and the experimental data distribution. Moreover, we quantify the uncertainty using the Markov Chain Monte Carlo method. In addition, we compare the manufacturing error and experimental error obtained from the fall-time data using Analysis of Variance. As a result, all of the paper helicopters are treated as one identical model.
The excessive wind-induced motion of tall buildings most frequently result from vortex-shedding-induced across-wind oscillations. This form of excitation is most pronounced for relatively flexible, lightweight, and lightly damped high-rise buildings with constant cross-sections. This paper discusses the aerodynamic means ofmitigating the across-wind vortex shedding induced in such situations. Openings are added in both the drag and lift directions in the buildings to provide pressure equalization. Theytend to reduce the effectiveness of across-wind forces by reducing their magnitudes and disrupting their spatial correlation. The effects of buildings with several geometries of openings on aerodynamic excitations and displacement responses have been studied for high-rise buildings with square cross-sections and an aspect ratio of 8:1 in a wind tunnel. High-frequency force balance testshave been carried out at the Kumoh National University of Technology using rigid models with 24 kinds of opening shapes. The measured model's aerodynamic excitations and displacement were compared withthose of a square cylinder with no openings to estimate the effectiveness of openings for wind-induced oscillations. From these results, theopening shape, size, and location of buildings to reduce wind-induced vortex shedding and responses were pointed out.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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