Kim, Dong-Ha;Chang, Jo-Won;Kim, Hak-Bong;Jeon, Chang-Soo
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.36
no.2
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pp.137-145
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2008
An experimental study was performed in order to investigate the influence of Reynolds number on the drag coefficient variations of an oscillating airfoil. A NACA 0012 airfoil was sinusoidally pitched at the quarter chord point with an oscillating amplitude of ${\pm}6^{\circ}$. The free-stream velocities were 1.98, 2.83 and 4.03 m/s and the corresponding chord Reynolds numbers were $2.3{\times}10^4$, $3.3{\times}10^4$ and $4.8{\times}10^4$, respectively. The drag coefficient was calculated from the ensemble average velocity measured by an X-type hot-wire probe(X-type, 55R51) in the near-wakes region. In the case of Re=$2.3{\times}10^4$, variation of drag coefficient shows a negative damping (counter-clockwise variation), which implies an unstable state which could be excited by aerodynamic force, whereas the drag coefficient represents the positive damping (clockwise variation) as the Reynolds number increases from Re=$3.3{\times}10^4$ to $4.8{\times}10^4$. Hence, the drag coefficient variations show significant differences between Re=$2.3{\times}10^4$ and $4.8{\times}10^4$이다.
The fluid flow over structures has been widely investigated by many researchers because its extensive application in offshore structures, skyscrapers, chimneys and cooling towers, brides. In the viewpoint of reducing the drag for offshore structure, it becomes challenging problem in the field of hydrodynamic of offshore structure. The purpose of this study is to investigate a flow over a square cylinder with an attached splitter plate using RANS method. First, RANS turbulent models such as a standard $k-{\omega}$ model, SST $k-{\omega}$ model, RNG $k-{\varepsilon}$ model, realizable $k-{\varepsilon}$ model, standard $k-{\varepsilon}$ model were used for choosing suitable turbulent model which has the best agreement with available experimental result. Drag of single cylinder estimated by using standard $k-{\omega}$ has a good agreement with published experimental result. Therefore, the stand $k-{\omega}$ was selected for simulation for flow over a square cylinder with an attached plate. Second, the numerical results of drag of square cylinder with an attached splitter plate in various length of an attached plate were performed using RANS method in ANSYS Fluent. In this paper, the numerical simulations were conducted at a Reynolds number of 485 and the thickness of the splitter plate is chosen as a constant value about 10% of cylinder width. The numerical results of drag coefficient of square cylinder are compared with experimental result published by other researchers. Finally, the effect of the splitter plate attached to the rear side of the square cylinder has been investigated numerically with a focus on the drag coefficient and flow characteristic. As a result, the drag coefficient decreases with an increase in splitter plate length.
Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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v.21
no.1
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pp.45-53
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2009
A possibility of the drag coefficient estimation in numerical water basins was discussed where the numerical solution were calculated by the 3-dimensional hydro-dynamical model (FLOW-$3D^{(R)}$) with the RNG $k-{\varepsilon}$ turbulence model. On the known cases of the drag coefficients for a rectangle, the numerical drag coefficients got $1.34{\sim}1.52$ and the wind tunnel values were $1.3{\sim}1.5$. For a cylinder, the numerical values were calculated as $0.75{\sim}0.78$ in the range of 0.5
Numerical studies on the hydrodynamics of a freely falling rigid sphere in bounded and unbounded water domains are presented having investigation on the drag coefficient, normalized velocity, surface pressure and skin friction coefficient as a function of time. Two different conditions of the bounded and unbounded domains have been simulated by setting the blockage ratio. Four cases of bounded domains (B.R. = 1%, 25%, 45%, 55%, 65% and 75%) have been taken, whereas the unbounded domain has been considered with 0.01%. In the case of the bounded domain (higher values of B.R.), a substantial reduction in normalized velocity and increase in the drag coefficient have been found in presence of the bounded domain. Moreover, bounded domains also yield a significant increase in the pressure coefficient when the sphere is partially submerged, but the insignificant effect is found on the skin friction coefficient. In the case of the unbounded domain, a significant reduction in normalized velocity occurs with a decrease in Reynolds number (Re) and also increase in the drag coefficient.
Research is being actively conducted on the continuous thin plate casting method, which is used to manufacture magnesium alloy plate for plastic processing. This study applied a heat transfer solidification analysis method to the melt drag process. The heat transfer coefficient between the molten magnesium alloy metal and the roll in the thin plate manufacturing process using the melt drag method has not been clearly established until now, and the results were used to determine the temperature change. The estimated heat transfer coefficient for a roll speed of 30 m/min was 1.33 × 105 W/m2·K, which was very large compared to the heat transfer coefficient used in the solidification analysis of general aluminum castings. The heat transfer coefficient between the molten metal and the roll estimated in the range of the roll speed of 5 to 90 m/min was 1.42 × 105 to 8.95 × 104 W/m2·K. The cooling rate was calculated using a method based on the results of deriving the temperature change of the molten metal and the roll, using the estimated heat transfer coefficient. The DAS was estimated from the relationship between the cooling rate and DAS, and compared with the experimental value. When the magnesium alloy is manufactured by the melt drag method, the cooling rate of the thin plate is in the range of about 1.4 × 103 to 1.0 × 104 K/s.
Moradian, Niloofar;Ting, David S.K.;Cheng, Shaohong
Wind and Structures
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v.14
no.1
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pp.35-53
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2011
Spherical object in wind is a common scenario in daily life and engineering practice. The main challenge in understanding the aerodynamics in turbulent wind lies in the multi-aspect of turbulence. This paper presents a wind tunnel study, which focuses on the role of turbulence integral length scale ${\Lambda}$ on the drag of a sphere. Particular turbulent flow conditions were achieved via the proper combination of wind speed, orifice perforated plate, sphere diameter (D) and distance downstream from the plate. The drag was measured in turbulent flow with $2.2{\times}10^4{\leq}Re{\leq}8{\times}10^4$, $0.043{\leq}{\Lambda}/D{\leq}3.24$, and turbulence intensity Tu up to 6.3%. Our results confirmed the general trends of decreasing drag coefficient and critical Reynolds number with increasing turbulence intensity. More interestingly, the unique role of the relative integral length scale has been revealed. Over the range of conditions studied, an integral length of approximately 65% the sphere diameter is most effective in reducing the drag.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.13
no.1
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pp.817-832
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2021
In this paper, a simple practical method to estimate the drag of Super-Cavitating Underwater Vehicles (SCUV) is proposed that can obtain the drag with only principal dimensions in an initial design stage. SCUV is divided into cavitator, forebody, afterbody, base, and control fin and the drag of each part is estimated. The formulas for the drag coefficient are proposed for the disk and cone type cavitators and wedges used as control fins. The formulas are a function of cavitation number, cone or wedge angle, and Reynolds number. This method can confirm the drag characteristics of SCUV that the drag hump appears according to the coverage of the body by the cavity and the cavitator drag remains only when the entire body is covered by cavity. Applying this method to SCUV of various shapes, it is confirmed that the effects of cavitating and non-cavitating conditions, cavitator and body shape, and speed could be found.
Incompressible, unsteady flow around various single rectangular cylinders of side ratios ranging from 0.005 to 2.0 immersed in uniform flow is computed by the vortex tracing me thod. Results with and without a splitter plate pttached to the rear center of the cylinder are compared. The objective of this study is to investigate predictability of the effects of the splitter plate on drag by the method. Without the splitter plate, computed drag coefficients for cylinders of large side ratios are in good agreement with measured values, but are over predicted for those of small side ratios. With the splitter plate, drag coefficient is reduced significantly due to suppression of vortex growing near the base and interaction between the separated shear layers.
For a flow normal to a circular disk, the flow separation occurs from the edge of the disk and the flow recirculation zone exists behind the disk. Many existing studies conducted simulations of flow normal to a circular disk under low Reynolds numbers. Some studies performed LES or DES simulations under high Reynolds numbers. However, comparative study for different RANS models for high Reynolds numbers is very limited. This study presents numerical simulations of a flow normal to a circular disk using Realizable k-ε model and SST k-ω model. The recirculation bubble length and drag coefficient were compared with the experimental data. The SST k-ω model showed the excellent predictions for the recirculation bubble length and drag coefficient.
The environmental elements which naturally occur can result in structural damages and operating faults of vessels under the navigation and mooring. These primary factors are considered as wind, waves and tide. In order to investigate wind shielding effects with respect to wind load conditions between two ships which face the wind directly or slantingly to the wind direction, this numerical simulation was preferred in terms of the variation of wind loads according to different distances, wind velocities and wind directions between two ships. The results were proved to be quite reasonable, comparing with experimental data from Danish Maritime Institute, and the report, "Environmental Conditions And Environmental Loads" published by Det Norske Veritas.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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