International Journal of Fluid Machinery and Systems
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제9권2호
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pp.169-174
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2016
A cross-flow wind turbine has a high torque coefficient at a low tip speed ratio. Therefore, it is a good candidate for use as a self-starting turbine. Furthermore, it has low noise and excellent stability; therefore, it has attracted attention from the viewpoint of applications as a small wind turbine for an urban district. However, its maximum power coefficient is extremely low (10 %) as compared to that of other small wind turbines. In order to improve the performance and flow condition of the cross-flow rotor, the symmetrical casing with a nozzle and a diffuser are proposed and the experimental research with the symmetrical casing is conducted. The maximum power coefficient is obtained as $C_{pmax}=0.17$ in the case with the casing and $C_{pmax}=0.098$ in the case without the casing. In the present study, the power characteristics of the cross-flow rotor and those of the symmetrical casing with the nozzle and diffuser are investigated. Then, the performance and internal flow patterns of the cross-flow wind turbine with the symmetrical casings are clarified. After that, the effect of the side boards set on the symmetrical casing is discussed on the basis of the analysis results.
A cross-flow fan consists of an impeller, a stabilizer and a rearguider. When it applied for an air conditioner, an evaporator should be added. It relatively makes high dynamic pressure at low speed because a working fluid passes through an impeller blade twice and blades have a forward curved shape. Therefore, the performance of a cross-flow fan is influenced 25% by the impeller, 60% by the rearguider and the stabilizer, 15% by the heat exchanger. At the low flow rate, there are a rapid pressure head reduction, a noise increase and an unsteady flow against a stabilizer and a rearguider. Moreover, the reciprocal relation between the impeller and the flow passage is the important factor for performance improvement of the cross-flow tan because each parameter is independent. The performance characteristics in the cross-flow fan are graphically depicted with various impeller outlet angles and rearguiders.
A cross-flow fan relatively makes high dynamic pressure at low speed because a working fluid passes through an impeller blade twice and blades have a forward curved shape. Therefore, the performance of a cross-flow fan is influenced 25% by the impeller, 60% by the rearguider and the stabilizer, 15% by the heat exchanger. At the low flow rate, there exists a rapid pressure head reduction, a noise increase and an unsteady flow against a stabilizer and a rearguider. Moreover, it is difficult to analyze the reciprocal relations of the cross-flow fan because each parameter is independent. Numerical analyses are conducted with different starting angles of the rearguider. Two-dimensional, unsteady governing equations are solved, using FVM, PISO algorithm, sliding grid system and ${\kappa}-{\varepsilon}$ standard turbulence model.
A cross-flow fan relatively produces higher dynamic pressure at low speed because a working fluid passes through an impeller blade twice and blades have a forward curved shape. The performance of a cross-flow fan is influenced 25% by the impeller, 60% by the rearguider and the stabilizer, and 15% by the heat exchanger. At the low flow rate, there exist a rapid pressure head reduction, a noise increase and an unsteady flow against a stabilizer and a rearguider. The purpose of this study is to investigate the reciprocal relation among each parameter Experiments are conducted to study the effects of a rearguider and a diameter ratio of impeller on the performance analysis of a cross-flow fan. Comparing with the rearguider of radial type, the Archimedes type shows excellent results for various diameter ratios.
Bifidobacterium longum을 고농도 배양하기 위하여 최적 생육 조건을 조사하고 cross-flow filtration으로 생육 저해 대사산물인 lactic acid와 acetic acid를 제거하면서 균체 순환 배양을 사용하였다. 회분 배양에서는 탄소원으로 glucose를 50 g/l 농도로 사용하고 초기 pH 6.5인 경우 생육이 가장 높았다. B. longum을 cross-flow filtration으로 12시간 배양한 결과, 희석속도 $0.31h^{-1}$에서 최대 균체농도에 도달하여 16.4g/l의 건조균체량을 얻었으며 이로써 회분 배양시 보다 약 4배 높은 균체를 생산하였다.
The correlations for cross-flow have not been well established, because of the complexity of breakup and atomization mechanism. A study was performed to investigate the characteristics of spray behaviour of liquid jet in the bag breakup regime injected into low-speed cross-flow with the pressure single-hole nozzle. The shadow-graphy method was used for the cross-flow jet visualization. The experimental variables of liquid jet were nozzle diameter $(0.3mm{\sim}1.0mm)$, injection pressure $(50kPa{\sim}150kPa)$, and the velocity of cross-flow $(27m/s{\sim}42m/s)$. The highest penetration trajectories of liquid jet are governed by the momentum ratio $({\rho}_{\iota}U_{\iota}^2/{\rho}_aU_{cross}^2)$ rather than the Weber number and the new empirical equations of the highest penetration trajectory and breakup point at low-speed corss-flow are established.
In the fully developed pipe flow, when jet is injected in cross to the flow there are complex transition flows caused by interaction of the cross flow and jet. These interactions are studied by means of the flow visualization methods and frequency analysis using a hot-wire anemometer. The velocity range of cross flow of the pipe is 0.3 m/s ~ 1.2 m/s and the corresponding Reynolds number, R$\sub$p/, based on the pipe diameter is 2.25 * 10$\^$3/ ~ 9.02 * 10$\^$3/. The velocity ratio (R), jet velocity/cross flow velocity, is chosen from 2 to 10. A circular cylinder is placed in the pipe instead of jet to observe the vortex shedding from the solid body. To compare the jet and circular cylinder flow, the vortical structure is analyzed in both cases and the structure of vortices and the origin of its formation are investigated, especially. The vortex shedding of the dominant coherent structure is compared between the jet flow and the circular cylinder flow. In the case of the jet flow, the Strouhal numbers are different depending on the existence of the upright vortex as well as the velocity ratio (R).
The spanwise flow structure around a rigid smooth circular cylinder model in cross-flow has been investigated based on the experimental data obtained from a series of wind tunnel tests. Surface pressures were collected at five spanwise locations along the cylinder over a Reynolds number range of $1.14{\times}15^5$ to $5.85{\times}10^5$, which covered sub-critical, single-bubble and two-bubble regimes in the critical range. Separation angles were deduced from curve fitted to the surface pressure data. In addition, spanwise correlations and power spectra analyses were employed to study the spatial structure of flow. Results at different spanwise locations show that the transition into single-bubble and two-bubble regimes could occur at marginally different Reynolds numbers which expresses the presence of overlap regions in between the single-bubble regime and its former and later regimes. This indicates the existence of three-dimensional flow around the circular cylinder in cross-flow, which is also supported by the observed cell-like surface pressure patterns. Relatively strong spanwise correlation of the flow characteristics is observed before each transition within the critical regime, or formation of first and second separation-bubbles. It is also noted that these organized flow structures might lead to greater overall aerodynamic forces on a circular cylinder in cross-flow within the critical Reynolds number regime.
본 연구에서는 복잡한 유동형태를 지닌 충돌분사류에 대한 유동특성을 연구하 기 위하여 단순화된 실험모델로써 형상이 동일한 두 원형분류의 충돌에 의한 충돌분류 의 혼합현상 및 유동구조 등을 질량유량비의 변화에 따라 유체역학적으로 구명하고자 하였으며, 본 연구 결과는 연소기관에서의 연소효율 증대 및 구조개선등의 공학적 응 용을 위한 기본자료로 활용하고, 이론적 연구에 의한 난류의 유동구조 및 유동특성 에 대한 타당성 입증과 이론적 모델의 보완을 위한 실험자료로 이용하고자 한다. 충돌유동에 영향을 미치는 주요인자는 노즐직경, 충돌각, 충돌질량유량비, 온도, 밀도 등이며, 이 인자들 중에서 충돌질량유량비와 출돌각이 충돌후 형성되는 난류혼합유동 에 지배적인 영향을 미치므로, 본 연구에서는 두 원형분류의 충돌질량유량비를 가변할 수 있는 장치를 고안하였으며, 두 분류의 충돌각을 45˚로 고정하고, 고속측과 저속측 노즐의 질량유량비를 1.0, 0.8, 0.6, 0.4로 설정하여 질량유량비에 따른 혼합 유동구 조의 구명을 위한 실험적인 연구를 수행하였다. 충돌후의 혼합유동의 특성을 연구하 기 위하여 유동중심궤적, 유동반폭, 유동단면, 2차원 및 3차원 유동장, 평균속도분포 등을 온라인 컴퓨터시스템을 이용하여 측정분석하였다.
Flow analysis of profile extrusion is essential for design and production of a profile extrusion die. Velocity, pressure, and temperature distribution in an extrusion die are predicted and compared with the experimental results. A two dimensional numerical method is proposed for three dimensional analysis of the flow field within the profile extrusion die by applying a modified cross-sectional numerical method. Since the cross-sectional shape of the die is varied gradually, it is assumed that the pressure is constant within a cross-sectional plane that is perpendicular to the flow direction. With this assumption, the velocity component in the cross-sectional direction is neglected. The exact cross-sectional shape at any position is calculated based on the geometry of standard cross-sections. The momentum and energy equations are solved with proper boundary conditions at a cross-section and then the same calculation is carried out for the next cross-section using the current calculated values. An L-shaped profile extrusion die is produced and employed for experimental investigation using a commercially available polypropylene. Numerical prediction for the varying cross-sectional shape provides better results than the previous studies and is in good agreement with the experimental results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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