When the liquid with the additive of ppm unit of a polymer flows, the pressure drop can be manifestly decreased compared to that of pure liquid: that's the drag reduction. This method is that a small amount of a polymer which doesn't make the transformation of the properties of the working fluid is dissolved into the working fluid, the links of chains of the polymer do a buffer action to the molecules of the working fluid which come out between near the wall of the pipe and the interface, so that the pressure drop is dramatically decreased. When we transport the fluid, therefore, we can save a lot of pumping power, or we can increase the transportation capacity with using the same transportation equipment. But when a polymer solution is also flowing in the fluid transportation system, the degradation which have a very close relation with the phenomena of the drag reduction occurs necessarily. When adding polymer to reduce the drag in two phase flow system, It is impossible to find some studies. This study is focussing on a searching examination for the experimental study considering the mechanical degradation in the closed tow phase system to find out the conditions which could improve the pump capacity.
The sailfish is the fastest sea animal, reaching its maximum speed of 110km/h. On its skin, a number of V-shaped protrusions pointing downstream exist. Thus, in the present study, the possibility of reducing the skin friction using its shape is investigated in a turbulent boundary layer. We perform a parametric study by varying the height and width of the protrusion, the spanwise and streamwise spacings between adjacent ones, and their overall distribution pattern, respectively. Each protrusion induces a pair of streamwsie vortices, producing low and high shear stresses at its center and side locations, respectively. These vortices also interact with those induced from adjacent protrusions. As a result, the drag is either increased or unchanged for all the cases considered. In some cases, the skin friction itself is reduced but total drag including the form drag on the protrusions is larger than that of a smooth surface. Since the shape of present protrusions is similar to that used by Sirovich and Karlsson [Nature 388, 753 (1997)] where V-shaped protrusions pointing upstream were considered, we perform another set of experiments following their study. However, we do not obtain any drag reduction even with random distribution of those V-shaped protrusion.
원통 모델에 공기저항저감 효과를 검증하기 위해서 원통형에 적합한 유연성 플라즈마 구동기를 제작하였다. 다양한 풍속에서 플라즈마 유동제어 풍동시험을 수행하였으며, CFD 해석과 유동가시화를 수행하였다. 풍속이 느린 저속 구간에서는 유동박리가 발생하지 않아 플라즈마 유동제어 효과가 없었다. 풍속 14 m/s 에서 14% 정도 항력이 저감되었으며, 풍속이 증가된 17 m/s 의 경우 항력이 27% 저감되었다. CFD 해석과 유동가시화의 비교를 통해 DBD플라즈마 구동기는 원통 주변의 압력차를 감소시켜 와류의 크기가 줄어든 것으로 확인되었다.
The main objective of the present study is to investigate the roles of the micro-dimpled surface on the drag reduction. To investigate the effectiveness of the micro-dimpled surface, the flat plates are prepared. The micro-size dimples are directly carved on the metal surface by ultrasonic nano-crystal surface modification (UNSM) method. Momentum of the main flow is increased by the dimple patterns within the turbulent boundary layer (TBL), however, there is no significant change in the turbulence intensity in the TBL. The influence of dimple patterns is examined through the flow field survey near the flat plate trailing edge in terms of the profile drag. The wake flow velocities in the flat plate are measured by PIV technique. The maximum drag reduction rate is 4.6% at the Reynolds number of $10^6{\sim}10^7$. The dimples tend to increase the drag reduction rate consistently even at high Reynolds number range.
This article describes the numerical investigation of turbulent blood flow in the stenosed artery bifurcation under periodic acceleration of the human body. Numerical analyses for turbulent blood flow were performed with different magnitude of periodic accelerations using a modified turbulence model which was considering drag reduction of non-Newtonian fluid. The blood was considered to be a non-Newtonian fluid which was based on the power-law viscosity. In order to validate the modified $k-{\varepsilon}$ model, numerical simulations were compared with the standard $k-{\varepsilon}$ model and the Malin's low Reynolds number turbulence model for power-law fluid. As results, the modified $k-{\varepsilon}$ model represents intermediate characteristics between laminar and standard $k-{\varepsilon}$ model, and the modified $k-{\varepsilon}$ model showed good agreements with Malin's verified power law model. Moreover, the computing time and computer resource of the modified $k-{\varepsilon}$ model were reduced about one third than low Reynolds number model including Malin's model.
Microbubbles moving in the turbulent boundary layer are visualized and investigated in the point of frictional drag reduction. The turbulent boundary layer is formed beneath the surface of the 2-D flat plate located in the tunnel test section. The microbubble generator produces mean bubble diameter of 30 – 50 μm. To capture the micro-bubbles passing through the tiny measurement area of 5.6 mm2 to 200 mm2, the shadowgraphy system is employed appropriately to illuminate bubbles. The velocity field of bubbles reveals that Reynolds stress is reduced in the boundary layer by microbubbles’ activity. To understand the contribution of microbubbles to the drag reduction rate more, much smaller field-of-view is required to visualize the bubble behaviors and to find the 2-D void fraction in the inner boundary layer.
The possibility of skin friction reduction in laminar channel flow is investigated when the flow is subjected to stationary distributed surface blowing and suction. Blowing and suction provided at the channel walls is steady in time but varies as a sine function along the streamwise direction. The skin friction changes depending on the wavelength and amplitude of the actuation. Especially, the skin friction is reduced below that of fully developed laminar flow as the wavelength decreases and amplitude increases. The optimal wavelength of producing minimum skin friction is $\pi/2{\delta}$, where $\delta$ is the channel half-height It is observed that the distributed blowing and suction induces strong negative Reynolds shear stress in the near-wall region at the end of the suction part.
우리형 그물에 작용하는 유수저항을 그 도면으로부터 정확하게 계산하기 위하여 그물실을 원형 실린더로 단순화하여 실린더를 통과한 흐름의 속도 감소에 대한 수치 해석 결과와 상자 구조의 모형 우리 그물에 대한 수리 모형실험을 행하여 저항계수 및 그물감을 통과기 전과 후의 속도 감소비에 대한 관계를 검토하였으며, 속도 감소비를 고려하여 흐름에 의한 그물의 변형 유무에 따른 모형 우리 그물에 작용하는 유수저항을 측정하였다. 실험에서 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 그물감을 통과하기 전의 유속 U와 통과한 후의 유속 u의 비인 속도 감소비와 그물감의 $S_n/S$ 값과의 관계는 다음과 같이 나타났다. 나일론 랏쉘 그물감의 경우: $$\frac{u}{U}=1-1.54(\frac{S_n}{S})^(1.47)$$ 나일론 막매듭 그물감의 경우: $$\frac{u}{U}=1-0.97(\frac{S_n}{S})^(1.24)$$ 2. 변형을 고려하지 않는 그물의 경우는 후류의 영향을 고려하여 각각의 그물감에 작용하는 유수저항을 독립적으로 계산하고 그들을 합산하여 전체 저항으로 채택해도 된다는 것을 확인하였다. 3. 흐름에 의한 변형이 있는 그물의 경우는 유수저항 R이 유속 U의 제곱에 비례하지 않고 $R={\kappa}U^(1.76{\~}1.83)$으로 나타났다. 4. 유속이 1 m/s인 때의 A, B 및 C 그물의 유수저항은 그들에 생긴 변형으로 인해 변형이 없는 경우의 저항에 비해 각각 $63{\%}, 71.2{\%}$ 및 $73.2{\%}$로 나타났다.
국내 집단에너지 사업의 대표적인 지역난방시스템은 전체 배관망이 약 3,000 km에 이르고 있다. 이러한 장거리 배관망을 통한 열수송에서는 마찰 저항으로 인해 많은 펌프동력이 필요하게 된다. 효율적인 장거리 열수송을 위한 연구로서 대표적인 방법 중 하나가 마찰저감제를 투입하는 것이다. 이러한 마찰저감제는 파이프내 표면의 마찰저항을 감소시킴으로써 유체의 유동을 향상시키게 되는 것이다. 본 연구에서는 친환경 계면활성제인 Amine Oxide $C_{18}$을 이용하여 $80{\sim}110^{\circ}C$의 온도범위에서 단기간 동안에 마찰저감 특성을 비교하고, 장기간 동안 퇴화현상을 비교 평가함으로써 향후 지역난방 시스템에서 적용 가능성을 평가하기 위하여 지역 난방시스템을 축소하여 실험장치를 제작하였다. 마찰저감제를 첨가하지 않은 파이프내의 차압과 마찰저감제를 첨가하였을때의 차압을 비교하여 마찰저감율을 측정하였다. 단기성능 실험결과 마찰저감제는 온도의 영향을 받아 유체의 온도가 높아질수록 마찰저감율이 낮게 나타났다. $80^{\circ}C$의 실험에서 최대 30%의 마찰저감율이 나타났으며, $100^{\circ}C$ 이상에서는 마찰저감율이 감소하여 약 15%의 마찰저감율을 보였다. 장기성능 실험결과 $80^{\circ}C$의 실험에서는 1000 ppm 0.8 m/s의 유속에서 마찰저감율의 지속시간이 155시간동안 유지되었으며 온도가 높아질수록 지속시간이 감소하였다.
Aqueous polymer solutions are known to have small pressure reduction. Paraffin slurries are known to have high thermal capacity. Paraffin particles are mixed into an aqueous polymer solution to make a new heat transfer fluid having high thermal capacity but low pressure reduction. The heat transfer characteristics of the new slurry was tested in a circular tube having a constant heat transfer boundary condition. The new slurry was found to have high Nusselt numbers as well as high thermal capacity and low pressure reduction in the laminar flow. The trends of the Nusselt numbers along the heating test section were studied for various heating conditions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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