Three-dimensional turbulent incompressible flow through the tip clearance of a linear turbine rotor cascade with high turning angle has been analyzed numerically. As a preliminary study to predict the tip clearance loss realistically, a generalized k-.epsilon. model derived by RNG (renormalized group) method is used for the modeling of Reynolds stresses to account for the strain rate of turbulent flow. The effects of the tip clearance flow on the passage vortex, the total pressure loss are considered qualitatively. The existences of vena contract and tip clearance vortex have been confirmed and it has been shown that as the size of the tip clearance increases, the accumulated flow through the tip clearance and the total pressure loss downstream of the cascade increase.
Flow through turbine flow meter is simulated by solving the incompressible Navier-Stockes equations. The solution method is based on the pseudocompressibility approach and uses an implicit-upwind differencing scheme together with the Gauss-Seidel line relaxation method. The equations are solved steadily in rotating reference frames and the centrifugal force and tile Coriolis force are added to the equation of motion. The standard $k-{\varepsilon}$ model is employed to evaluate turbulent viscosity. At first the stability and accuracy of the program is verified with the flow through a square duct with a $90^{\circ}$ bend and on the flat plate.
A computational study is performed to better understand the choke phenomenon of unsteady gas flow through a critical nozzle. The axisymmetric, unsteady, compressible, Navier-Stokes equations are solved using a finite volume method. In order to simulate the effects of back pressure fluctuations on the critical nozzle flow, a forced sinusoidal pressure wave is assumed downstream the exit of the critical nozzle. It's frequency is 20kHz and amplitude is varied below 15% of time-mean back pressure. The results obtained show that for low Reynolds numbers, the unsteady effects of the pressure fluctuations can propagate upstream of the throat of critical nozzle, and thereby giving rise to applicable fluctuations of mass flow through the critical nozzle. The effect of the amplitude of the excited pressure fluctuations on the choke phenomenon is discussed in details.
This paper deals with the optimization of Gas-Gas-Heater elements for desulfurization equipment through flow analysis. The flow analysis model used in the paper is ${\kappa}-{\varepsilon}$ turbulent flow model. Temperature and flow velocity distributions for three types of panel elements are calculated. Through the analysis the following conclusions are obtained. Firstly, pressure differences of between inlet and outlet for three types of panel elements do not exceed in the standard pressure difference. Secondly, it is expected that NU-type panel element having wide area of heat transfer will be more effective in the aspect of the heat transfer.
This paper investigated the influence of simple support girds on flow, irrespective of having mixing vanes, in a 1 × 3 array rod bundle by using CFD methodology and the most accurate turbulence model which could reflect the actual physics of the flow was determined. In this context, a CFD model was created simulating the experimental studies on a single-phase flow [1] and the results were compared with the experimental data. In the first part of the study, influence of mesh was examined. Tetra, hybrid and poly type meshes were analyzed and convergence study was carried out on each in order to determine the most appropriate type and density. k - ε Standard and RSM LPS turbulence models were used in this section. In the second part of the study, the most appropriate turbulence model that could reflect the physics of the actual flow was investigated. RANS based turbulence models were examined using the mesh that was determined in the first part. Velocity and turbulence intensity results obtained on the upstream and downstream of the spacer grid at -3dh, +3dh and +40dh locations were compared with the experimental data. In the last section of the study, the behavior of flow through the spacer grid was examined and its prominent aspects were highlighted on the most appropriate turbulence model determined in the second part. Results of the study revealed the importance of mesh type. Hybrid mesh having the largest number of structured elements performed remarkably better than the other two on results. While comparisons of numerical and experimental results showed an overall agreement within all turbulence models, RSM LPS presented better results than the others. Lastly, physical appearance of the flow through spacer grids revealed that springs has more influence on flow than dimples and induces transient flow behaviors. As a result, flow through a simple support grid was examined and the most appropriate turbulence model reflecting the actual physics of the flow was determined.
This study was conducted to improve the flow uniformity inside the chip tester through changing the flow path formation according to the inlet and outlet position of chamber. The internal flow and velocity distributions of the modified chamber models (Cases 1-3) were compared with the reference chamber model through three-dimensional Reynolds-averaged Navier-Stokes equations with k-ε turbulence model. The modified chamber models showed the superior flow uniformity characteristics compared to the reference chamber model. To investigate the flow uniformity in the chip tester, the standard deviation of the velocity was defined and compared. Through the internal flow analysis and assesment of the standard deviation, Case 2 among the test cases including the reference model showed the best flow uniformity generally.
The accurate estimation of leak rate through cracks is crucial in applying the leak before break (LBB) concept to pipeline design in nuclear power plants. Because of its importance, several programs were developed based on the several proposed flow models, and used in nuclear power industries. As the flow models were developed for a homogeneous pipe material, however, some difficulties were encountered in estimating leak rates for bimaterial pipes. In this paper, a flow model is proposed to estimate leak rate in bimaterial pipes based on the modified Henry-Fauske flow model. In the new flow model, different crack morphology parameters can be considered in two parts of a flow path. In addition, based on the proposed flow model, a program was developed to estimate leak rate for a crack with linearly varying cross-sectional area. Using the program, leak rates were calculated for through-thickness cracks with constant or linearly varying cross-sectional areas in a bimaterial pipe. The leak rate results were then compared and discussed in comparison with the results for a homogeneous pipe. The effects of the crack morphology parameters and the variation in cross-sectional area on the leak rate were examined and discussed.
With the phaseout of CFC and HCFC refrigerants, refrigeration and heat pump systems must be redesigned to match and improve system performance with alternative refrigerants. A generalized flow model for predicting mass flow rate through short tube orifices is derived from a power law form of dimensionless parameters generated by Pi-theorem. The database for developing the correlation includes extensive experimental data for R12, R22, R134a, R407C, R410A, and R502 from the open literature. The correlation yields an average deviation of $0.3\%$ and a standard deviation of $6.1\%$ based on the present database. In addition, rating charts for predicting refrigerant flow rate through short tube orifices are generated for R12, R22, R134a, R407C, R410A, and R502.
The HANARO, a multi-purpose research reactor of 30 MWth open-tank-in-pool type, has been under normal operation since its initial criticality In February, 1995. Many experiments should be safely performed to activate the utilization of the HANARO. A flow simulation facility is being developed for the endurance test of reactivity control units for extended life times and the verification of structural integrity of those experimental facilities prior to loading in the HANARO. This test facility is composed of three major parts; a half-core structure assembly, flow circulation system and support system. The flow circulation system is composed of a circulation pump, a core flow pipe, a core bypass flow pipe and instruments. The system is to be filled with de-mineralized water and the flow should be met the design flow to simulate similar flow characteristics in the core channel of the half-core test facility to the HANARO. This paper, therefore, describes an analytical analysis to study the flow behavior of the system. The computational flow analysis has been performed for the verification of system pressure variation through the three-dimensional analysis program with standard k-$\epsilon$ turbulence model and for the verification of the structural piping integrity through the finite element method. The results of the analysis are satisfied the design requirements and structural piping integrity of flow circulation system.
Flows in a regenerative pump were calculated for several flow-rates, using the CFX-Tascflow. The calculated results show the vortex structure in the impeller and side channel. The predicted performance shows considerable discrepancy from the measured values for low flow rates. Main source of the difference is the leakage flow of pump strongly affecting the performance of pump. A simple correlation was proposed using calculated leakage flows through the simplified passage. One dimensional analysis were made for the recirculating flow and angular momentum transfer using calculated three dimensional data base.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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