Conjugate heat analysis on a high pressure turbine stage including secondary flow paths has been carried out. The secondary flow paths were designed to be located in front of the nozzle and between the nozzle and rotor domains. Thermal boundary conditions such as empirical based temperature or heat transfer coefficient were specified at nozzle and rotor solid domains. To create heat transfer interface between the nozzle solid domain and the rotor fluid domain, frozen rotor with automatic pitch control was used assuming that there is little temperature variation along the circumferential direction at the nozzle solid and rotor fluid domain interface. The simulation results showed that secondary flow injected from the secondary flow path not only prevents main flow from penetrating into the secondary flow path, but also effectively cools down the nozzle and rotor surfaces. Also thermal barrier coating with different thickness was numerically implemented on the nozzle surface. The thermal barrier coating further reduces temperature gradient over the entire nozzle surface as well as the overall temperature level.
Leak detection technology is a challenging research until nowadays, because it has wide and various applications in industry. Furthermore pneumatic component reliability test based on ISO requires air leakage measurement. The conventional measurement methods need a complex operation and the calibration of leak detector. Tracing the history of our study, we proposed a new method for measurement of leak flow rate using isothermal chamber. In this study, propose a simulation model of isothermal chamber by infinitesimal flow -rate, such as a leak flow-rate. The effectiveness of the proposed simulation model is proved by simulation and experimental results. Base on the comparison results, proposed simulation model is good agreement with experimental results.
As a valid numerical method to obtain a high-resolution result of a flow field, computational fluid dynamics (CFD) have been widely used to study coolant flow and heat transfer characteristics in fuel rod bundles. However, the time-consuming, iterative calculation of Navier-Stokes equations makes CFD unsuitable for the scenarios that require efficient simulation such as sensitivity analysis and uncertainty quantification. To solve this problem, a reduced-order model (ROM) based on proper orthogonal decomposition (POD) and machine learning (ML) is proposed to simulate the flow field efficiently. Firstly, a validated CFD model to output the flow field data set of the rod bundle is established. Secondly, based on the POD method, the modes and corresponding coefficients of the flow field were extracted. Then, an deep feed-forward neural network, due to its efficiency in approximating arbitrary functions and its ability to handle high-dimensional and strong nonlinear problems, is selected to build a model that maps the non-linear relationship between the mode coefficients and the boundary conditions. A trained surrogate model for modes coefficients prediction is obtained after a certain number of training iterations. Finally, the flow field is reconstructed by combining the product of the POD basis and coefficients. Based on the test dataset, an evaluation of the ROM is carried out. The evaluation results show that the proposed POD-ROM accurately describe the flow status of the fluid field in rod bundles with high resolution in only a few milliseconds.
This paper presents a theoretical study of the delivery flow ripple produced by a swash plate type hydraulic piston pump for the purpose of developing a computer simulation program capable of predicting the pump source flow ripple accurately at the design stage. Particular attention has been paid to the development of the theoretical model by clarifying quantitatively the design influences of key parts of valve plate such as relief groove and pre-compression/expansion.
Numerical simulations were carried out of the effects of momentum and heat produced by a plasma actuator on neutral flow. Momentum and heat generated during plasma discharge were modeled as a body force and heat source using results of experiments and DSMC of particle. These force and heat model were inserted into a Navier-Stokes equation and the flow around the plasma actuator could be explored by solving fluid dynamics only. Fluid simulation showed that force produced in DSMC generated a jet flow in the vicinity of the plasma actuator and heat accounted for density change.
상용 유체 전산모사 코드인 FLUENT ver.6.0을 이용하여 직접 메탄을 연료전지의 전기화학적 해석 및 유로 내에서의 유체의 유동특성을 분석하였다 본 전산모사를 통해 유로 내의 유속, 압력, 온도, 농도 및 전류밀도 분포에 대한 다양한 정보를 얻을 수 있었으며, 유로 디자인에 따른 반응물 및 생성물의 유동에 대한 정보로부터 최적의 유로 형태를 결정할 수 있었다. 이와 같은 전산모사 방법을 사용하면 직접 메탄을 연료전지의 전극과 분리판 유로의 구조를 최적화하는데 매우 유리하다.
Simulation of flow past a complex marine structure requires a fine resolution in the vicinity of the structure, whereas a coarse resolution is enough far away from it. Therefore, a lot of grid cells may be wasted, when a simple Cartesian grid system is used for an Immersed Boundary Method (IBM). To alleviate this problems while maintaining the Cartesian frame work, we adopted an Adaptive Mesh Refinement (AMR) scheme where the grid system dynamically and locally refines as needed. In this study, We implemented a moving IBM and an AMR technique in our basic 3D incompressible Navier-Stokes solver. A Volume Of Fluid (VOF) method was used to effectively treat the free surface, and a recently developed Lagrangian Dynamic Subgrid-scale Model (LDSM) was incorporated in the code for accurate turbulence modeling. To capture vortex induced vibration accurately, the equation for the structure movement and the governing equations for fluid flow were solved at the same time implicitly. Also, We have developed an interface by using AutoLISP, which can properly distribute marker particles for IBM, compute the geometrical information of the object, and transfer it to the solver for the main simulation. To verify our numerical methodology, our results were compared with other authors' numerical and experimental results for the benchmark problems, revealing excellent agreement. Using the verified code, we investigated the following cases. (1) simulating flow around a floating sphere. (2) simulating flow past a marine structure.
The 3/2-way valve supplies the high pressure air to ship engine for starting engine. In this paper, the high pressure 3/2 way valve for ship engine has the goal as reverse engineering by searching the fluid characteristic at this valve. The reverse engineering of 3/2-way valve is measured directly by Verier-calipers and is compared with 3D scanner. The fluid characteristic in this valve is used for a simulation method by ANSYS CFX 12.1. On the contrary, discs and the shaft are as the important components on numerical simulation by controlling the air flow at this valve. The fluid characteristics are seen to make high velocity and complicated vortex around the shaft. And the flow coefficient is calculated in order to apply for industrial field.
A numerical simulation of heat and fluid flow for predicting the effect of passage arrangement in automotive heat battery has been performed. The system is assumed to be a two-dimensional laminar flow and isothermal boundary is applied to the surface of the latent heat storage vessel. In the case of ideal heat battery the flow rate into each flow passage is evenly distributed. The various models are considered in the view of pressure drop and bulk temperature. The effects on the efficiency of the heat battery are examined by varying geometrical factors such as flow passage clearance, length of a inlet and outlet tank and the length of a latent heat storage vessel. The flow clearance is a very important -factor on the efficiency of a heat battery. As the flow passage clearance becomes narrow, the flow distribution becomes uniform and the bulk temperature increases, however the pressure drop is large. Therefore, optimal flow passage clearance has to be chosen. The present work can be used in optimizing heat battery efficiency.
In the present study, the analysis on heat and fluid flow in the single screw extruder is carried out by simultaneously considering the metering section and the die. The finite difference method and the finite volume method are applied to the metering section and the die, respectively. The zonal method is used to couple the metering section and the die. To investigate the effect of die on the characteristics of heat and fluid flow in the single screw extruder, the pressure back flow is included in the analysis. The screw-tip rotation is also considered by employing the quasi 3-dimensional die model. The present results are compared with the numerical and experimental data available in the literatures.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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