Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2006.05a
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pp.297-305
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2006
In this paper, numerical analyses of the flow within turbine for geometric conditions such as nozzle shape, length of axial clearance, and chamfer angle of leading edge of blade have been performed to investigate the partial admission supersonic turbine losses. Firstly, flow's bending occurred at axial clearance is depended on nozzle shape. Next, the chamfer angle of leading edge affects the strength of shock generated at the leading edge. Finally the expansion and mixsing of the flow within axial clearance are largely depended upon the length of axial clearance. Therefore it is found that aerodynamic losses of turbine is affected by nozzle shape and chamfer angel and that partial admission losses is depended on nozzle shape and the length of axial clearance.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.8
no.1
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pp.95-104
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2007
A new design approach of complex geometries such as wing/body configuration is arranged by using overset mesh techniques under large scale computing environment. For an in-depth study of the flow physics and highly accurate design, several special overlapped structured blocks such as collar grid, tip-cap grid, and etc. which are commonly used in refined drag prediction are adopted to consider the applicability of the present design tools to practical problems. Various pre- and post-processing techniques for overset flow analysis and sensitivity analysis are devised or implemented to resolve overset mesh techniques into the design optimization problem based on Gradient Based Optimization Method (GBOM). In the pre-processing, the convergence characteristics of the flow solver and sensitivity analysis are improved by overlap optimization method. Moreover, a new post-processing method, Spline-Boundary Intersecting Grid (S-BIG) scheme, is proposed by considering the ratio of cell area for more refined prediction of aerodynamic coefficients and efficient evaluation of their sensitivities under parallel computing environment. With respect to the sensitivity analysis, discrete adjoint formulations for overset boundary conditions are derived by a full hand-differentiation. A smooth geometric modification on the overlapped surface boundaries and evaluation of grid sensitivities can be performed by mapping from planform coordinate to the surface meshes with Hicks-Henne function. Careful design works for the drag minimization problems of a transonic wing and a wing/body configuration are performed by using the newly-developed and -applied overset mesh techniques. The results from design applications demonstrate the capability of the present design approach successfully.
This paper represents axial mean velocity, turbulent kinetic energy and swirl number based on momentum flux measured in the X-Y plane and Y-Z plane respectively of a cone type gas swirl burner by using X-probe from the hot-wire anemometer system. This experiment is carried out at flow rates 350 and $450{\ell}/min$ respectively, which are equivalent to the combustion air flow rate necessary for heat release 15,000 kcal/hr in gas furnace, in the test section of a subsonic wind tunnel. Axial mean velocities and turbulent kinetic energies show that their maximum values exist centering around narrow slits situated radially on the edge of and in the forefront of a burner until $X/R{\fallingdotseq}1.5$, but they have a peculiar shape like a starfish diffusing and developing into inward and outward of a burner by means of the mixing between flows ejected from narrow slits, an inclination baffle plate and swirl vanes respectively according to downstream regions. Moreover, they show a relatively large value in the inner region of 0.5$S_m$ obtained by integration of velocity profiles shows a characteristic that has an inflection point composing of the maximum and minimum value until X/R<3, but shows close agreement with the geometric swirl number after a distance of X/R=3.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.41
no.10
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pp.779-787
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2013
The effects of various nozzle configurations on infrared signature are investigated for the purpose of analysing the infrared signature level of aircraft propulsion system. A virtual subsonic aircraft is selected and then a circular convergent nozzle, which meets the mission requirements, is designed. Convergent nozzles of different configurations are designed with different geometric profiles. Using a compressible Navier-Stokes-Fourier CFD code, an analysis of thermal flow field and nozzle surface temperature distribution is conducted. From the information of plume flow field and nozzle surface temperature distribution, IR signature of plume and nozzle surface is calculated through the narrow-band model and the RadThermIR code. Finally, qualitative information for IR signature reduction is obtained through the analysis of the effects of various nozzle configurations on IR signature.
The efficient steam drum should be required to reduce carbon oxide emissions and heat recovery in oxygen converter hood system. However, steam generation is limited to the time of the oxygen blowing period, which is intermittent or cyclical in operation of steel-making process. Thus, steam drum should be optimized for an effective steam generation during the oxygen blowing portion of the converter cycle. In this study, a three-dimensional computational fluid dynamics (CFD) model has been developed to describe the impacts of changing various operating conditions and geometric shape on thermo-fluid characteristics and performance of the steam drum. This model encompasses not only fluid flow and heat transfer but also evaporation and condensation at the interfacial surface in the steam drum by using VOF (Volume of Fluid) method. To validate the prediction performance of this model, comparison of the steam flow rate between numerical and experimental result has been performed, resulting in the accuracy of the relative error by less than 3.2%.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.26
no.2
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pp.269-277
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2002
Experiments on the evaporation heat transfer and pressure drop in the brazed type plate heat exchangers were performed using refrigerants R410A and R22. To investigate the geometric effect, plate heat exchangers with the same pitch and height but different 45$^{\circ}$, 35$^{\circ}$and 20$^{\circ}$chevron angles are used. Tests were conducted fur the ranges of the mass flux of refrigerant from 13 kg/m$^2$s to 34 kg/m$^2$s, the evaporation temperatures of 15$^{\circ}C$, 1$0^{\circ}C$ and 5$^{\circ}C$, vapor quality from 0.15 to 0.95 and the heat flux from 2.5 kW/m$^2$to 8.5 kW/m$^2$. The evaporation heat transfer coefficients and pressure drops were measured. Most of flow patterns are in the chum flow regime and become close to the annular flow for increasing the mass flux and the vapor quality. The heat transfer coefficient increases with increasing the evaporation temperature at a given mass flux in all plate heat exchangers. Also, the pressure drop increases with increasing the mass flux and the quality and decreasing the evaporation temperature and the chevron angle.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.20
no.4
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pp.94-103
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2016
A regeneratively-cooled channel in a liquid rocket engine is used to effectively cool a combustion chamber inner wall from hot combustion gas, and the heat transfer/pressure loss characteristics should be predicted in advance to design cooling channels. In the present research, five cooling channels with different geometric dimensions were designed and the channels were respectively manufactured using cutter and endmill. By changing coolant velocity and downstream pressure, the effects of manufacturing method, channel shape, and flow condition on pressure losses were experimentally investigated and the results were compared with the analytical results. At same channel shape and flow condition, the pressure loss in the channel machined by the cutter was lower than that by the endmill. It was also found that the pressure loss ratio between the experimental result and the analytical data changed with the channel shape and flow condition.
Objective : The objective of this study was to analyze patient-specific blood flow in ruptured aneurysms using obtained non-Newtonian viscosity and to observe associated hemodynamic features and morphological effects. Methods : Five patients with acute subarachnoid hemorrhage caused by ruptured posterior communicating artery aneurysms were included in the study. Patients' blood samples were measured immediately after enrollment. Computational fluid dynamics (CFD) was conducted to evaluate viscosity distributions and wall shear stress (WSS) distributions using a patient-specific geometric model and shear-thinning viscosity properties. Results : Substantial viscosity change was found at the dome of the aneurysms studied when applying non-Newtonian blood viscosity measured at peak-systole and end-diastole. The maximal WSS of the non-Newtonian model on an aneurysm at peak-systole was approximately 16% lower compared to Newtonian fluid, and most of the hemodynamic features of Newtonian flow at the aneurysms were higher, except for minimal WSS value. However, the differences between the Newtonian and non-Newtonian flow were not statistically significant. Rupture point of an aneurysm showed low WSS regardless of Newtonian or non-Newtonian CFD analyses. Conclusion : By using measured non-Newtonian viscosity and geometry on patient-specific CFD analysis, morphologic differences in hemodynamic features, such as changes in whole blood viscosity and WSS, were observed. Therefore, measured non-Newtonian viscosity might be possibly useful to obtain patient-specific hemodynamic and morphologic result.
Chen, Cong;Dai, Bingyu;Wieczorek, Niccolo;Unglaub, Julian;Thiele, Klaus
Wind and Structures
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v.35
no.4
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pp.255-268
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2022
Light-weight or low-damped structures may encounter the unsteady galloping instability that occurs at low reduced wind speeds, where the classical quasi-steady assumption is invalid. Although this unsteady phenomenon has been widely studied for rectangular cross sections with one side perpendicular to the incidence flow, the effect of the mean wind angle of attack has not been paid enough attention yet. With four sectional models of different side ratios and geometric shapes, the presented research focuses on the effect of the wind angle of attack on unsteady galloping instability. In static tests, comparatively strong vortex shedding force was noticed in the middle of the range of flow incidence where the lift coefficient shows a negative slope. In aeroelastic tests with a low Scruton number, the typical unsteady galloping, which is due to an interaction with vortex-induced vibration and results in unrestricted oscillation initiating at the Kármán vortex resonance wind speed, was observed for the wind angles of attack that characterize relatively strong vortex shedding force. In contrast, for the wind angles of attack with relatively weak shedding force, an "atypical" unsteady galloping was found to occur at a reduced wind speed clearly higher than the Kármán-vortex resonance one. These observations are valid for all four wind tunnel models. One of the wind tunnel models (with a bridge deck cross section) was also tested in a turbulent flow with an intensity about 9%, showing only the atypical unsteady galloping. However, the wind angle of attack with the comparatively strong vortex shedding force remains the most unfavorable one with respect to the instability threshold in low Scruton number conditions.
Bin Han ;Xiaoliang Zhu;Bao-Wen Yang;Aiguo Liu;Yanyan Xi ;Lei Liu ;Shenghui Liu;Junlin Huang
Nuclear Engineering and Technology
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v.55
no.10
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pp.3775-3786
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2023
Mixing Vane Grid (MVG) is one of the most important structures in fuel assembly due to its high performance in mixing the coolant and ultimately increasing Critical Heat Flux (CHF), which avoids the temperature rising suddenly of fuel rods. To evaluate the mixing performance of the MVG, a Total Diffusion Coefficient (TDC) mixing coefficient is defined in the subchannel analysis code. Conventionally, the TDC of the spacer grid is obtained from the combination of experiments and subchannel analysis. However, the processing of obtaining and determine a reasonable TDC is much challenging, it is affected by boundary conditions and MVG geometries. In is difficult to perform all the large and costing rod bundle tests. In this paper, the CFD method was applied in TDC analysis. A typical 5 × 5 MVG was simulated and validated to estimate the mixing performance of the MVG. The subchannel code was used to calculate the TDC. Firstly, the CFD method was validated from the aspect of pressure drop and lateral temperature distribution in the subchannels. Then the effect of boundary conditions including the inlet temperature, inlet velocities, heat flux ratio between hot and cold rods and the arrangement of hot and cold rods on MVG mixing and TDC were studied. The geometric effects on mixing are also carried out in this paper. The effect of vane pattern on mixing was investigated to determine which one is the best to represent the grid's mixing performance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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