Cavitating flow is widely shown in many engineering systems, such as marine propellers, pump impellers, nozzles, injectors, torpedoes, etc. The present work focuses on the numerical analysis of the multiphase flow around the underwater vehicle which was launched from a submarine. The governing equation is the Navier-Stokes equation with a homogeneous mixture mode. The multiphase flow solver uses an implicit preconditioning scheme in curvilinear coordinate. For the code validation, the results from the present work are compared with the existing experimental and numerical results, and a reasonably good agrements are obtained. The multiphase flow around an underwater vehicle is simulated which includes submarine wake effects.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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제10권3호
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pp.254-263
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2017
The cavitation erosion remains an industrial issue for many applications. This paper deals with the cavitation intensity, which can be described as the fluid mechanical loading leading to cavitation damage. The estimation of this quantity is a challenging problem both in terms of modeling the cavitating flow and predicting the erosion due to cavitation. For this purpose, a numerical methodology was proposed to estimate cavitation intensity from 3D unsteady cavitating flow simulations. CFD calculations were carried out using Code_Saturne, which enables U-RANS equations resolution for a homogeneous fluid mixture using the Merkle's model, coupled to a $k-{\varepsilon}$ turbulence model with the Reboud's correction. A post-process cavitation intensity prediction model was developed based on pressure and void fraction derivatives. This model is applied on a flow around a hydrofoil using different physical (inlet velocities) and numerical (meshes and time steps) parameters. The article presents the cavitation intensity model as well as the comparison of this model with experimental results. The numerical predictions of cavitation damage are in good agreement with experimental results obtained by pitting test.
A numerical method for gas-liquid two-phase flow is applied to solve shock-bubble interaction problems. The present method employs a finite-difference Runge-Kutta method and Roe's flux difference splitting approximation with the MUSCL-TVD scheme. A homogeneous equilibrium cavitation model is used. By this method, a Riemann problem for shock tube was computed for validation. Then, shock-bubble interaction problems between cylindrical bubbles located in the liquid and incident liquid shock wave are computed.
A numerical method for gas-liquid two-phase flow is applied to solve shock-bubble interaction problems. The present method employs a finite-difference Runge-Kutta method and Roe's flux difference splitting approximation with the MUSCL-TVD scheme. A homogeneous equilibrium cavitation model is used. By this method, a Riemann problem for shock tube was computed for validation. Then, shock-bubble interaction problems between cylindrical bubbles located in the liquid and incident liquid shock wave are computed.
The effervescent atomizer is one of twin-fluid atomizers that aeration gas enters into bulk liquid and two-phase flow is formed in the mixing section. The effervescent atomizer requires low injection pressure and small amount of aeration gas, as compared to other twin-fluid atomizers. In this study, cold flow test was conducted to investigate the spray characteristics of aerated impinging jets. The present effervescent impinging atomizers were composed of the aerator device and like-on-like doublet impinging atomizer which had different impinging angles. To analyze the spray characteristics such as breakup length and droplet size distribution, the image processing technique was adopted by using instantaneous images at each flow condition. Non-dimensional parameters, induced by the homogeneous flow model, were used to predict the breakup length. The breakup length was decreased with the mixture Reynolds number and impinging angle increasing. The result of droplets showed that the size distribution was axisymmetric about the center of the injector and their diameter tended to decrease with increasing GLR.
In this paper, numerical simulation of cavitation flow for modified NACA66 hydrofoil was made by using the multi-phase RANS equation based on pseudo-compressibility. The Homogeneous mixture model comprised of the mixture continuity, mixture momentum and liquid volume fraction equations was utilized. A vertex-centered finite-volume method was used in conjunction 2nd-order Roe's FDS to discretize the inviscid fluxes. The viscous fluxes were computed based on central differencing The Spalart-Allmaras one equation model was employed for the closure of turbulence. Reasonable agreements were obtained between the calculation results and the experiment for pressure coefficients on the hydrofoil surface.
Among the different techniques available, nuclear methods, including gamma-gamma logging tools, are of special importance. Though the real environment which surrounds the drilled borehole is a complex fractured medium which the fluid can flow through the porosities, simulation studies generally use the traditional model of a homogeneous mixture of formation and the liquid. Considering a previously published study, which shows that modeling of fluid flow in fractured reservoirs and simulating the formation as an inhomogeneous fractured medium leads to different results compared with those of homogeneous mixture, here we study the effect of the presence of drilling fluid (mudcake) on the response of the detectors in both the models. To study this effect, a typical gamma-gamma logging tool was modeled by using the MCNPX Monte Carlo code. The results show that the responses of the detectors in the mixture model in the presence of various thicknesses of mudcake are sensitive to the density of the formation material. However, this effect is not notable in the inhomogeneous fractured medium. These results emphasize the importance of the model employed for simulation of the medium in gamma-gamma well-logging.
Heaps(1972)가 사용한 천해균질류에 대한 선형 기본방정식을 수심평균류속과 해수면변리를 계산하는 External mode와 수심변이 유속을 계산하는 Internal mode로 분리시킨 다음, Internal mode식에 Galerkin Method를 적용하였다. Internal mode유속을 수평좌표, 시간에 따라 변하는 계수와 대직좌표에 따라 변하는 Basis function들의 곱의 형태로 선형전개하며, 난류확산계수를 포함하는 2차미분항으로부터 해수면에 Homogeneous boundary condition과 해저면에 Sheared boundary condition이 가해지는 Sturm-Liouville system을 구성, Eigenfunctions 해를 구하여 Basis function으로 사용하였다. 모델의 성능을 검토하기 위하여 수립된 모델을 정상균일풍이 가해지는 1차원 수노에 적용하여 Cooper and Pearce(1977)가 제시한 해저면 비활동조건하의 무한 및 유한수노 연직류원분포에 대한 해석각와 비교하였으며, North Sea 규모의 등수심 장방형 Basin(Heaps' Basin)에 적용하여 정상균일풍에 대한 Heaps(1972)의 계산결과와 비교하였다.
Cavitation causes a great deal of noise, damage to components, vibrations, and a loss of efficiency in devices, such as propellers, pump impellers, nozzles, injectors, torpedoes, etc. Thus, the cavitating flow simulation is of practical importance for many engineering systems. In the present work, a two-phase flow solver based on the homogeneous mixture model has been developed. The solver employs an implicit preconditioning, dual time stepping algorithm in curvilinear coordinates. The flow characteristics around Clark-Y hydrofoil were calculated and then validated by comparing with the experimental data. The lift and drag coefficients with changes of angle of attack and cavitation number were obtained. The results show that cavity length and lift, drag coefficient increase with increasing angle of attack.
International Journal of Air-Conditioning and Refrigeration
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제7권
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pp.11-21
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1999
The capillary tube and short tube orifice have been widely used as an expansion device in the refrigeration and air-conditioning system. To improve the system performance, expansion devices need to be optimized with the components of a refrigeration system. In the present study, a numerical model for a capillary, which could predict the flow rate and properties along a tube, was developed by assuming homogeneous two-phase flow. A semi-empirical flow model for evaluation of the flow rate through a short tube orifice was also developed by using the experimental data. Finally, the results of the numerical model for a capillary was compared with those of the semi-empirical model for a short tube orifice to identify the dominant flow factors for the expansion devices.
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