These days, many different types of valves are developed in the industrial area according to their use purpose. Multiple kinds of valves are installed to control a flow and pressure of the pipe conveying fluid. Valves serve as critical roles in land plants such as power plants. The performance of equipment varies depending on valve characteristics. In this study, the internal flow analysis on Cone-type valve is conducted to analyze flow field and secure a value of the flow coefficient Cv. According to the internal flow analysis, when the flow distribution of the middle cross-section of valve was open 100%, flow field was relatively and smoothly taken out. If it was open 50%, flow recirculation region increased and a little complex flow field occurred. Unlike ball valve or butterfly valve, this valve had flow recirculation in its outlet depending on a valve opening amount. Therefore, it was found that there was no flow recirculation in the outlet of Cone-type valve.
In this study, in order to examine the applicability of computational fluid dynamics with the porous model to the analysis of APR+ (Advanced Power Reactor Plus) internal flow, simulation was conducted with the commercial multi-purpose computational fluid dynamics software, ANSYS CFX V.14. In addition, among the various reactor internals, the effect of flow skirt geometry on reactor internal flow was investigated. It was concluded that the porous model for some reactor internal structures could adequately predict the hydraulic characteristics inside the reactor in a qualitative manner. If sufficient computation resource is available, the predicted core inlet flow distribution is expected to be more accurate, by considering the real geometry of the internal structures, especially located in the upstream of the core inlet. Finally, depending on the shape of the flow skirt, the flow distribution was somewhat different locally. The standard deviation of the mass flow rate (${\sigma}$) for the original shape of flow skirt was smaller, than that for the modified shape of flow skirt. This means that the original shape of the flow skirt may give a more uniform distribution of mass flow rate at the core inlet plane, which may be more desirable for the core cooling.
Butterfly valves are widely used as control valves for industrial process. For the definition of optimum configuration of the valve, wide range of related studies has been actively conducted in the case of working fluids of water or air under the normal temperature. Recently, internal flow and performance characteristics of cryogenic butterfly valve for LNG carrier take a growing interest in the field of research and development. Therefore, present study is aimed to investigate the internal flow and performance characteristics of the cryogenic butterfly valve because the study result for the valve can be hardly found at present. Part 1 of this paper describes the study result of a butterfly valve model under the condition of the normal temperature. Succeeding Part 2 of this paper will describe the internal flow characteristics of a cryogenic butterfly valve for LNG carrier. The results of Part 1 show that pressure loss coefficients and flow rate coefficients obtained by the present experiment and CFD analysis agree well each other. Moreover, internal flow visualization for the valve by CFD analysis and PIV measurement have revealed complicated flow patterns of the internal flow field in detail.
A detailed computational fluid dynamics (CFD) simulation analysis model was developed using ANSYS CFX 16.1 and analyzed to simulate the basic design and internal flow characteristics of a 180 MW small modular reactor (SMR) with a natural circulation flow system. To analyze the natural circulation phenomena without a pump for the initial flow generation inside the reactor, the flow characteristics were evaluated for each output assuming various initial powers relative to the critical condition. The eddy phenomenon and the flow imbalance phenomenon at each output were confirmed, and a flow leveling structure under the core was proposed for an optimization of the internal natural circulation flow. In the steady-state analysis, the temperature distribution and heat transfer speed at each position considering an increase in the output power of the core were calculated, and the conceptual design of the SMR had a sufficient thermal margin (31.4 K). A transient model with the output ranging from 0% to 100% was analyzed, and the obtained values were close to the Thot and Tcold temperature difference value estimated in the conceptual design of the SMR. The K-factor was calculated from the flow analysis data of the CFX model and applied to an analysis model in RELAP5/MOD3.3, the optimal analysis system code for nuclear power plants. The CFX analysis results and RELAP analysis results were evaluated in terms of the internal flow characteristics per core output. The two codes, which model the same nuclear power plant, have different flow analysis schemes but can be used complementarily. In particular, it will be useful to carry out detailed studies of the timing of the steam generator intervention when an SMR is activated. The thermal and hydraulic characteristics of the models that applied porous media to the core & steam generators and the models that embodied the entire detail shape were compared and analyzed. Although there were differences in the ability to analyze detailed flow characteristics at some low powers, it was confirmed that there was no significant difference in the thermal hydraulic characteristics' analysis of the SMR system's conceptual design.
The mean streamline analysis using the empirical loss correlations has been developed for performance prediction of industrial mixed-flow fan impellers in the present study. New simple, but effective, models for the additional Euler input work characteristic and an internal recirculation loss due to internal flow reversal under the low flowrate conditions are proposed in this paper. Comparison of overall performance predictions with six sets of test data of mixed-flow fans is accomplished to demonstrate the accuracy of the proposed models. Predicted performance curves by the present set of loss models agree fairly well with experimental data for a variety of mixed-flow fan impellers over the entire operating conditions. The prediction method presented herein can be used efficiently in the conceptual design phase of mixed-flow fan impellers.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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제4권3호
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pp.317-323
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2011
Mini centrifugal pumps having a diameter smaller than 100mm are employed in many fields; automobile radiator pump, ventricular assist pump, cooling pump for electric devices and so on. Further, the needs for mini centrifugal pumps would become larger with the increase of the application of it for electrical machines. It is desirable that the mini centrifugal pump design be as simple as possible as precise manufacturing is required. But the design method for the mini centrifugal pump is not established because the internal flow condition for these small-sized fluid machines is not clarified and conventional theory is not suitable for small-sized pumps. Therefore, we started research on the mini centrifugal pump for the purpose of development of high performance mini centrifugal pumps with simple structure. Three types of rotors with different outlet angles are prepared for an experiment. The performance tests are conducted with these rotors in order to investigate the effect of the outlet angle on performance and internal flow condition of mini centrifugal pumps. In addition to that, the blade thickness is changed because blockage effect in the mini centrifugal pump becomes relatively larger than that of conventional pumps. On the other hand, a three dimensional steady numerical flow analysis is conducted with the commercial code (ANSYS-Fluent) to investigate the internal flow condition. It is clarified from the experimental results that head of the mini centrifugal pump increases according to the increase of the blade outlet angle and the decrease of the blade thickness. In the present paper, the performance of the mini centrifugal pump is shown and the internal flow condition is clarified with the results of the experiment and the numerical flow analysis. Furthermore, the effects of the blade outlet angle and the blade thickness on the performance are investigated and the internal flow of each type of rotor is clarified by the numerical analysis results.
개방 노심 열적여유도 해석 코드에 입력으로 제공되는 APR+ (Advanced Power Reactor Plus)의 수력학적 특징을 결정하기 위해 일련의 1/5 축소 원자로 유동분포 시험이 수행되었다. 본 연구에서는 원자로 내부 유동 계산시 다공성 모델을 사용한 전산유체역학의 적용성을 평가하기 위해 상용 전산유체역학 소프트웨어인 ANSYS CFX V.14를 사용하여 계산을 수행하였다. 결론적으로 본 연구에서 사용한 일부 원자로 내부 구조물에 대한 다공성 영역 처리방식을 통해 원자로 내부의 유동 특성을 정성적으로 적절히 파악할 수 있을 것으로 판단된다. 만일 충분한 계산 자원이 확보된 조건인 경우라면 노심 입구 상류에 위치한 원자로 내부 구조물의 실제 기하 형상을 고려함으로써 노심 입구 유량분포를 보다 정확하게 예측할 수 있을 것으로 예상된다.
This paper describes unsteady internal flow characteristics of a cathode air blower, used for the 1 kW fuel cell system. The cathode air blower considered in the present study is a diaphragm type blower. To analyze the flow field inside the diaphragm cavity, compressible unsteady numerical simulation is performed. Moving mesh system is applied to the numerical analysis for describing the volume change of the diaphragm cavity in time. Throughout a numerical simulation by modeling the inlet and outlet valves in a diaphragm cavity, unsteady nature of an internal flow is successfully analyzed. Variations of mass flow rate, force and pressure on the lower moving plate of a diaphragm cavity are evaluated in time. The computed mass flow rate at the same pressure and rotating frequency of a motor has a maximum of 5 percent error with the experimental data. It is found that flow pattern at the suction process is more complex compared to that at the discharge process. Unsteady nature of internal flow in the cathode air blower is analyzed in detail.
본 연구에서는 자동차 창문의 개폐에 따라 공기의 내부 유동 해석을 통하여 여름철에 운전자와 동승자의 쾌적한 운전환경을 고찰하였다. 실제 운전 환경을 고려하여, 자동차 창문 개폐 상태로서의 에어컨 입구 조건들을 유동 해석에 적용하였다. 자동차 에어컨 토출구, 시트 그리고 실내를 모델링하였고, 차 내부에서의 공기유동을 해석하여 공기의 유동형상과 내부의 온도분포를 확인하였다. 본 해석에서는 공기 유입부와 배출구를 정하고 자동차 내부를 단열상태로 가정하고 내부공기와 창문 개폐의 영향만을 고려해서 결과를 보았다. 각 조건들의 해석을 고찰해보면 본 연구 모델들이 쾌적한 환경이 유지됨을 알 수 있었다. 차량 창문 개폐에 따른 내부에서의 유동에 대한 본 해석 결과는 디자인 분야에 융합하여 적용될 수 있다고 보인다.
Chen, Zhenmu;Wei, Qingsheng;Singh, Patrick Mark;Choi, Young-Do
한국유체기계학회 논문집
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제18권5호
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pp.19-25
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2015
As a core component of a hydropower station, hydro turbines play a vital role in the integration of a power station. Research on the technology of hydro turbine is continuously increasing with the development of water electricity. On the basis of one-dimensional loss analysis, for three-dimension design, there are a lot of dimension of the internal flow passage shapes that are determined by experience. Therefore, the effect of the internal flow passage shapes on the performance and internal flow characteristics of a Francis hydro turbine model is investigated in this study. In this study, the small curvature of runner blade trailing edge shape is good for improving the efficiency of Francis turbine. The straight stay vane leading edge is good for suppressing the secondary flow. Moreover, suitable tongue passage shape and stay vane number improve the performance of the turbine considerably.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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