In most industrial applications, the geometrical complexity is combined with the moving boundaries. These problems considerably increase the computational difficulties since they require, respectively, regeneration and deformation of the grid. As a result, engineering flow simulation is restricted. In order to solve this kind of problems the immersed boundary method was developed. In this study, the immersed boundary method is applied to the numerical simulation of stationary, rotating and oscillating cylinders in the 2-dimensional square cavity. No-slip velocity boundary conditions are given by imposing feedback forcing term to the momentum equation. Besides, this technique is used with a second-order accurate interpolation scheme in order to improve the accuracy of flow near the immersed boundaries. The governing equations for the mass and momentum using the immersed boundary method are discretized on the non-staggered grid by using the finite volume method. The results agree well with previous numerical and experimental results. This study presents the possibility of the immersed boundary method to apply to the complex flow experienced in the industrial applications. The usefulness of this method will be confirmed when we solve the complex geometries and moving bodies.
Polymerase chain reaction (PCR) is well established as an indispensable tool of molecular biology; and yet a limitation for cloning applications continues to be that products often require subsequent restriction to be that products often require subsequent restriction digests, blunt-end ligation, or the use of special linear vectors. Here a rapid, PCR-based system is described for the simple, restriction enzyme-free generation of synthetic, 'restriction-like' DNA fragments with staggered ends. Any 3'- or 5'-protruding terminus, but also non-palindromic overhangs with an unrestricted single strand length are specifically created. With longer overhangs, "Restriction-PCR" does not even require a ligation step prior to transformation. Thereby the technique presents a powerful tool e.g. for a successive, authentic reconstitution of sub-fragments of long genes with no need to manipulate the sequence or to introduce restriction sites. Since restriction enzyme-free and thereby devoid the limitations of partial DNA digests, "Restriction-PCR" allows a straight one-step generation and cloning of difficult DNA fragments that internally carry additional sites for specific sequence insertions or deletions can be precisely engineered into genes of interest. With these properties "Restriction-PCR" has the potential to add significant speed and versatility to a wide variety of DNA cloning applications.
아트리움 공간에서 화재 발생시 연기 유동에 대하여 두 가지 형태의 화재 모델인 zone 모델과 field 모델을 이용하여 시뮬레이션 했다. 사용된 zone model은 NIST에서 개발된 CFAST(version 1.6) 모델이며 field 모델은 전산유체역학 이론을 바탕으로 자체 개발된 화재 모델이다. 본 연구는 정육면체 모양의 아트리움 공간에서 연기 유동과 온도 분포에 대하여 해석하고자 한다. 화재로 인해 야기된 유동에 대하여 속도장과 은도장을 예측하기 위한 계산 과정은 유한체적법 및 비엇갈림격자계를 이용하여 질량, 운동량, 에너지 및 성분 보존 방정식등에 대한 3차원 비정상상태 지배방정식을 사용했다. 수치해석 결과 zone 모델과 field 모델의 화재 모델에 의해 예측된 연기 층 평균 경계놀이와 상부 더운 연기 층의 평균 온도에 대하여 거의 유사한 결과를 얻었다.
한국형 차세대원자로에서는 비상노심 안전주입수가 저온관을 통하지 않고 원자로용기에 직접 주입된다. 원자로용기의 가압열충격과 열수력적 관점에서 최적의 노즐위치를 결정하기 위해서 전산유체역학을 활용하였다. 상용 전산유체코드인 CFX를 이용하여 원자로 하향유로를 모사하는 해석대상 격자를 다중불록으로 형성한 다음 유동장을 비압축성 Navier-Stokes 운동량 방정식, 에너지 방정식과 표준 k-ε 난류모형 등으로 모형화하여 3차원 비정상상태 계산을 수행하였다. CFX에서는 경계 밀착좌표계, 비엇물림격자와 SIMPLE 알고리즘을 사용한다. 본 연구결과 원자로용기의 가압열충격 관점에서 가장 보수적인 사고인 증기관 파단사고시에도 열적혼합이 잘 일어나 가압열충격이 발생할 가능성이 없는 것으로 판단되며 안전주입수 노즐이 저온관 바로 위에 위치할 때 원자로 하향유로 내의 온도 분포가 가장 균일하여 열적 혼합 관점에서는 최적의 위치로 판단된다.
2차원, 3차원 비압축성 Navier-Stokes 방정식을 이용하여 DCA 압축기 익렬의 수치해석을 수행하고, 여러 가지 입사각에 대해 실험치와 비교.검토하였다. SIMPLE 알고리즘을 적용한 2차원, 3차원 코드는 대류항의 이산화에 하이브리드 도식을, 진동해를 방지하기 위해 집중격자 기법(PWIM)을 사용하였다. 캐스케이드 유동을 예측하는데 있어서 가장 중요한 요소 중의 하나가 난류모델링이다. 이는 캐스케이드 내의 유동이 역압력구배에 의한 박리와 재부착 등의 복잡한 양상을 보이기 때문이다. 본 연구에서는 계산시간의 효율을 위해 k-$\varepsilon$ 벽법칙 모델을 사용하였다.
This study reports the selection of dependent variables for momentum equations in general curvilinear coordinates. Catesian, covariant and contravariant velocity components were examined for the dependent variable. The focus of present study is confined to staggered grid system Each dependent variable selected for momentum equations are tested for several flow fields. Results show that the selection of Cartesian and covariant velocity components intrinsically can not satisfy mass conservation of control volume unless additional converting processes ore used. Also, Cartesian component can only be used for the flow field in which main-flow direction does not change significantly. Convergence rate for the selection of covariant velocity component decreases quickly as with the increase of non-orthogonality of grid system. But the selection of contravariant velocity component reduces the total mass residual of discretized equations rapidly to the limit of machine accuracy and the solutions are insensitive to the main-flow direction.
A FA-FD hybrid method, developed for solving three-dimensional incompressible Navier-Stokes equations, is applied to calculate three-dimensional laminar flows through a square duct with a 90° bend. The method discretizes the convective terms in the primary flow direction with 3rd-order upwind finite-differences and the convective and diffusive terms in the transverse directions with the two-dimensional finite analytic method. The non-staggered grid system is used and the pressure-velocity coupling is achieved by a global iteration procedure based on the PISO algorithm. Detailed comparisons between the computed solutions and the available experimental data are given mainly for the velocity distributions at cross-sections in a 90° bend of a square duct with both fully developed and developing entry flows. Although the computational result shows generally a good agreement with the experimental data, there are some significant discrepancies underlining the necessity of more accurate numerical methods as well as reliable experimental data for their validation.
비직교 일반좌표계를 사용하는 범용 연소유동해석 프로그램을 개발하여 재순환영역을 가지는 연소유동 등을 해석하였다. 본 프로그램은 유한체적법에 근간을 둔 비엇갈림격자계를 사용하며 직교좌표 속도성분을 종속변수로 하였다. 연소모델은 무한반응속도의 1단계 비가역 반응을 고려하였으며, 밀도가중평균된 지배방정식을 고려하였다. Conserved Scalar의 확률밀도함수를 clipped gauss 분포로 가정하였다 본 프로그램을 사용하여 재순환영역을 가지는 난류확산화염을 계산하였다. 계산결과는 실험결과와 마찬가지로 두개의 재순환영역을 보였으며, 속도, 난류운동에너지, 온도 및 농도 등이 실험결과와 양호하게 일치하는 결과를 얻을 수 있었다.
This paper represents the importance of dependent variables in non-orthogonal curvilinear coordinates just as the importance of those variables of convective scheme and turbulence model in computational fluid dynamics. Each of Cartesian, physical covariant and physical contravariant velocity components was tested as the dependent variables of momentum equations in the staggered grid system. In the flow past a circular cylinder, the results were computed to use each of three variables and compared to experimental data. In the skewed driven cavity flow, the results were computed to check the grid dependency of the variables. The results used in Cartesian and physical contravariant components of velocity in cylinder flow show the nearly same accuracy. In the case of Cartesian and contravariant component, the same number of vortex was predicted in the skewed driven cavity flow. Vortex strength of Cartesian component case has about 30% lower value than that of the other two cases.
The flow and thermal phenomena in flat tubes of radiator are analyzed numerically. To predict the characteristics of heat transfer and pressure drop, the flow analysis program for three-dimensional complex geometry is developed, which adopted an non-staggered grid system and Cartesian velocities as dependent variables of the momentum equations. Using the developed program, the effect of tube specifications on the heat transfer characteristics is investigated for various flat tubes. From this study, the following results are obtained; (1) For the same hydraulic diameter($D_h{\doteq}5.2$mm), the Nusselt numbers of three basic modeis(D, J, and H-model) are 8.71, 8.92, and 10.58, respectively, and the pressure drops of D-, J-, and H-model are predicted as $-3.08{\times}10^{-2}\;Pa,\;-3.12{\times}10^{-2}\;Pa,\;and\; -3.98{\times}10^{-2}$ Pa, (2) In case of the same flat tube specification, the fins must be brazed at upper tube surface because the heat is more vividly transferred. Therefore, it is found that the H- model is the most effective tube as a heat exchanger and these results are used as a fundamental data for the design of tube.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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