Velocity profiles inside a partially filled pipline have been investigated experimentally. To measure the velocity fields, a particle image velocimetry (PIV), which is a recent quantitative visualization technique, is applied. The velocity profile inside a circular pipe is well known, but if the pipe is partially filled, the problem is entirely different in the sense that the velocity distribution is significantly affected by the slope of pipe and filled water level, and so on. In order to calculate exact flow rate in the open channel or partially filled pipeline, three-dimensional velocity distributions at a given cross-sectional area are measured and compared the flow rates with the previously known empirical formula of Manning equation. The results show that the velocity profiles at center plane is considerably different from each other when the slope and water level change. Thus, The three-dimensional velocity profile can be the most plausible estimate for the exact flow rate.
Lee, Gang Nam;Duong, Tien Trung;Jung, Kwang Hyo;Suh, Sung Bu;Lee, Jae Yong
Journal of Ocean Engineering and Technology
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v.34
no.6
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pp.419-427
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2020
In this study, a particle image velocimetry (PIV)-based pressure estimation method was investigated, with application to the wave-in-deck loading phenomenon. An experimental study was performed in a two-dimensional wave tank using a fixed deck structure under a focused wave, obtaining local pressures by pressure sensors, global loads by load cells, and instantaneous velocity fields using the PIV measurement technique. The PIV-based pressure estimation method was applied using the Euler equation as the governing equation, and the proper time step for the wave impact pressure was studied using the normalized root-mean-square deviation. The pressure estimation method showed good agreement for the local impact pressure in comparison with the measured pressure by the pressure sensors. However, some differences were observed in the peak pressure due to the limitations of the Euler equation and the sampling rate of the measurement system. Using the estimation method, the pressure fields during wave-in-deck loading were determined in the study, with an analysis of the mechanism of impact and negative pressure occurrence.
KIM, YEONGHWAN;KIM, YEONGHO;CHO, GYEONGRAE;KIM, UEIKAN;DOH, DEOGHEE
Journal of Hydrogen and New Energy
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v.29
no.6
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pp.642-647
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2018
Gas compressors are mostly driven by motors. It is important to measure the power of motors to evaluate their power efficiency, because the mechanical loads of gas compressors are always varied. In order to measure the power given to the driving motors, the torque should be measured. Manufacturers of compressors usually use the torque data to calculate the compressors qualities such as power consumption, efficiencies and failures. In general, measurements for the shaft torque of the compressors have been based upon contact types, strain gauges. In the cases of larger compressors, the contact type of strain gauges have several disadvantages such as large size and high cost. In this study, a relatively inexpensive and simple torque sensing technique that is not restricted to shaft diameter is introduced using visualization technique. Particle image velocimetry (PIV) has been adopted to complete non-contact torques measurements for rotating motors. In order to compare the performance of the newly constructed torque measurement technique, torque measurement by a transducer based on MEMS technology has been performed simultaneously during experiments.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.4
no.4
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pp.18-25
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2000
A two-color particle image velocimetry (PIV) has been developed for measuring two dimensional velocity flowfields and applied to a Mach 2.0 supersonic nozzle. This technique is similar to a single-color PIV technique except that two different color laser beams are used to solve the directional ambiguity problem. A green-color laser sheet (532 nm: 2nd harmonic beam of YAG laser) and a red-color laser sheet (619 nm: output beam from YAG pumped Dye laser using Rhodamine 640) are employed to illuminate the seeded particles. A high resolution (3060${\times}$2036) digital color CCD camera is used to record the particle positions. This system eliminates the photographic-film processing time and subsequent digitization time as well as the complexities associated with conventional image shifting techniques for solving directional ambiguity problem. The two-color PIV also has the advantage that velocity distributions in high speed flowfields can be measured simply and accurately by varying the time interval between two different laser beams due to its high signal-to-noise ratio and thereby less requirement of panicle pair numbers for a velocity vector in one interrogation spot. The velocity distribution in the Mach 2.0 supersonic nozzle has been measured and the over-expanded shock cell structure can be predicted by the strain rate field. These results are compared and analyzed with the schlieren photograph for the velocity distributions and shock location.
In order to analyze the effect of burial depth on the generation of ground cavities and cave-ins, a series of model experiments with different height of model ground were performed. Digital images of the model ground were captured to evaluate the internal deformation of the model grounds by adopting the PIV (Particle Image Velocimetry) technique. Additionally, the vertical displacement at the surface, the size of the cavity, and the weight of the discharged soil were measured in each test. The results indicate that the model ground with low burial depth, which does not satisfy the criterion, was more vulnerable to ground cavities and cave-ins than the model ground with high burial depth.
Jeon, Min-Gyu;Kim, Hyoung-Ho;Suh, Sang-Ho;Choi, Young Ho;Lee, Hyun-Jin;Doh, Deog-Hee
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.37
no.11
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pp.985-990
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2013
An arteriovenous fistula is artificially produced using a graft for hemodialysis in patients. In an arteriovenous graft (AVG), the angle of its arterial or venous anastomosis play an important role in producing flows inside blood vessels, through which a stenosis may occur. Most studies thus far have focused on CFD results. In this study, a PIV technique is used to analyze the hemodynamic characteristics at the arterial or venous anastomosis of an AVG having an angle of $30^{\circ}C$. For flow dynamic similarity, the Reynolds number is set to be the same for real and simulated flows. A PIV experiment is performed with a control valve in the arterial part. In conclusion, the recirculation flow appeared in the bifurcation area and the total blood velocity changed according to the extent of valve opening.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.49
no.4
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pp.333-339
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2012
The main objective of the present study is to investigate the roles of the micro-dimpled surface on the drag reduction. To investigate the effectiveness of the micro-dimpled surface, the flat plates are prepared. The micro-size dimples are directly carved on the metal surface by ultrasonic nano-crystal surface modification (UNSM) method. Momentum of the main flow is increased by the dimple patterns within the turbulent boundary layer (TBL), however, there is no significant change in the turbulence intensity in the TBL. The influence of dimple patterns is examined through the flow field survey near the flat plate trailing edge in terms of the profile drag. The wake flow velocities in the flat plate are measured by PIV technique. The maximum drag reduction rate is 4.6% at the Reynolds number of $10^6{\sim}10^7$. The dimples tend to increase the drag reduction rate consistently even at high Reynolds number range.
Guangxuan, Liao;Xin, Huang;Beihua, Cong;Jun, Qin;Jianghong, Liu;Xishi, Wang
Journal of ILASS-Korea
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v.11
no.4
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pp.251-265
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2006
To prevent the ozonosphere from being destroyed by Halon, it is an urgent task to find out Halon replacement. As one of the replacements water mist have showed broad applications by its advantages: little pollution to environment (not destroying the ozone layer or bring green house effect), extinguishing fire quickly, consuming a small quantity of water and having little damage to the protected objects. The methods of generating water mist strongly influence fire suppression effectiveness, which determine the cone angle, drop size distribution, flux uniformity, and momentum of the generating spray. The traditional water mist nozzle included pressure jet nozzles, impingement nozzles and twin-fluid nozzles. All of them have more or less disadvantages for fire suppression. Therefore, many research institutes and corporations are taking up with innovations in mist generation. This article provided some recent studies in State Key Laboratory of Fire Science (SKLFS) of University of Science and Technology of China. SKLFS have investigated new methods of generating water mist (i.e. effervescent atomization and ultrasonic atomization). and self developed a series of nozzles and developed advanced DPIVS (Digital Particle Image Velocimetry and Sizing) technique. Characteristics of water mist (the distribution of droplet sizes, flux density, spray dynamics and cone angle) produced by these nozzles were measured under different conditions (work pressure, nozzle geometry, etc.) using LDV/APV and DPTVS systems. A series of experiments were performed to study the fire suppression effectiveness in different fire scenario (different kindsof the fuel, fire size and ventilation conditions). The fire extinguishing mechanisms of water mist was also discussed.
Bumrungpetch, Jeerasit;Tan, Andy Chit;Liu, Shu-Hong;Luo, Xian-Wu;Wu, Qing-Yu;Yuan, Jian-Ping;Zhang, Ming-Kui
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.7
no.1
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pp.34-41
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2014
Computational fluid dynamics (CFD) and particle image velocimetry (PIV) are commonly used techniques to evaluate the flow characteristics in the development stage of blood pumps. CFD technique allows rapid change to pump parameters to optimize the pump performance without having to construct a costly prototype model. These techniques are used in the construction of a bi-ventricular assist device (BVAD) which combines the functions of LVAD and RVAD in a compact unit. The BVAD construction consists of two separate chambers with similar impellers, volutes, inlet and output sections. To achieve the required flow characteristics of an average flow rate of 5 l/min and different pressure heads (left - 100mmHg and right - 20mmHg), the impellers were set at different rotating speeds. From the CFD results, a six-blade impeller design was adopted for the development of the BVAD. It was also observed that the fluid can flow smoothly through the pump with minimum shear stress and area of stagnation which are related to haemolysis and thrombosis. Based on the compatible Reynolds number the flow through the model was calculated for the left and the right pumps. As it was not possible to have both the left and right chambers in the experimental model, the left and right pumps were tested separately.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.47
no.1
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pp.20-29
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2010
The complicated flow characteristics of upper propeller wake influenced by hull wake are investigated in detail in the present study. A two-frame PIV (particle image velocimetry) technique was employed to visualize the upper propeller wake region. As the upper hull wake affects strongly propeller inflow, upper propeller wake shows much unstable vortical behavior, especially in the tip vortices. Velocity field measurements were conducted in a cavitation tunnel with a simulated hull wake. Generally, the hull wake generated by the hull of a marine ship may cause different loading distributions on the propeller blade in both upper and lower propeller planes. The unstable upper propeller wake caused by the ship's hull is expressed in terms of turbulent kinetic energy (TKE) and is identified by using the proper orthogonal decomposition (POD) method to characterize the coherent flow structure in it. Instabilities appeared in the eigen functions higher than the second one, giving unsteadiness to the downstream flow characteristics. The first eigen mode would be useful to find out the tip vortex positions immersed in the unstable downstream region.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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