A conservative pressure-based finite-volume numerical method has been developed for computing flow and heat transfer by using an unstructured grid system. The method admits arbitrary convex polyhedra. Care is taken in the discretization and solution procedures to avoid formulations that are cell-shape-specific. A collocated variable arrangement formulation is developed, i.e. all dependent variables such as pressure and velocity are stored at cell centers. Gradients required for the evaluation of diffusion fluxes and for second-order-accurate convective operators are found by a novel second-order accurate spatial discretization. Momentum interpolation is used to prevent pressure checkerboarding and the SIMPLE algorithm is used for pressure-velocity coupling. The resulting set of coupled nonlinear algebraic equations is solved by employing a segregated approach, leading to a decoupled set of linear algebraic equations fer each dependent variable, with a sparse diagonally dominant coefficient matrix. These equations are solved by an iterative preconditioned conjugate gradient solver which retains the sparsity of the coefficient matrix, thus achieving a very efficient use of computer resources.
Hassanzadeh, A. Reza;Yaakob, Omar bin;Ahmed, Yasser M.;Ismail, M. Arif
Wind and Structures
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제23권4호
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pp.301-311
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2016
The numerous benefits of Savonius turbine such as simple in structure, has appropriate self-start ability, relatively low operating velocity, water acceptance from any direction and low environmental impact have generated interests among researchers. However, it suffers from a lower efficiency compared to other types of water turbine. To improve its performance, parameters such flow pattern, pressure and velocity in different conditions must be analyzed. For this purpose, a detailed description on the flow field of various types of Savonius rotors is required. This article presents a numerical study on a nonlinear two-dimensional flow over a classic Savonius type rotor and a Benesh type rotor. In this experiment, sliding mesh was used for solving the motion of the bucket. The unsteady Reynolds averaged Navier-Stokes equations were solved for velocity and pressure coupling by using the SIMPLE (Semi-Implicit Method for Pressure linked Equations) algorithm. Other than that, the turbulence model using $k-{\varepsilon}$ standard obtained good results. This simulation demonstrated the method of the flow field characteristics, the behavior of velocity vectors and pressure distribution contours in and around the areas of the bucket.
A new type fiber optic sensing system has been developed as a commercially available standard using the technique of hetero-core spliced fiber optic sensor, for the purposes of monitoring large scaled structures, preserving natural environments and measuring physical phenomenons. The sensing system has been tested and evaluated in a possible outdoor condition in view of the full scaled operation at actual sites to be monitored. Additionally, the developed system in this work conveniently provides us with various options of sensor modules intended to measure such physical quantities as displacement, distortion, pressure, binary states and liquid adhesion. The experiment study has been performed to examine the performance to a pseudo-cracking experiment in the outdoor situation, and to clarify temperature influences to the system in terms of the coupling of optical connectors and the OTDR stability. It has been verified that the sensing system is robust to the temperature change ranging from the general condition to the hard condition. Especially, in this study, the specification and performances of the pressure sensor have been demonstrated to show the capability of inspecting various physical quantities.
The three-dimensional turbulent flow in curved pipes susceptible to flow-accelerated corrosion has been analyzed numerically to predict the pressure and shear stress distributions on the inner surface of the pipes. The analysis employs the body-fitted non-orthogonal curvilinear coordinate system and a standard $ {\kappa}-{\varepsilon}$ turbulence model with wall function method. The finite volume method is used to discretize the governing equations. The convection term is approximated by a high-resolution and bounded discretization scheme. The cell-centered, non-staggered grid arrangement is adopted and the resulting checkerboard pressure oscillation is prevented by the application of a modified version of momentum interpolation scheme. The SIMPLE algorithm is employed for the pressure and velocity coupling. The numerical calculations have been performed for two curved pipes with different bend angles and curvature radii, and discussions have been made on the distributions of the primary and secondary flow velocities, pressure and shear stress on the inner surface of the pipe to examine applicability of the present analysis method. As the result it is seen that the method is effective to predict the susceptible systems or their local areas where the fluid velocity or local turbulence is so high that the structural integrity can be threatened by wall thinning degradation due to flow-accelerated corrosion.
초임계조건의 기체수소/액체산소 화염의 난류유동 및 온도장에 대해 난류모델을 이용한 해석이 수행되었다. 실제유체의 연소유동을 해석하기 위하여 화염편모델에 SRK 상태방정식이 도입되었다. 수정된 압력-속도-밀도 연계알고리듬이 초임계유동에 적용되었다. 수정된 알고리듬을 토대로 6개의 대류항 차분법과 4개의 난류모델의 상대적인 성능비교가 이루어졌다. 선택된 난류모델들은 실제유체 연소유동의 다양한 특징을 고려하기 위해서 수정이 필요함을 나타내었다.
Frictional heating in brakes causes thermoelastic distortion of the contacting bodies and hence affects the contact pressure distribution. The resulting thermo-mechanical coupling can cause thermoelastic instability (TEI) if the sliding speed is sufficiently high, leading to non-uniform heating called hot spots and low frequency vibration known as hot judder. The vibration of brakes to the known phenomenon of frictionally-excited thermoelastic instability is estimated studying the interface temperature and pressure evolution with time. A simple model has been considered where a layer with half-thickness ${\alpha}$ slides with speed V between two half-planes which are rigid and non-conducting. The advantage of this properly simple model permits us to deduce analytically the critical conditions for the onset of instability, which is the relation between the critical speed and the growth rate of the interface temperature and pressure. Symmetrical component of pressure and temperature distribution at the layer interfaces can be more unstable than antisymmetrical component. As the thickness ${\alpha}$ reduces, the system becomes more apt to thermoelastic instability. Moreover, the evolution of the system beyond the critical conditions has shown that even if low frequency perturbations are associated with low critical speed, it might be less critical than high frequency perturbations if the working sliding speed is much larger than the actual critical speed of the system.
Kim, Min-Sik;Choie, Woo-Suk;Shin, Yong-Seung;Yu, Myeong-Hee;Lee, Sang-Won
Bulletin of the Korean Chemical Society
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제25권12호
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pp.1833-1839
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2004
Recently mass spectrometry and separation methods such as liquid chromatography have become major tools in the field of proteomics. In this report, we describe in detail our efforts to develop ultra-high pressure capillary reverse-phase liquid chromatography (cRPLC) and its online coupling to a mass spectrometer by a nanoelectrospray (nanoESI) interface. The RPLC system is constructed in house to deliver LC solvents at the pressure up to 20,000 psig, which is four times higher than conventional RPLC systems. The high operation pressure allows the efficient use of packed micro-capillary columns (50, 75 and 150 ${\mu}$m i.d., up to 1.5 m long). We will discuss the effect of column diameter on the sensitivity of cRPLC/MS/MS experiments and the utility of the developed technique for proteome analysis by its application in the analysis of proteome samples having different levels of complexity.
Frictional heating in brakes causes thermoelastic distortion of the contacting bodies and hence affects the contact pressure distribution. The resulting thermo-mechanical coupling can cause thermoelastic instability (TEI) if the sliding speed is sufficiently high, leading to non-uniform heating called hot spots and low frequency vibration known as hot judder. The vibration of brakes to the known phenomenon of frictionally-excited thermoelastic instability is estimated studying the interface temperature and pressure evolution with time. A simple model has been considered where a layer with half-thickness$\alpha$slides with speed V between two half-planes which are rigid and non-conducting. The advantage of this properlysimple model permits us to deduce analytically the critical conditions for the onset of instability, which is the relation between the critical speed and the growth rate of the interface temperature and pressure. Symmetrical component of pressure and temperature distribution at the layer interfaces can be more unstable than antisymmetrical component. As the thickness $\alpha$ reduces, the system becomes more apt to thermoelastic instability. For perturbations with wave number smaller than the critical$m_{cr}$ the temperature increases with m vice versa for perturbations with wave number larges than $m_{cr}$ , the temperature decreases with m.
Squeal noise is a typical brake noise that is annoying to both passengers and pedestrians. Its frequency range is fairly wide from 1 kHz to 18 kHz, which can be distressful to people. The brake squeal noise occurs due to various mechanisms, such as the mode coupling of the brake system, self-excited vibration, unstable wear, and others. In this study, several parameters involved in the generation of a squeal noise are investigated experimentally by using a brake noise dynamometer. The speed, caliper pressure, torque, and friction coefficient are measured as functions of time on the dynamometer. The contact pressure and temperature distributions of the disc and the pad are also measured by using a thermal imaging camera and a pressure mapping system. As a result of the simultaneous measurement of the friction coefficient and squeal amplitude as functions of the velocity, it is found that the onset of the squeal may be predicted from the ${\mu}-v$ curve. It is also found that a non-uniform contact pressure causes instability and, in turn, a squeal. Based on the analysis results, design modifications of the pad are suggested for improved noise characteristics.
An incompressible flow stover based on the unstructured finite volume method has been developed. The flow domain is discretized by triangles in 2D or tetrahedra in 3D. The convective and viscous fluxes are obtained using edge connectivities of the unstructured meshes. The pressure-velocity coupling is handled by the artificial compressibility algorithm due to its computational efficiency associated with the hyperbolic nature of the resulting equations. Laminar test flow problems are computed and presented with a comparison against other numerical solutions or experimental results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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