Wind-induced fluctuating internal pressures in a building with a dominant opening can be described by a second-order non-linear differential equation. However, the accuracy and efficiency of the governing equation in predicting internal pressure fluctuations depend upon two ill-defined parameters: inertial coefficient $C_I$ and loss coefficient $C_L$, since $C_I$ determines the un-damped oscillation frequency of an air slug at the opening, while $C_L$ controls the decay ratio of the fluctuating internal pressure. This study particularly focused on the value of loss coefficient and its influence factors including: opening configuration and location, internal volumes, as well as wind speed and approaching flow turbulence. A simplified formula was presented to predict loss coefficient, therefore an approximate relationship between the standard deviation of internal and external pressures can be estimated using Vickery's approach. The study shows that the loss coefficient governs the peak response of the internal pressure spectrum which, in turn, will directly influence the standard deviation of the fluctuating internal pressure. The approaching flow characteristic and opening location have a remarkable effect on the parameter $C_L$.
Numerical simulation is performed with Denton's code to get pressure loss coefficients in wide range of reverse flow incidence(from -90 degree to +85 degree) for an axial compressor cascade. As a results, it is found that the pressure loss coefficient is increased with incidence and there exist critical incidence which corresponds to the maximum pressure loss coefficient. Pressure loss coefficient with bigger incidence than its critical value is decreased. The effect of increasing incidence in a cascade extremely reduce the mass flow rate by the large flow separation region. Consequently this effect reduce the portion of dynamic pressure in the total pressure loss and beyond the critical incidence the pressure loss coefficient decrease.
The pressure loss coefficient of Newtonian and non-Newtonian fluids such as water, aqueous solutions of Carbopol-934 and Separan AP-273 and blood in the stenotic tubes are determined experimentally and numerically. The numerical analyses for flows of non-Newtonian fluids in the stenotic tubes are conducted by the finite element method. The effect of the contraction ratio and the ratio of length to diameter on the pressure drop are investigated by the experiments and numerical analysis. The pressure loss coefficients are significantly dependent upon the Reynolds number in the laminar flow regime. As Reynolds number increases, the pressure loss coefficients of both Newtonian and non-Newtonian fluids decrease in the laminar flow regime. As the ratio of length to diameter increases the maximum pressure loss coefficient increases in the laminar flow regime for both Newtonian and non-Newtonian fluids. Newtonian fuid shows the highest values of pressure loss coefficient and blood the next, followed by Carbopol solution and Separan solution in order. Experimental results are used to verify the numerical analyses for flows of Newtonian and non-Newtonian fluids. Numerical results for the maximum pressure loss coefficient in the stenotic tubes are in fairly good agreement with the experimental results. The relative differences between the numerical and experimental results of the pressure loss coefficients in the laminar flow regime range from 0.5% to 14.8%.
유공압 설비 설계에 있어서 중요한 요소인 유공압 구성품의 압력손실계수를 측정하기 위한 시험 설비의 설계, 제작 그리고 일련의 시험 내용 및 PS(Pyrostarter, 고체추진제 가스발생기) 연소시험 결과와의 비교 분석 내용을 정리한다. 최종적으로 blow-down 시스템을 이용하여 간단한 시험 설비를 구축하였으며 PS에 사용되는 필터들의 압력손실계수를 측정하였다. 시험 설비를 통해 PS의 CQSF 압력손실계수 K를 획득하였으며, PS 연소시험 결과와의 비교를 통해 2% 내외의 높은 신뢰도의 압력 손실 예측이 가능한 것으로 나타났다. 한편 PS 필터의 K와 PS 연소압과의 관계를 유도하여 PS 연소시험 결과와 일치함을 보였으며, 향후 PS 개발에서 필터의 K를 활용하여 PS 추진제의 연소속도를 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구의 목적은 해수 흡입구를 고려한 초공동 수중운동체 캐비테이터의 항력과 양력특성 및 해수 흡입유로의 입구에서 압력손실에 대해 예측하는 것이다. 흡입구 직경과 유로에서의 속도, 흡입구의 곡률반경 및 캐비테이터의 받음각이 미치는 영향에 대해 유동해석을 수행하였다. 연구 결과 직경비가 커지면, 항력계수와 압력손실계수가 감소하며, 속도비가 증가할 때 항력계수와 양력계수는 감소하고 압력손실계수는 증가한다. 해수 흡입구에 곡률을 주면 항력계수와 양력계수에는 영향을 미치지 않지만, 압력손실계수가 크게 감소한다. 캐비테이터의 받음각은 항력계수와 압력손실계수에 미소한 영향만을 주나, 양력계수를 크게 변화시킨다. 초공동 수중운동체 설계 시 본 연구 결과를 반영할 수 있다.
본 연구에서 챔퍼가 적용된 타공판의 압력 강하특성에 대한 연구를 진행하였다. 타공판 홀의 입구와 출구에 각각 챔퍼를 적용하였다. 타공판의 패턴이 압력 강하특성에 미치는 영향에 대하여 관찰하였다. 타공판 홀의 입구와 출구에 챔퍼 각도를 변경해 가며 압력 강하 특성을 비교하였다. 레이놀즈 수에 따른 강하특성을 확인하였다. 타공판 홀 입구에 적용된 챔퍼의 각도가 증가함에 따라 압력강하계수가 감소하였지만 특정 각도 이후에서 압력강하계수가 증가하는 것을 확인하였다. 타공판홀 출구에 적용된 챔퍼 형상의 경우 특정 각도와는 상관없이 압력 강하계수가 증가하였다. 동일한 개공률의 타공판에서 삼각 및 사각 패턴에 따른 압력 강하특성은 동일하였다. 본 연구에서 설정한 레이놀즈 수 범위 내에서 압력 강하특성에 대한 레이놀즈 수의 영향은 없는 것으로 확인하였다.
To obtain the data of the pressure loss and differential pressure at the inside of the stack that was composed of 126 cells with 7,500 cm2 electrode area, 75kW molten carbonate fuel cell system has been operated. Computational fluid dynamics was applied to estimate reactions and thermal fluid behavior inside of the stack that was adopted with internal manifold type separator. The pressure loss coefficient K showed 72.29 to 84.01 in anode and 6.34 to 8.75 in cathode at low part of cells at the inside of 75 kW MCFC stack respectively. Meanwhile, the pressure loss coefficient of the higher part of cells at the interior of the stack showed 15.36 and 56.44 in anode and cathode respectively. These results mean that there is no big total pressure difference between anode and cathode at the inner part of 75 kW MCFC stack. This result will be reflected in 250kW MCFC system design.
본 연구는 자동차용 에어백 장치를 구성하고 있는 필터의 압력변화 특성을 해석하였다. 에어백 필터를 통한 압력 변화는 에어백을 부풀게 하는 기체의 압력에 직접적인 영향을 미친다. 그러나 현제 필터의 어느 설계인자가 압력변화에 얼마나 영향을 미치는지에 대한 정확한 기준이 불분명 하다. 또한 에어백 필터의 특성에서 압력 손실계수는 실험적 방법으로 평가하기에는 많은 어려움이 따른다. 이를 해결하기 위해서, 시뮬레이션 해석을 이용한 필터의 압력손실계수 해석방법을 제시하였다. 그러나, 일반적인 시뮬레이션 해석에서 에어백 필터와 같이 순간적으로 갑자기 증가하는 압력변화 해석은 불가능하다. 따라서, 보간법과 축척 축소방법을 적용하여 에어백 압력 변화 해석을 수행하였다. 또한, 에어백 필터의 압력손실계수에 대한 시뮬레이션 해석을 통하여 필터 설계에 대한 가이드 라인을 제시할 수 있었다.
대형 선박과 발전소 및 화학 공장 등을 구성하는 배관 및 계통은 다양한 구성요소들로 이루어져 있다. 밴드, 티, 급격 확대, 급격축소, 오리피스와 같은 이러한 구성요소들은 시스템 전체의 압력강하를 유발한다. 집중변수모델을 사용하여 구성요소들에 의한 압력손실은 계산할 시에는 압력손실계수인 k-factor가 제공되어야 한다. 일반적으로 많은 공학 분야에서 k-factor의 계산에 Idelchik 모델이 사용되어 왔다. 본 연구에서는 전산유체역학 해석을 통하여 압력손실계수를 계산하고 그 결과를 Idelchik이 제안한 압력손실계수와 비교하였다. 이는 복잡한 유동영역의 압력손실계수 계산에 전산유체역학 코드의 활용성을 검증하기 위함이다. 해석결과, 레이놀즈 응력 모델이 압력손실계수를 가장 잘 예측하고 있다. 전산유체역학을 통한 압력손실계수 평가는 사용된 난류모델에 영향을 받지만 압력손실계수를 잘 예측하고 있으므로 압력손실 계산에 전산유체역학 코드를 사용하는 것은 타당하다고 판단된다.
In this paper, the relationship between static pressure recovery and turbulent energy was presented in case of swirling flows into a conical diffuser. The distributions of turbulent energy in a diffuser sectional area were measured by a hot wire anemometer. The following conclusion can be drawn from the experiment. Diffuser loss is constituted by a dynamic pressure loss and total pressure loss. The static pressure recovery depends strongly on the total pressure loss. The static pressure recovery depends strongly on the total pressure loss, and the turbulent energy varies inversely as the static pressure recovery coefficient.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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