Secondary instability of flow past a circular cylinder is examined using direct numerical simulation at Reynolds number 220 and 250. The higher-order finite difference scheme is employed for the spatial distributions along with the second order Adams-Bashforth and the first order backward-Euler time integration. In x-y plane, the convection term is applied by the 5th order upwind scheme, and the pressure and viscosity terms are applied by the 4th order central difference. In spanwise, Navier-Stokes equation is distributed using Spectral Method. The critical Reynolds number for this instability is found to be about Re=190. The secondary instability leads re three-dimensionality with a spanwise wavelength about 4 cylinder diameters at onset (A-mode). Results of three-dimensional effect in wake of a circular cylinder are represented with spanwise and streamwise vorticity contours as Reynolds numbers.
Two-dimensional flow over a pair of circular cylinders in side-by-side arrangements at low Reynolds numbers has been numerically investigated in this study. Numerical simulations are performed, using the immersed boundary method, in the ranges of $40{\leq}Re{\leq}160$ and $g^{\ast}<5$, where Re and $g^{\ast}$ are, respectively, the Reynolds number and the spacing between the two cylinder surfaces divided by the cylinder diameter. Results show that total six kinds of wake patterns are observed over the ranges: antiphase-synchronized, inphase-synchronized, flip-flopping, single bluff-body, deflected, and steady wake patterns. It is found that the characteristics of the flow significantly depends both on the Reynolds number and gap spacing, with the latter much stronger than the former. Instantaneous flow fields, time traces, flow statistics and so on are presented to identify the wake patterns and then to understand the underlying mechanism. It is remarkable that, for the deflected wake pattern, the gap flow is deflected invariably to the cylinder of higher drag coefficient and the deflection way does not change at all. Moreover, the bifurcation phenomena where either of two wake patterns can occur are found at certain flow conditions.
Three-dimensional time-dependent flow past a circular cylinder is numerically investigated using direct numerical simulation for Reynolds number 280 and 300. The higher-order finite difference scheme is employed for the spatial distributions along with the second order Adams-Bashforth and the first order backward-Euler time integration. In x-y plane, the convection term is applied by the 5th order upwind scheme and the pressure and viscosity terms are applied by the 4th order central difference. And in spanwise, Navier-Stokes equation is distributed using of Spectral Method. At Reynolds number 259 the two-dimensional wake becomes linearly unstable to a second branch of modes with wavelength about 1.0 diameters at onset (B-mode). Present results of three-dimensional effects of in wake of a circular cylinder is represented with spanwise and streamwise vorticity contours as Reynolds numbers.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.15
no.2
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pp.151-156
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2009
This experimental study investigated in to the flow characteristics around staggered cooling tube arrays of fan coil unit for ship. A particle image velocimetry technique was employed to obtain detailed measurements at inlet-velocity-based Reynolds numbers of $Re=1.5{\times}10^3{\sim}Re=2.5{\times}10^3$. As for the results, the flow evolves rapidly and becomes spatially periodic in the streamwise direction after a relatively short distance. The flow exhibits strong Reynolds number dependence in developing region but no significant Reynolds number effects are observed in spatially periodic region.
The residual chlorine concentration is an essential factor to secure reliable water quality in the water distribution systems. The chlorine concentration decays along the pipeline system and the main processes of the reaction can be divided into the bulk decay and the wall decay mechanisms. Using EPANET 2.0, it is possible to predict the chlorine decay through bulk decay and wall decay based on the pipeline geometry and the hydraulic analysis of the water distribution system. In this study, we tried to verify the predictability of EPANET 2.0 using data collected from experimental practices. We performed chlorine concentration measurement according to various Reynolds numbers in a pilot-scale water distribution system. The chlorine concentration was predicted using both bulk decay model and wall decay model. As a result of the comparison between experimental data and simulated data, the performance of the limited $1^{st}$-order model was found to the best in the bulk decay model. The wall decay model simulated the initial decay well, but the overall chlorine decay cannot be properly predicted. Simulation also indicated that as the Reynolds number increased, the impact of the wall.
In a wind tunnel experiment employing a reduced scale model, Reynolds number (Re) can hardly be respected. Its effects on the aerodynamics of closed-box bridge decks have been the subject of research in recent years. Stonecutters Bridge in Hong Kong is a cable-stayed bridge having an unprecedented central span of 1018m. The issue of Re sensitivity was raised early in the design phase of the deck of Stonecutters Bridge. The objective of this study is to summarise the results of various wind tunnel experiments in order to demonstrate the effect of Re on the steady state aerodynamic force coefficients. The results may provide an insight on the choice of scale for section model experiments in bridge design projects. Computational Fluid Dynamics (CFD) analysis of forces on bridge deck section was also carried out to see how CFD results are compared with experimental results.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.27
no.7
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pp.909-919
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2003
Two-dimensional flow over a pair of circular cylinders in a side-by-side arrangement at low Reynolds numbers has been numerically investigated in this study Numerical simulations are performed, using the immersed boundary method, for the ranges of 40$\leq$Re$\leq$160 and $g^{*}$<5, where Re and $g^{*}$ are, respectively, the Reynolds number and the spacing between the two cylinder surfaces divided by the cylinder diameter. Results show that a total of six kinds of wake patterns are observed over the ranges: antiphase-synchronized, inphase-synchronized, flip-flopping, single bluff-body, deflected, and steady wake patterns. It is found that the characteristics of the flow significantly depends both on the Reynolds number and gap spacing, with the latter much stronger than the former. Instantaneous flow fields, time traces, flow statistics and so on are presented to identify the wake patterns and then to understand the underlying mechanism. Moreover, the bifurcation phenomenon where either of two wake patterns can occur is found at certain flow conditions.ons.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.23
no.1
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pp.9-18
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1999
The present study is aimed to investigate flow characteristics of two-dimensional backward-fac-ing step by numerical approach. A convection conservation difference scheme based upon SOLA algorithm is used for the solution of the two-dimensional incompressible Navier-Stokes equations to simulate the laminar transitional and trubulent flow conditions at which the experimental data can be available for the backlward-facing step. The twenty kinds of reynolds number are used for the calculations. In an effort to demonstrate that the reported solutions are dependent on the mesh refinement computations are performed on seven different meshes of uniformly increasing refinement. also to investigate the result of inflow dependence two kinds of the inflow profile are chosen for the laminar flow. Irregular grid is adopted to minimize the errors on the satis-faction fo the discretized continuity. As criterion of benchmarking the result of numerical simula-tion reattachment lengthis used for the selected Reynolds numbers. The results of the present study prove the fact that the numerical predictions agree well with the experimental data and the flow characteristics are shown at the backward-facing step.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.23
no.5
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pp.678-686
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1999
The purpose of this work is to Investigate the pressure drop and the heat transfer characteristics in the channel of plate heat exchanger with crossed-discrete ribs. The flow is assumed to be three-dimensional, laminar and periodically fully developed. Computations have been carried out for angles of attack from $0^{\circ}$ to $90^{\circ}$ and ratios of rib height from 0.15 to 0.46 for various values of Reynolds and Prandtl numbers. The heat transfer was improved by inclined ribs generating helical vortices and secondary flows. The results show that the pressure drop has a maximum value at $70^{\circ}$ and the heat transfer has a maximum value at $45^{\circ}$. As the rib height increases, the pressure drop and the heat transfer increase quadratically, and the increasing rate of pressure drop is higher than that of the heat transfer. As Reynolds number increases, the pressure drop increases in proportion to the square of Reynolds number and the heat transfer increases linearly.
In the current flow visualization studies, the role of non-Newtonian characteristics (such as shearra to dependent viscosity and viscoelasticity ) on flow behavior across the sudden ex- pansion step in a circular pipe as a model for blood flow experiments is investigated over a wide range of Reynolds numbers. The expansion ratios tested are 2.000 and 2.667 and the range of the Reynolds number covered in the current flow visualization tests are 10~35, 000 based on the inlet. diameter. The reattachment longuEs for the viscoelastic fluids in the lami- nar flow regime are found to be much shorter than those for the Newtonian fluid. In addition it decreases significantly with increasing concentration of viscoelastic fluids at the same Reynolds number. However, in the turbulent flow regime, the reattachment length for the viscoelastic fluids Is two or three times longer than those for water, and gradually increases with increasing concentration of viscoelastic solutions, resulting In 25 and 28 step-height dis- tances for 500 and 1, 000 lpm ployacrylamide solutions, respectively. This may be due to the fact that the elasticity in pobacrylamide solutions suppresses the eddy motion and controls separation and reattachment behavior in the sudden expansion pips flow.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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