International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.8
no.3
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pp.142-154
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2015
Nowadays, computational fluid dynamics is commonly used by design engineers to evaluate and compare losses in hydraulic components as it is less expensive and less time consuming than model tests. For that purpose, an automatic tool for casing and distributor analysis will be presented in this paper. An in-house mesh generator and a Reynolds Averaged Navier-Stokes equation solver using the standard $k-{\omega}$ shear stress transport (SST) turbulence model will be used to perform all computations. Two solvers based on the C++ OpenFOAM library will be used and compared to a commercial solver. The performance of the new fully coupled block solver developed by the University of Lucerne and Andritz will be compared to the standard 1.6ext segregated simpleFoam solver and to a commercial solver. In this study, relative comparisons of different geometries of casing and distributor will be performed. The present study is thus aimed at validating the block solver and the tool chain and providing design engineers with a faster and more reliable analysis tool that can be integrated into their design process.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.4
no.1
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pp.191-198
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2011
Based on the consideration that the cavitation would affect the operation stability of miniature pumps, the 3-D turbulent cavitating flow in a test pump was simulated by using a mixed cavitation model and k-${\omega}$ SST turbulence model. In order to investigate the influence of inlet geometry parameters on the cavitation performance of the miniature pump, two more impellers are designed for comparison. Based on the results, the following conclusions are drawn: 1) Cavitation performance of the double suction shaft-less miniature pump having different impeller is equivalent to the centrifugal pump having ordinary size, though the flow passage at impeller inlet is small; 2) The miniature pump having radial impeller can produce much higher pump head, but lower cavitation performance than that having the impeller based on the conventional design method; 3) It is believed that by applying the double suction design, the miniature pump achieved relatively uniform flow pattern upstream the impeller inlet, which is favorable for improving cavitation performance.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.8
no.3
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pp.219-227
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2016
Numerical simulation based on the Reynolds Averaged Naviere-Stokes (RANS) Computational Fluid Dynamics (CFD) method had been carried out with the commercial code ANSYS CFX. The structured grid and SST $k-{\omega}$ turbulence model had been adopted. The impact of non-condensable gas (NCG) on cavitation performance had been introduced into the Schnerr and Sauer cavitation model. The numerical investigation of cavitating flow of marine propeller E779A was carried out with different advance ratios and cavitation numbers to verify the numerical simulation method. Tip clearance effects on the performance of pumpjet propulsor had been investigated. Results showed that the structure and characteristics of the tip leakage vortex and the efficiency of the propulsor dropped more sharply with the increase of the tip clearance size. Furthermore, the numerical simulation of tip clearance cavitation of pumpjet propulsor had been presented with different rotational speed and tip clearance size. The mechanism of tip clearance cavitation causing a further loss of the efficiency had been studied. The influence of rotational speed and tip clearance size on tip clearance cavitation had been investigated.
Karbasian, Hamidreza;Kim, Youngwoo;Lee, In Bum;Han, Beom Jeong;Jeong, Yong Chai;Kim, Kyung Chun
Journal of the Korean Society of Visualization
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v.14
no.3
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pp.32-37
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2016
In this study, the mixing process of two distinct flow is numerically investigated. Two flow with different physical properties (resin and hardener) are mixed through the opposing mixing jets. At a high pressure mixing process, the high speed flow is provided by two in-line nozzles. In the case of numerical modeling, Reynolds-Averaged Navier-Stokes Equations (RANS) is conducted to model the flow pattern inside the chamber. Additionally, SST k-omega turbulence model is selected to predict the kinetic energy of flow in impingement zone. The results show that mixing of two distinct flows would be efficient if the velocity of jet is high enough and nozzle diameter is a predominant parameter. Also, this velocity would create higher shear stress between two distinct flows which increases the mixing quality as well as strength of formed vortices. Eventually, the histogram of concentration fraction of resin is examined in order to show the quality of mixing and the range of concentration fractions in the output of chamber.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.17
no.7
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pp.510-517
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2016
Supersonic jet technology using high pressures has been popularly utilized in diverse industrial and engineering areas related to working fluids. In this study, to consider the effects of a shock wave caused by supersonic jet flow from a high pressure pipe, the SST turbulent flow model provided in the ANSYS FLUENT v.16 was applied and the flow characteristics of the pressure ratio and Mach number were analyzed in accordance with the working fluids (air, oxygen, and hydrogen). Before carrying out CFD (Computational Fluid Dynamics) analysis, it was presumed that the inlet gas temperature was 300 K and pressure ratio was 5 : 1 as the boundary conditions. The density function was derived from the ideal gas law and the viscosity function was derived from Sutherland viscosity law. The pressure ratio along the ejection distance decreased more in the lower density working fluids. In the case of the higher density working fluids, however, the Mach number was lower. This shows that the density of the working fluids has a considerable effect on the shock wave. Therefore, the reliability of the analysis results were improved by experiments and CFD analysis showed that supersonic jet flow affects the shock wave by changing shape and diameter of the jet, pressure ratio, etc. according to working fluids.
Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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v.14
no.2
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pp.114-120
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2011
The characteristics of a helical turbine to be used for tidal stream energy conversion have been numerically studied with varying a few design parameters. The helical turbines were proposed aiming at mitgating the well known poor cut-in characteristics and the structural vibration caused by the fluctuating torque, and the basic concept is introducing some twisting angle of the vertical blade along the rotation axis of the turbine. Among many potential controling parameters, we focused, in this paper, on the twisting angle and the height to diameter ratio of the turbine, and, based on the numerical experiment, We tried to propose a configuration of such turbine for which better performance can be expected. The three-dimensional unsteady RANS equations were solved by using the commercial CFD software, FLUENT with k-${\omega}$ SST turbulence model, and the grid was generated by GAMBIT. It is shown that there are a range of the twisting angle producing better efficiency with less vibration and the minimum height to diameter ratio above which the efficiency does not improve considerably.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.30
no.4
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pp.44-52
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2002
Aerodynamic characteristics of a flapping airfoil in low Reynolds number flows are numerically studied using the unsteady, incompressible Navier-Stokes flow solver with a two-equation turbulence model. For more efficient computation of unsteady flows over flapping airfoil, the flow solver is parallel-implemented by MPI programming method Unsteady computations are performed for low Reynolds number flows over a NACA four-digit series airfoils. Effects of pitching, plunging, and flapping motion with different reduced frequency, amplitude, thickness and camber on aerodynamic characteristics are investigated. Present computational results yield a better agreement in thrust at various reduced frequency with experimental data.
Park, Sang-Gyoo;Kim, Jin-Bum;Yeo, Chang-Ho;Kim, Tae-Woo;Kweon, Ki-Yeoung;Oh, Si-Deok
한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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2009.06a
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pp.516-520
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2009
This study describes aerodynamic characteristics for the HAWT (Horizontal Axis Wind Turbine) rotor blade using general CFD(Computational Fluid Dynamics) code. The boundary conditions for analysis are validated with the experimental result by the NREL (National Renewable Energy Laboratory)/NASA Ames wind tunnel test for S809 airfoil. In the case of wind turbine rotor blade, complex phenomena are appeared such as flow separation and re-attachment. Those are handled by using a commercial flow analysis tool. The 2-equation k-$\omega$ SST turbulence model and transition model appear to be well suited for the prediction. The 3-dimensional phenomena in the HAWT rotor blade is simulated by a commercial 3-D aerodynamic analysis tool. Tip vortex geometry and Radial direction flows along the blade are checked by the analysis.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.43
no.2
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pp.109-117
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2015
Aircraft needs an inlet duct to supply the airflow to engine face. A fighter aircraft that requires low radar observability has to hide the engine face in the fuselage to reduce the Radar Cross Section(RCS). Therefore, the flow path of the inlet duct is changed into S-shape. The performance of the aircraft engine is known to be influenced by the shape and the centerline curvature of the S-Duct. In this study, CFD analysis of the RAE M 2129 S-Duct has been performed to investigate the influence of aspect ratio of inlet geometry. The performance of the S-Duct is evaluated in terms of the distortion coefficient. To simulate the flow under adverse pressure gradient better, $k-{\omega}SST$ turbulence model is employed. The computational results are validated with the ARA experimental data. The secondary flow and the flow separation are observed for all computational cases, while the semi-circular geometry has been found to produce the best results.
Seo, Seungjae;Ryu, Minhyoung;Cho, Leesang;Cho, Jinsoo
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.42
no.4
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pp.326-335
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2014
Aerodynamic characteristics of the small two-stage turbo blower were investigated using commercial CFD tool(ANSYS CFX Ver. 14.5) in this paper. Turbo blower, which is a centrifugal type of turbomachinery, is used in various industries. It is used for application that required high static pressure rising at relatively small volumetric flow rate. In order to understand the mechanism of static pressure rising, the aerodynamic characteristics of the small two-stage turbo blower are analyzed at high rotating speed in this study. The k-${\omega}$ SST turbulence model, which is good at prediction of adverse pressure gradient flows, was applied. The CFD results of the turbo blower are validated by performance test. The static pressure rising of the turbo blower is nonlinearly increased over the first stage and the second stage. The secondary flow occurred at guide vanes, between the casing and the first impeller shroud, and the bottom of the impeller disk. As a result, It is required that whole fluid area is analyzed to predict aerodynamic characteristics of small two-stage turbo blower. and the result should be selected with considering for error from experiment and CFD.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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