Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.49
no.3
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pp.247-253
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2012
Dam-break flows, a type of very shallow gravity-driven flow, are substantially influenced by resistance forces due to viscous friction and turbulence. Assuming turbulent flow, the main focus of this study is to validate the increase of drag forces caused by surface roughness and especially turbulence intensity. A Reynolds Averaged Navier-Stokes(RANS) approach with the standard k-${\varepsilon}$ turbulence model is used for this study, where the free surface motion is captured by using a volume of fluid(VOF) method. Surface roughness effects are considered through the law of the wall modified for roughness, while the initial turbulence intensity which determines the lowest level of turbulence in the flow domain of interest is used for the variation of turbulence intensity. It has been found that the numerical results at higher turbulence intensities show a reasonably good agreement with the physical aspects shown by two different dam-break experiments without and with the impact of water.
In this paper, a numerical analysis was performed to investigate the effect of the pitch angle of a helical nozzle on the performance characteristics of a vortex tube. Three-dimensional numerical simulation has been performed with standard $k-{\varepsilon}$ turbulence model by using FLUENT 13.0. The effect of the pitch angle of helical nozzle was described in term of ${\beta}$. A CFD analysis was performed on ${\beta}=0^{\circ}$, $5^{\circ}$, $10^{\circ}$, $15^{\circ}$. In order to realize the influence of ${\beta}$ on performances of the vortex tube. Computation results were expressed by the ${\beta}-{\Delta}T_{h,c}$ graph and radial profiles of axial velocity and swirl velocity. The results showed that ${\beta}$ which improves energy separation capacity of vortex tube was $5^{\circ}$ at ${\alpha}=0.33$, 0.5 and $10^{\circ}$ at ${\alpha}=0.33$. Besides, It was confirmed that the results were closely related to axial velocity and swirl velocity.
Three-dimensional numerical simulation using a computational fluid dynamics (CFD) was carried out in order to investigate the formation and dispersion of the plume discharged from the stack of a thermal power station. The simulation was based on the standard ${\kappa}{\sim}{\varepsilon}$ turbulence model and a finite-volume method. Warm and moist exhaust from a power plant stack forms a visible plume as entering the cold ambient air. In the simulation, moisture content, emission velocity and temperature of the flue gas, air temperature and wind speed were dealt with the main parameters to analyze the properties of the plume composed mainly of water vapor. As a result of the simulation, the plume could be more apparent in cold winter due to a big difference of latent heat capacity. At no wind condition, the white plume rises 120 m upward from the top of the stack, and expands to 40 m around from the stack in cold winter after flue gas heat recovery. The influencing distance of relative humidity will be about 100 m to 400 m downstream from the stack with a cross wind effect. The decrease of flue gas temperature by heat recovery of thermal energy facilitates the formation of the plume and restrains its dispersion. Wind speed with vertical distribution affects the plume dispersion as well as the density.
The numerical analysis of fluid flow in the tube cleaning system is examined. The working flow used in this study is seawater, and the temperature change is not considered as the temperature change of seawater in the tube cleaning system is negligible. Also, the analysis is performed under the assumption of steady state. The screens of complicated morphologies are simplified for the analysis, and only one fourth of the tube cleaning system is modeled as the system has a symmetrical shape. The velocity inlet boundary condition is employed for the seawater inlet, whereas the outflow boundary condition is employed for two seawater outlets. In applying the outflow boundary condition for the system with more than two outlets, the flow rate can be arbitrarily assigned. In the analysis, the finite-volume method based numerical analysis tool, the pressure based solver, the standard k-$\varepsilon$ model are utilized, and the under relaxation factor is modified appropriately. From the analysis, the distribution of velocity vectors, pressure and path lines are obtained, and the physical characteristics of fluid flow in the tube cleaning system is well-examined.
A validation of a 3D CFD model for predicting local subcooling of moderator in the vicinity of calandria tubes in a CANDU reactor is performed. The small scale moderator experiments performed at Sheridan Park Experimental Laboratory(SPEL) in Ontario, Canada[1] is used for the validation. Also a comparison is made between previous CFD analyses based on 2DMOTH and PHOENICS, and the current model analysis for the same SPEL experiment. For the current model, a set of grid structures for the same geometry as the experimental test section is generated and the momentum, heat and continuity equations are solved by CFX-4.3, a CFD code developed by AEA technology. The matrix of calandria tubes is simplified by the porous media approach. The standard $k-\varepsilon$ turbulence model associated with logarithmic wall treatment and SIMPLEC algorithm on the body fitted grid are used and buoyancy effects are accounted for by the Boussinesq approximation. For the test conditions simulated in this study, the flow pattern identified is a buoyancy-dominated flow, which is generated by the interaction between the dominant buoyancy force by heating and inertial momentum forces by the inlet jets. As a result, the current CFD moderator analysis model predicts the moderator temperature reasonably, and the maximum error against the experimental data is kept at less than $2.0^{\circ}C$ over the whole domain. The simulated velocity field matches with the visualization of SPEL experiments quite well.
The present study has been carried out to analyze the flow characteristics with geometric shape and control conditions in subsea by-pass valve. The function of by-pass valve is to prevent reverse flow. In this study, the static analysis has been perform for analyzing fluid flow in open state. In order to consider the turbulent effect, the standard ${\kappa}-{\varepsilon}$ model was used. A variety of parametric studies, such as by-pass valve type or size, volume flow rate, leakage hole size, leakage hole position, block type, block shape, were performed. The pressure difference across the valve in the model broadened the flow channel cross-sectional area was greater than the base model for the same operating conditions. As the pipe diameter in the block decreases the pressure difference is greatly increased. The pressure difference according to block shape such as edge type and round was almost negligible. For the same Reynolds number the pressure difference was little changed according to the size of the valve.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.3
no.5
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pp.82-89
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1995
The three-dimensional fluid motion through the intake port and cylinder of a single DOHC SI engine was investigated with a commercial computational fluid dynamics simulation program, STAR-CD. This domain includes the intake port, intake valves and combustion chamber. Steady induction port flows for various valve lifts have been simulated for an actual engine configuration. The geometry was obtained by direct interface with a three-dimensional CAD software for complicated port and valve shape. The computational grid was generated using the commercial preprocessor ICEM CFD/CAE. Detailed procedures were presented on the generation of the geometry and the block-structured mesh. A standard k-${\varepsilon}$ turbulent model was applied to consider the complexity of the geometry and the fluid motion. The global flow patterns and the distributions of various quantities, such as pressure, velocity magnitude around the valve seat etc., were examined. The computational results, such as mass flow rate, discharge coefficient etc., for various valve lifts were compard with the experimental results and the computational results were found in good agreement with the experiment.
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2016.05a
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pp.63-63
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2016
자연 하천은 연속적인 곡선 흐름을 가지고 있으며, 하천의 흐름을 해석하는 것은 복잡하고 어려운 일이다. 게다가 자연하천에서는 유사이송에 의해 하상변동이 발생하며 이를 정확하게 예측하는 것은 공학적 문제 해결에 중요한 역할을 한다. 곡선 흐름에서의 하상변동양상은 원심력에 의한 이차류로 인하여 유사가 하천의 내측으로 이동하게 되고, 하천의 외측에는 침식, 내측에는 퇴적이 된다. 이와 같은 현상은 원심력뿐만이 아니라 하천의 곡선에 의해 발생하게 되는 박리 또한 중요한 원인으로 이야기 되고 있으며, 선행 연구자들에 의해서 박리의 영향이 작지 않음을 알 수 있다. 자연하천에서의 정확한 하상변동을 예측하기 위해서는 원심력에 의한 이차류와 박리의 현상을 정확히 모의할 수 있어야하며, 이를 위해 3차원 모형이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 3차원 unsteady RANS 모형을 이용하여 곡선수로에서 박리가 발생하는 현상을 모의하고자 한다. 곡선수로를 모의하기 위해서 곡선좌표계를 사용하였으며, 난류모형으로는 standard $k-{\varepsilon}$과 $k-{\omega}$ SST을 사용하였다. 또한 fractional step method를 이용하여 유속과 압력 커플링을 하였다. 그 결과 곡선수로의 흐름모의에서 레이놀즈 수가 큰 경우 박리가 발생하는 것을 확인하였으며, 두 난류모형 모두 곡선 흐름에서의 박리 현상을 모의할 수 있었다.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.17
no.4
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pp.386-395
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2005
With the development of a living standard, the importance of indoor air conditioning system in all kinds of buildings and vehicles has increased. A lot of researches on energy losses in a duct and various kinds of flow pattern in branches or junctions have been carried out over many years, because the primary object of a duct system used in HVAC is to provide equal flow rate in the interior of each room by minimizing pressure drop. In this study, to get equal flow distribution in each branch, a blockage is applied to the rectangular duct system. The flow analysis for flow distribution of a rectangular duct with two branches was performed by CFD. By using SIMPLE algorithm and finite volume method, flow analysis is performed in the case of 3-D, incompressible, turbulent flow. Also, the standard $k-{\varepsilon}$ model and wall function method were used for analysis of turbulent fluid flow. The distribution diagrams of static pressure, velocity vector, turbulent energy and kinetic energy in accordance with variation of Reynolds number and blockages location in a rectangular duct show that flow distribution at duct outlets is improved by a blockage. In this rectangular duct system, mean velocity and flow rate distribution in two branch outlets are nearly constant regardless of variation of Reynolds number, and a flow pattern of the internal duct has a same tendency as well.
Park, Hyo-Gil;Jung, Sung-Soon;Kim, Chul-Moon;Ahn, Won-Sik;Jee, Hong-Kee
Journal of Wetlands Research
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v.13
no.1
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pp.79-94
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2011
As demonstrated in study for non-submerged groynes, the flow field is predominantly two-dimensional, with mainly horizontal eddies. The eddies shed form the tips of the groynes and migrate in the flow direction. These eddies have horizontal dimensions in the order of tens of meters and time-scales in the order of minutes. In the standard flow simulations, these motions are usually not resolved, due to a too coarse grid, too large time steps and, more importantly, the use of inadequate turbulence modelling. using for example a k-${\varepsilon}$ model, it is necessary to introduce substantial modifications. Therefore simulation resolved in this study, were carried out using the DELFT-3D-MOR programme, which is part of the DELFT3D software package of WL/Delft Hydraulics and In this study, apply a two-dimensional depth-averaged model, taking an horizontal large eddy simulation(HLES). The bed morphology computed when using HLES, as well as the associated time-scale, is similar to what has been obseved in a field case. When using a mean-flow model with-out HELS, the bed morphology is less realistic and the morphological time-scale is much larger. This slow development is the result of neglecting(or averaging). the strong velocity fluctuations associated with the time-varying eddy formation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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