Two-dimensional multiphase flows due to density difference such as the Rayleigh-Taylor instability problem and the droplet splash are simulated by an in-house solution code(PowerCFD). This code employs an unstructured cell-centered method based on a conservative pressure-based finite-volume method with interface capturing method in a volume of fluid(VOF) scheme for phase interface capturing. The present results are compared with other numerical solutions found in the literature. It is found that the present code simulates complex free surface flows such as multiphase flows due to density difference efficiently and accurately.
A study on the sloshing flow of highly-viscous fluid in a rectangular box was made by both of theoretical approach and experimental visualization method. Assuming a smallness of external forcing to oscillate the container, it was investigated a linear sloshing flow of highly-viscous fluid utilizing asymptotic analysis by Taylor-series expansion as a small parameter Re (≪1) in which Re denotes Reynolds number. The theory predict that, during all cycles of sloshing, a linear shape of free surface will prevail in a bulk zone and it has confirmed in experiment. The relevance of perfect slip boundary condition, adopted in theoretical approach, to the bulk zone flow at the container wall was tested in experiment. It is found that quasi-steady coated thin film, which makes a lubricant layer between bulk flow and solid wall, is generated on the wall and the film makes a role to perfect slip boundary condition.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.40
no.6
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pp.365-372
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2016
Using the computational fluid dynamics (CFD) technique, we simulated the fluid flow in a Taylor reactor considering the aggregation and breakage of particles. We calculated the population balance equation (PBE) to determine the particle-size distribution by implementing the quadrature method-of-moment (QMOM). It was used that six moments for an initial moments, the sum of Brownian kernel and turbulent kernel for aggregation kernel, and power-law kernel for breakage kernel. We predicted the final mean particle size when the particle had various initial volume fraction values. The result showed that the mean particle size and initial growth rate increased as the initial volume fraction of the particle increased.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.19
no.7
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pp.1709-1719
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1995
The primary objective of the paper is to obtain the basic information of the natural convection of a stratified with various parametric conditions related to rotating speed, temperature and concentration gradient. For the purpose of it, experiments are performed in a stably stratified salt-water solution with lateral heating in a stationary or rotating annulus. The experiment covers the ranges of Ar=2, Le=100, R $a_{\ta}$=2 10$^{5}$ and Ta=0, 10$^{5}$ - 2.5*10$^{8}$ . Many interesting flow phenomena are observed and rotation effects are examined. Particularly as Taylor number increases (rotation increases) at a given R $a_{\ta}$, the generation of rolls at hot wall is inhibited and the formation and merging process of layers are delayed.
The nonlinear stage of the evolution of free boundary between a light fluid and a heavy fluid driven by an external force is studied by a potential flow model with a source singlarity. The potential flow model is applied to a bubble and spije evolution for constantly accelerated interface (Rayleigh-Taylor instability) and impulsively accelerated interface (Richtmyer-Meshkow instability). The numerical results of the model show that, in constantly accelerated intergace, bubble grows with constant velocity and the spike falls with gravitational acceleration at later times, while the velocity of the bubble in impulsively accelerated interface decay to zero asymp flow model for the bubble and spike for constantly accelerated interface and impulsively accelerated interface.
A new and efficient method is presented for design optimization, which is based on a computational fluid dynamics (CFD). The method is applied to design an airfoil configuration. The Navier-Stokes equations are solved for the viscous analysis of the flow, which provides the object function. The CFD analysis is then coupled with the optimization procedure that used a conjugate gradient method. During the one-dimensional search of the optimization procedure, an approximate flow analysis based on a first-order Taylor series expansion is used to reduce the computational cost, (This study is supported by Korean Ministry of Education through Research Fund)
Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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1995.04a
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pp.6-10
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1995
An inevitable problem feature of membrane processing is concentration polarization (CF) which is a result of the accumulation of retained solutes at the membrane surface. In ultrafiltration (UF), this accumulation can lead to fouling due to the irreversible deposition of macromolecules both at the membrane surface and in the membrane pores. To reduce or control CP and folding, many possible methods have been considered [1]. One of the most effective approaches is to induce fluid instability near the membrane surface by using pusation flow [2, 3], Taylor [4] and Dean [5, 6] vortex flows. Winzeler and Belfort [6] have comprehensively reviewed several possible attempts to use fluid instabihties for improved membrane performance.
This paper represents the numerical analysis on effects of radius ratio in a concentric annulus with a rotating inner cylinder. The numerical model consisted of two cylinder which inner cylinder is rotating and outer cylinder is fix, and the axial direction is used the cyclic condition because of the length for axial direction is assumed infinite. The diameter of inner cylinder is assumed 86.8mm, the numerical parameters are angular velocity and radius ratio. Also, the whole walls of numerical model have no-slip and the working fluid is used water at $20^{\circ}C$. The numerical analysis is assumed the transient state to observe the flow variations by time and the 3-D cylindrical coordinate system. The calculation grid adopted a non-constant grid for dense arrangement near the wall side of cylinder, the standard $k-{\omega}$ high Reynolds number model to consider the effect of turbulence flow and wall, the fully implicit method for time term and the quick scheme for momentum equation. The numerical method is compared with the experimental results by Wereley and Lueptow, and the results are very good agreement. As the results, TVF isn't appeared when Re is small because of the initial flow instability is disappear by effect of the centrifugal force and viscosity. The vortex size is from 0.8 to 1.1 for TVF at various $\eta$, and the traveling distance for wavy vortex have the critical traveling distance for each case.
Journal of the Korean Society for Aviation and Aeronautics
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v.23
no.3
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pp.8-17
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2015
In this research, low fidelity air/heat load analysis was conducted for the intake of high speed vehicle. For air/heat load calculations, aerodynamic properties at the surface and the boundary layer edge were estimated using Taylor-Maccoll equation for conical flow, shockwave relation and Prandtl-Meyer expansion equation for internal and external flow. Couette flow assumption and Reynolds analogy were used in order to calculate convective heat transfer coefficient. In order to calculate skin friction coefficient for heat transfer coefficient analysis, Van Driest method II and Reference Enthalpy method were considered. An axis symmetric SCRAMJET model was selected as a reference configuration for verifying the proper implementation of the present method. Comparison of the results using the present method and Computational Fluid Dynamic analysis showed that the present method is valuable for efficiently providing pressure and heat loads for air-intake structure design of the high speed air vehicle.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2007.05a
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pp.247-250
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2007
Flexible media such as the paper, the film, etc. are thin, light and very flexible. They behave in geometrically nonlinear. Any of small force makes large deformation. So we must including aerodynamic effect when its behavior is predicted. Thus, it becomes fully coupled fluid-structure interaction(FSI) problem. In FSI problems, where the fluid mesh near the structure undergoes large deformations and becomes unacceptably distorted, which drive the time step to a very small value for explicit calculations, the arbitrary Lagrangian-Eulerian(ALE) methods or rezoning are used to create a new undistorted mesh for the fluid domain, which allows the calculations to continue. In this paper, FE sheet model considering geometric nonlinearity is formulated to simulate the behavior of the flexible media. Aerodynamic force to the media by surrounding air is calculated by solving the incompressible Navier-Stokes equations. Q2Q1(Taylor-Hood) element which means biquadratic for velocity and bilinear for pressure is used for fluid domain. Q2Q1 element satisfies LBB condition and any stabilization technique is not needed. In this paper, cantilevered sheet in the viscous incompressible Navier-Stokes flow is simulated to check the mesh motion and numerical integration scheme, and then falling paper in the air is simulated and the effects of some representative parameters are investigated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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