Two-phase cross-flow exists in many shell-tube heat exchangers such as steam generators, condensers and reboilers. An understanding of flow-induced vibration excitation mechanism is necessary to avoid problems due to excessive tube vibration. This paper presents the results of a series of experiments done on tube bundles of different geometries subjected to two-phase cross-flow simulated by air-water mixtures. Normal(30$^{\circ}$) and rotated (60$^{\circ}$)triangular, and normal(90$^{\circ}$) and rotated (45$^{\circ}$) square tube bundle configurations of pitch-to-diameter ratio of 1.2 to 1.5 were tested over a range of mass fluxes from 0 to 1,000kg/$m^2$ㆍ s and void fraction from 0 to 100%. The effects of tube bundle geometry on vibration excitation mechanism such as fluidelastic instability and random turbulence, and on dynamic parameters such as damping and hydrodynamic mass are discussed. A lower pitch-to-diameter results in a higher hydrodynamic mass. The effect of tube bundle configurations on damping and random turbulence excitation is minor. The effect of pitch-to-diameter on the fluidelastic instability, however, is significant.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
/
제16권2호
/
pp.165-176
/
2015
A numerical analysis was conducted to investigate the inlet buzz and combustion oscillation in an axisymmetric ramjet engine with wedge-type flame holders. The physical model of concern includes the entire engine flow path, extending from the leading edge of the inlet center-body through the exhaust nozzle. The theoretical formulation is based on the Farve-averaged conservation equations of mass, momentum, energy, and species concentration, and accommodates finite-rate chemical kinetics and variable thermo-physical properties. Turbulence closure is achieved using a combined scheme comprising of a low-Reynolds number k-${\varepsilon}$ two-equation model and Sarkar's compressible turbulence model. Detailed flow phenomena such as inlet flow aerodynamics, flame evolution, and acoustic excitation as well as their interactions, are investigated. Mechanisms responsible for driving the inlet buzz are identified and quantified for the engine operating at subcritical conditions.
The oscillatory excitation with a Strouhal number of 2.65 ncar the stagnation zone of hemispherical nose model was employed to control the laminar separation bubble and the transition to turbulence. The effects of oscillatory excitation upon the separation bubble and the transition were addressed in terms of kurtosis/skewness and time-frequency analyses. The measured noise spectrum of radiated sound from the turbulent boundary layer on the axi-symmetric infinite cylinder is compared with that by Sevik's wave-number white approximations. The noise sources in TBL on axi-symmetric cylinder and the caling of their far-field sound are also discussed.
Using wind tunnel, experimental approaches were employed to investigate fluidelastic instability of tube bundles, subjected to uniform cross flow. There are several flow-induced vibration excitation mechanisms, such as fluidelastic instability, periodic wake shedding resonance, turbulence-induced excitation and acoustic resonance, which could cause excessive vibration in shell-and tube heat exchanges. Fluidelastic is the most important vibration excitation mechanism for heat exchanger tube bundles subjected to cross flow. The system comprised of cantilevered flexible cylinder(s) and rigid cylinders of normal square array, In order to see the characteristics of flow in tube bundles, particle image velocimetry was used. From a practical design point of view, Fluidelastic instability may be expressed simply in terms of dimensionless flow velocity and dimensionless mass-damping. The threshold flow velocity for dynamic instability of cylinder rows is evaluated and the data for design guideline is proposed for the tube bundles of normal square array.
A modified energy method for the fretting wear of the steam generator tube is proposed to calculate the wear-out depth between the nuclear steam generator tube and its support. Estimation of fretting-wear damage typically requires a non-linear dynamic analysis with the information of the gap velocity and the flow density around the tube. This analysis is very complex and time consuming. The basic concept of the energy method is that the volume wear rate due to the fretting-wear phenomena Is related to work rate which is time rate of the product of normal contact force and sliding distance. The wearing motion is due to dynamic interaction between vibrating tube and its support structure, such as tube support plate and anti-vibration bar. It can be assumed that the absorbed work rate would come from turbulent flow energy around the vibrating tube. This study also numerically obtains the wear-out depth with various wear topologies. A new dissection method is applied to the multi-span tubes to represent the vibrational mode. It turns out that both the secondary side density and the normal gap velocity are important parameters for the fretting-wear phenomena of the steam generator tube.
Fluid-elastic instability is believed to be a cause of the large-amplitude vibration and resulting rapid wear of heat exchanger tubes when the flow velocity exceeds a critical value. For sub-critical flow velocities, the random turbulence excitation is the main mechanism to be considered in predicting the long-term wear of steam generator tubes. Since flow-induced interactions of the tubes with tube supports in the sub-critical flow velocity can cause a localized tube wear, tube movement in the clearance between the tube and tube support as well as the normal contact force on the tubes by fluid should be maintained as low as possible. A simplified method is used for predicting fretting-wear damage of the double $90^{\circ}$U-bend tubes. The approach employed is based on the straight single-span tube analytical model proposed by Connors, the linear structural dynamic theory of Appendix N-1300 to ASME Section III and the Archard's equation for adhesive wear. Results from the presented method show a similar trend compared with the field data. This method can be utilized to predict the fretting-wear of the double $90^{\circ}$U-bend tubes in steam generators.
Recently, severe wear on the shutdown rod cladding of Ulchin Nuclear Power Plant #1, #2 were observed by the Eddy Current Test(E.C.T.). In particular, the wear at the sixth card location was up to 75%. The test results indicated that the Flow Induced Vibration(F.I.V.) might be the cause of the fretting wear resulting from the contact between Rod Cluster Control Assemblies(RCCAs) and their spacing cards(guide plates) arranged in the guide tube. From reviewing RCCAs fretting wear repots and analyzing the general characteristics of F.I.V. mechanism in the reactor, geometric layout and flow conditions around the control rod, it is concluded that the turbulence excitation is the most probable vibration mechanism of RCCA. To identify the governing mechanism of RCCA vibration, an experiment was performed for a representative rod position in which the most serious fretting wear experienced among the six rod positions. The experimental rig was designed and set up to satisfy the governing nondimensional numbers which are Reynolds number and mass damping parameter. The vibration amplitude measurement by the non-contact laser displacement sensor showed good agreements in the frequency and the maximum wearing(vibration) location with Ulchin E.C.T. results and Framatome report, respectively. The sudden increase in the vibration amplitude was sensed around the 6th guide plate with mass flow rate variation. Comparing the similitude rod behaviour with the idealized response of a cylinder in flow induced vibration, it was found that he dominant mechanism of vibration was transferred from turbulence excitation to periodic shedding at the mass flow ate 90ι/min. Also the critical velocity of the vibration in RCCAs was determined and the vibration can be prevented by reducing the bypass flow rate below the critical velocity.
Turbocharger has been widely used in many passenger cars in application with diesel engines because of high power and fuel efficiency. However, flow-induced noise (whoosh or hissing noise) which is generated within the compressor during its operation at marginal surge line can deteriorate noise characteristics. Hissing noise excitation was associated with the generation of turbulence within the turbocharger compressor and radiated through the transmission path in turbocharger system. In this study, a sharp-edged reactive-type muffler was devised and installed in the transmission path to reduce the hissing noise. Acoustic and fluid dynamic characteristics for the muffler were investigated which is related to the unsteadiness of turbulence and pressure in turbocharger system. A transfer matrix method was used to analyze the transmission loss of the muffler. Simple expansion muffler with extended tube of the reactive type is proposed for the reduction of high frequency component noise. Turbulence computation was carried out by a standard ${\kappa}-{\varepsilon}$ model. An optimal design condition of the muffler was obtained by extensive acoustic and fluid dynamic analysis on the engine dynamometer with anechoic chamber. A significant reduction of the hissing noise was achieved at the optimal design of the muffler as compared with the conventional turbocharger system.
Turbocharger has been widely used in many passenger cars in application with diesel engines because of high power and fuel efficiency. However, flow-induced noise (whoosh or hissing noise) which is generated within a compressor during its operation at marginal surge line can deteriorate noise characteristics. Hissing noise excitation is associated with the generation of turbulence within the turbocharger compressor and radiated through the transmission path in a turbocharger system. In this study, a expansion muffler with lids is devised and installed in the transmission path to reduce the hissing noise. Acoustic and fluid dynamic characteristics for the muffler are investigated which are related to the unsteadiness of turbulence and pressure in the turbocharger system. A transfer matrix method is used to analyze the transmission loss of the muffler. A simple expansion muffler with lids is proposed for the reduction of high frequency component noise. Turbulence simulation is carried out by a standard k - ${\varepsilon}$ model. An optimal design condition of the muffler is obtained by extensive acoustic and fluid dynamic analysis on the engine dynamometer with anechoic chamber. A significant reduction of the hissing noise is achieved at the optimal design of the muffler as compared with the conventional muffler.
The rain-wind induced vibration of stays is a phenomenon discovered recently and not well explained yet. As it is influenced by a wide range of physical parameters (cable size and shape, wind speed, direction and turbulence, rain intensity, material repellency and roughness, cable weight, damping and pre-strain), this peculiar phenomenon is difficult to reproduce in laboratory controlled conditions. A successful wind tunnel experimental campaign, in which some basic physical quantities were measured, allowed an extensive analysis as to identify the parameters of the rain-wind induced excitation. The unsteady pressure field and water thickness around a cable model were measured under rainy-excited conditions. The knowledge of those parameters provided helpful information about the air-flow around the cable and allowed to clarify the physical phenomenon which produces the excitation.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.