This study investigates the effectiveness of using a plasma actuator for active control of turbulent flow around a finite square cylinder. The primary objective is to analyze the impact of plasma actuators on flow separation and wake region characteristics, which are critical for reducing drag and suppressing vortex-induced vibrations. Direct Numerical Simulation (DNS) was employed to explore the flow dynamics at various operational parameters, including different actuation frequencies and voltages. The proposed methodology employs a neural network trained using the Proximal Policy Optimization (PPO) algorithm to determine optimal control policies for plasma actuators. This network is integrated with a computational fluid dynamics (CFD) solver for real-time control. Results indicate that this deep reinforcement learning (DRL)-based strategy outperforms existing methods in controlling flow, demonstrating robustness and adaptability across various flow conditions, which highlights its potential for practical applications.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제37권1호
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pp.40-46
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2013
열전달 향상을 위하여 이차유동을 발생시켜 열전달을 증가시키는 방법에는 여러 가지가 있다. 본 연구에서는 수평채널에 다양한 형태의 립을 설치하여 유속을 변화시켰을 때의 열전달 및 압력강하 특성을 수치해석을 통하여 고찰하였다. 립은 수평채널의 아랫면에 설치하였고, 립의 높이는 5mm이다. 립이 $60^{\circ}$ 기울어지고 그루브도 설치된 경우 열전달 특성이 가장 우수하게 나타났는데, 이는 주유동이 립을 따라 흘러가면서도 유속이 어느 정도 유지되기 때문이다. 끊어진 립에서 주유동이 립의 저항을 적게 받으면서 압력강하가 가장 작게 나타났다. 모든 립의 형태에서 유속이 증가함에 따라 열전달이 향상되는 경향을 보였지만 성능계수는 감소하였다.
The build-up of the heat field in shallow coastal water due to a point source has been investigated using an analytical solution of a time-integral form derived by extending the solutions by Holley(1969) and also presented in Harleman (1971). The uniform water depth is assumed with non-isotropic turbulent dispersion. The alongshore-flow is assumed to be uni-directional, spatially uniform and oscillatory. Due to the presence of the oscillatory alongshore-flow, the heat build-up occurs in an oscillatory manner, and the excess temperature thereby fluctuates in that course and even in the quasi-steady state. A series of calculations reveal that proper choices of the decay coefficient as well as dispersion coefficients are critical to the reliable prediction of the excess temperature field. The dispersion coefficients determine the absolute values of the excess temperature and characterize the shoreline profile, particularly within the tidal excursion distance, while the decay coefficient determines the absolute value of the excess temperature and the convergence rate to that of the quasi-steady state. Within the e-folding time scale $1/k_d$ (where $k_d$ is the heat decay coefficient), heat build-up occurs more than 90% of the quasi-steady state values in a region within a tidal excursion distance (L), while occurs increasingly less the farther we go to the downstream direction (about 80% at 1.25L, and 70% at 1.5L). Calculations with onshore and offshore discharges indicate that thermal spreading in the direction of the shoreline is reduced as the shoreline constraint which controls the lateral mixing is reduced. The importance of collecting long-term records of in situ meteorological conditions and clarifying the definition of the heat loss coefficient is addressed. Interactive use of analytical and numerical modeling is recommended as a desirable way to obtain a reliable estimate of the far-field excess temperature along with extensive field measurements.
본 연구는 자연지형에 존재하는 다양한 형태의 크고 작은 거칠기 요소들로 인하여 기본 유동장이 변화하는 양상을 밝히기 위한 연구로서 회류수조에서 PIV 기법을 사용하여 수행되었다. 먼저 제1보에서는 동일한 2차원 사각단면을 가지는 많은 양의 거칠기 요소를 평판위에 규칙적으로 배열한 후 거칠기요소의 높이와 거칠기 사이의 간격이 다른 세 경우에 대하여 유속, 유선 및 와도분포를 계측하여 거칠기 유동의 특성을 살펴보았다. 본 2보에서는 난류유동특 성을 비롯하여 벽법칙을 이용한 해석과 경계층 적분변수 도출을 통하여 거칠기 간격이 유동장 변화에 미치는 영향을 정량적으로 비교하고자 하였다. 실험결과 거칠기 간격이 거칠기 높이의 7배와 14배인 경우 3.5배에 비하여 거칠기로 인한 유동장의 변화가 큼을 재차 확인할 수 있었다.
본 연구에서는 발전용 터빈 제 1 단 동익 흡입면에서 발달하는 경계층유동에 대하여 체계적으로 연구하였다. 이를 위해 흡입면에서 열부하가 급격하게 변화하는 대표적인 영역에 대하여, 경계층의 평균 유속, 난류강도, 에너지스펙트럼 등을 측정하였다. 그 결과 흡입면 경계층유동이 층류에서 난류 경계층으로 천이됨을 확인할 수 있었고, 이 천이경로는 박리버블의 전단층에서 주로 발생하는 박리유동 천이로 확인되었다. 흡입면에서 열부하의 최소값이 존재하는 곳은 흡입면 경계층유동의 천이가 시작되는 위치에 해당하며, 열부하가 최대인 곳은 박리유동 천이가 모두 마무리되어 벽근처에 강력한 난류유동이 존재하는 곳과 일치하였다. 에너지스펙트럼의 측정을 통하여, 흡입면 경계층의 박리유동 천이 전후에 나타나는 난류운동에너지의 주파수 특성을 자세히 파악할 수 있었다.
항공기내 연료온도의 변화가 유한차분식에 의하여 해석되었다. 항공기의 여러 임무 가운데 근접항공지원 임무가 20% hot day 외부대기 조건과 함께 이음속 영역에서 고려되었다. 수정 Dufort-Frankel기법의 explicit방법에 의해 수치계산이 수행되었다. 항공기는 난류유동장내에 있는 것으로 가정되었다. 추가 연료공급-회송 개념을 갖는 항공기 연료시스템 모델이 고려되었다. 본 해석의 결과로써, 추가연료 공급이 증가함에 따라 연료탱크의 온도는 상승함을 보인 반면, 엔진 입구에서의 연료온도는 몇몇 비행단계 및 엔진 연료요구량이 많은 구간을 제외하고는 감소함을 보였다. 본 해석으로부터, 추가 연료공급-회송개념을 사용한 연료시스템이 엔진입구 연료온도를 낮추기 위한 효과적인 방법임을 나타났다. 또한, 연료/오일 열교환기로 흐르는 연료유동량이 연료온도 변화에 중요한 인자임이 밝혀졌다.
Spiral jet is characterized by a wide region of the free vortex flow with a steep axial velocity gradient, while swirl jet is largely governed by the forced vortex flow and has a very low axial velocity at the jet axis. However, detailed generation mechanism of spiral flow components is not well understood, although the spiral jet is extensively applied in a variety of industrial field. In general, it is known that spiral jet is generated by the radial flow injection through an annular slit which is installed at the inlet of a conical convergent nozzle. The present study describes a computational work to investigate the effects of annular slit on the spiral jet. In the present computation, a finite volume scheme is used to solve three dimensional Naver-Stokes equations with RNG ${\kappa}-{\varepsilon}$ turbulent model. The annular slit width and the pressure ratio of the spiral jet are varied to obtain different spiral flows inside the conical convergent nozzle. The present computational results are compared with the previous experimental data. The results obtained obviously show that the annular slit width and the pressure ratio of the spiral jet strongly influence the characteristics of the spiral jets, such as tangential and axial velocities.
The particles velocity in the instantaneous flow field and velocity change of particles along the jet centerline for various particle diameter in a circular turbulent impingement jet are investigated by using particle image velocimetry(PIV) and an equation of particle motion simplified by terms of inertia forces, drag and gravitational force. The jet Reynolds number was 3300 and 8700, and glass beads of 30,58 and 100$\mu$m in diameter were used. The PIV results show that the direction and size of velocity depends not only on the number density of particle but also on the particle momentum. The results obtained form calculation suggest that the particle velocity near the first impingement region deviated from local air velocity, which accords well with the PIV results. The rebound height of particle increase with the particle diameter. In the second-impingement, particle velocities increased sluggishly with Re=3300 but particle velocities uniformed with Re=8700 in stagnation region.
An experimental study was performed to investigate the turbulence intermittency measuring methods across the boundary layer in the transition region. A single type hot-wire probe was used to measure instantaneous streamwise velocities in laminar, transitional and turbulent boundary layer To estimate wall shear stresses on the flat plate, near wall mean velocities are applied to the principle of CPM. Distribution of intermittency factor is obtained by dual-slope method and compared to the results of four methods,$\'{u},\;\{U}$, TERA and M-TERA method. In these methods, M-TERA shows a good agreement in the near wall region. However, the result of M-TERA method shows that intermittency factor is underestimated in the outer part and outside of the boundary layer and the dimensional constant of M-TERA method should be changed appropriately depending on measuring point.
Heat transfer characteristics for an air jet vertically impinging on a flat plate with a set of hybrid rods was investigated numerically using the RNG k-$\varepsilon$turbulent model. A commercial finite-volume code FLUENT is used. The rods had cross sections of half circular and rectangular shapes. The heating surface was heated with a constant heat flux value of $1020W/m^2$. Parameters investigated were the jet Reynolds number, nozzle -to-plate spacing, the rod pitch and rod-to-plate clearance. The local and average Nusselt number were found to be dependent on the rod pitch and the clearance because installing rods disturbed the flow. Higher convective heat transfer rate occurred in the whole plate as well as in the wall jet region.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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