Microbubble technology has been widely applied in various industrial fields. Recently, research on many types of microbubble application technology has been conducted experimentally, but there is a limit in deriving the optimal design and operating conditions. Therefore, if the computational fluid dynamics (CFD) analysis of multiphase flow is used to supplement these experimental studies, it is expected that the time and cost required for prototype production and evaluation tests will be minimized and optimal results will be derived. However, few studies have been conducted on multiphase flow CFD analysis to interpret fluid flow in microbubble generators using swirl flow. In this study, CFD simulation of multiphase flow was performed to analyze the air-water mixing process and fluid flow characteristics in a microbubble generator with a dual-chamber structure. Based on the simulation results, it was confirmed that a negative pressure was formed on the central axis of rotation due to the strong swirling flow. And it could be seen that the air inside the suction tube was introduced into the inner chamber of the microbubble generator. In addition, as the high-speed mixed fluid collided with external water sucked by the negative pressure near the outlet, a large amount of microbubbles was ejected due to the shear force between the two flows flowing in opposite directions.
A numerical study for a two dimensional multi-impingement jet with crossflow of the spent fluid has been carried out. To study the flow characteristics especially in the jet flow region, three different distributions of mass flow rate at 5-jet exits were assumed. For each distribution, various Reynolds numbers ranging from laminar to turbulent flows were considered. Calculations drew the following items as conclusion. 1) A periodical fully developed flow was observed from the third protrusion. This was also observed from previous experimentally by Whidden at al. The Nessult number at the protrusion surface increased mildly as going downstream. 2) The low Reynolds number turbulence model of Launder and Sharma was found to be adequate for the prediction of fluid flow and heat transfer characteristics of two dimensional multi-jet configuration. 3) The Nusselt number at the protrusion surface was nearly proportional to the square root of the Reynolds number.
Shin, Yoo In;Yi, Chung Seob;Han, Sung Gil;Lee, Ho Seong
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.18
no.9
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pp.64-71
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2019
We herein propose a systematic design method of hydraulic pipes used in heavy construction equipment. We found that even though many design studies have been conducted regarding major hydraulic components such as pumps, cylinders, and control valves, studies regarding the optimal design of hydraulic pipes are scarce. In this study, the design of four types of pipes is considered: two high-pressure and two low-pressure pipes. First, fluid flow analysis was conducted based on oil flow and pressure for various radii of curvature. For a check-valve pipe, we considered the location of an inlet pipe. We could visualize fluid flow inside the pipe according to the flow velocity and pressure distribution. Based on fluid flow analysis, we conducted a structural analysis that revealed the stress distribution and concentration for each pipe design. We selected the best design parameters for each pipe design, fabricated the pipes, and subsequently tested them for validity.
Three-dimensional vortical flow and separated flow topology near the casing wall in an axial flow fan having two different tip clearances have been investigated by a Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) flow simulation. The simulation shows that the tip leakage vortex formed close to the leading edge of the blade tip on suction side grows in the streamwise direction. On the casing wall, a separation line is formed upstream of the leakage vortex center due to the interference between the leakage vortex and main flow. The reverse flow is observed between the separation line and the attachment line generated downstream of the trailing edge, and increased with enlarging tip clearance. The patterns of a leakage velocity vector including a leakage flow rate are also analyzed according to two tip clearances. It is noted that the understanding of the distribution of a limiting streamline on the casing wall is very important to grasp the characteristics of the vortical flow in the axial flow fan.
Kim, Dong-Hyun;Chang, Tae-Jin;Kwon, Hyuk-Jun;Lee, In
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2002.05a
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pp.140-146
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2002
The fluid induced vibration (FIV) phenomena of a 2-D.O.F airfoil system have been investigated in low Reynolds number incompressible flow region. Unsteady flows with viscosity are computed using two-dimensional incompressible Navier-stokes code. To validate developed Navier-Stokes code, steady and unsteady flow fields around airfoil are analyzed. The present fluid/structure interaction analysis is based on the most accurate computational approach with computational fluid dynamics (CSD) and computational structural dynamics (CSD) techniques. The highly nonlinear fluid/structure interaction phenomena due to severe flow separations have been analyzed fur the low Reynolds region (R$_{N}$ =500~5000) that has a dominancy of flow viscosity. The effect of R$_{N}$ on the fluid/structure coupled vibration instability of 2-DOF airfoil system is presented and the effect of initial angle of attack on the dynamic instability are also shown.own.
The reasonable layout of vacuum cleaner can effectively improve the collection efficiency of iron filings generated in the process of steel production. Therefore, in this study, the CFD-DEM coupling model and two-fluid model are used to calculate the iron filings collection efficiency of vacuum cleaner with different inclination/cross-sectional area, pressure drop and inlet angle. The results are as follows: The CFD-DEM coupling method can truly reflect the motion mode of iron filings in pneumatic conveying. Considering the instability and the decline of the growth rate of iron filings collection efficiency caused by high pressure drop, the layout of 75° inclination is suggested, and the optimal pressure drop is 100Pa. The optimal simulation results based on two-fluid model show that when the inlet angle and pressure drop are in the range of 45°~65° and 70Pa~100Pa, larger mass flow rate of iron filings can be obtained. It is hoped that the simulation results can offer some suggestion to the layout of vacuum cleaner in the rolling mill.
In this paper, we report the experimental results for the flow pattern and the material transport around a cavity subject to a sinusoidal external flow at the far region to ward the open side of the cavity. A tilting mechanism is used to generate a oscillatory flow inside a shallow rectangular container having a cavity at one side. The surface flow visualization is performed to obtain the unsteady behavior of vortices generated at two edges situated at the entrance of the cavity. It was found that at the period 4.5 sec., the behavior of the vortices is asymmetric, and there exists a steady residual flow in the cavity. The bottom flow patterns are also visualized. There are two regions outside of the cavity where the bottom fluid particles concentrate. The material transport in this flow model is very peculiar; fluid particles in the cavity flows outward through the passage along the walls starting from the edges, and particles in the outer region approach the cavity from the central region.
The unsteady Hartmann flow of an electrically conducting, viscous, incompressible fluid bounded by two parallel non-conducting porous plates is studied with heat transfer. An external uniform magnetic field and a uniform suction and injection are applied perpendicular to the plates while the fluid motion is subjected to a constant pressure gradient. The two plates are kept at different but constant temperatures while the Joule and viscous dissipations are included in the energy equation. The effect of the magnetic field and the uniform suction and injection on both the velocity and temperature distributions is examined.
This study aimed at validating the adopted numerical methods to solve two-phase flow around a two-dimensional (2D) rectangular floating structure in regular waves. A structure with a draft equal to one half of its height was hinged at the center of gravity and free to roll with waves that had the same period as the natural roll period of a rectangular barge. In order to simulate the 2D incompressible viscous two-phase flow in a wave tank with the rectangular barge, the present study used the volume of fluid (VOF) method based on the finite volume method with a standard turbulence model. In addition, the sliding mesh technique was used to handle the motion of the rectangular barge induced by the fluid-structure interaction. Consequently, the present results for the flow field and roll motion of the structure had good agreement with those of the relevant previous experiment.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.29
no.1
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pp.25-33
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2005
When a circular tube with uniform heat generation within the wall was placed in a cross flow, heat flows by conduction in the circumferential direction due to the asymmetric nature of the fluid flow around the perimeter of the circular tube The circumferential heat flow affects the wall temperature distribution to such an extent that. in some cases, significantly different results may be obtained for geometrically similar surfaces. In the present investigation, the effect of circumferential wall heat conduction is investigated for forced convection around circular tube in cross flow of air and water Two-dimensional temperature distribution $T_w(r,{\theta})$ is calculated through the numerical analysis. The difference between one-dimensional and two-dimensional solutions is demonstrated on the graph of local heat transfer coefficients. It is observed that the effect of working fluid is very remarkable.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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