The objective of the present study is to visualize the pulsatile flow fields by using three-dimensional computer simulation and the PIV system. A closed flow loop system was built for the steady and unsteady experiments. The Harvard pulsatile pump was used to generate the pulsatile pressure and velocity waveforms. Conifer powder as the tracing particles was added to water to visualize the flow field. Two consecutive particle images were captured by a CCO camera for the image processing at several cross section. The range validation and the area interpolation methods were used to obtain the final velocity vectors with high accuracy. The finite volume predictions were used to analyze three-dimensional flow patterns in the bifurcation model. The results of the PIV experiment and the computer simulation are in good agreement and the results show the recirculation zones and formation of the paired secondary flow distal to the apex of the bifurcated model. The results also show that the branch flow is pushed strongly to the inner wall due to the inertial force effect and helical motions are generated as the flow proceeds toward the outer wall.
Raju, R. Srinivasa;Reddy, G. Jithender;Rao, J. Anand;Rashidi, M.M.
Journal of Computational Design and Engineering
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제3권4호
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pp.349-362
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2016
The numerical solutions of unsteady hydromagnetic natural convection Couette flow of a viscous, incompressible and electrically conducting fluid between the two vertical parallel plates in the presence of thermal radiation, thermal diffusion and diffusion thermo are obtained here. The fundamental dimensionless governing coupled linear partial differential equations for impulsive movement and uniformly accelerated movement of the plate were solved by an efficient Finite Element Method. Computations were performed for a wide range of the governing flow parameters, viz., Thermal diffusion (Soret) and Diffusion thermo (Dufour) parameters, Magnetic field parameter, Prandtl number, Thermal radiation and Schmidt number. The effects of these flow parameters on the velocity (u), temperature (${\theta}$) and Concentration (${\phi}$) are shown graphically. Also the effects of these pertinent parameters on the skin-friction, the rate of heat and mass transfer are obtained and discussed numerically through tabular forms. These are in good agreement with earlier reported studies. Analysis indicates that the fluid velocity is an increasing function of Grashof numbers for heat and mass transfer, Soret and Dufour numbers whereas the Magnetic parameter, Thermal radiation parameter, Prandtl number and Schmidt number lead to reduction of the velocity profiles. Also, it is noticed that the rate of heat transfer coefficient and temperature profiles increase with decrease in the thermal radiation parameter and Prandtl number, whereas the reverse effect is observed with increase of Dufour number. Further, the concentration profiles increase with increase in the Soret number whereas reverse effect is seen by increasing the values of the Schmidt number.
파력발전장치 중 진동수주 (Oscillating Water Column) 형은 3단계 에너지 변환과정을 거치게 된다. 그 중 파랑에너지를 공기에너지로 변환하는 장치인 공기실의 형상을 바꿔가며 그에 따른 성능을 상용 CFD 코드인 FLUENT를 이용한 수치 해석 기법으로 연구하여 보았다. 통상 OWC형 파력발전 장치 전체 성능에 중요한 영향을 미치므로 공기실내의 압력을 최소화하고 터빈 유입유속의 가속화가 용이한 가장 적합한 형상을 정상 및 비정상 해석을 통하여 찾고자 하였다.
파력발전장치 중 진동수주(Oscillating Water Column)형은 3단계 에너지 변환과정을 거치게 된다. 그 중 파랑에너지를 공기에너지로 변환하는 장치인 공기실의 형상을 바꿔가며 그에 따른 성능을 상용 CFD 코드인 FLUENT를 이용한 수치 해석 기법으로 연구하여 보았다. 통상 OWC형 파력발전장치는 공기실과, 터빈이 설치되는 덕트 간에 효율적인 이유로 급축소 형태를 취하고 있는데 이 때 공기실과 터빈 연결부의 형상이 파력발전 장치 전체 성능에 중요한 영향을 미치므로 공기실내의 압력을 최소화하고 터빈 유입유속의 가속화가 용이한 가장 적합한 형상을 정상 및 비정상 해석을 통하여 찾고자 하였다.
The engine-out flow is highly transient and hot, and may place tremendous thermal and inertial loads on a closed-coupled catalyst. Therefore, time-dependent and detailed flow and thermal field simulation may be crucial. The aim of this study is to develop combined chemical reaction and multi-dimensional fluid dynamic mathematical model and to study the effect of unsteady pulsating thermal and flow characteristics on thermal reliability of closed-coupled catalyst. The effect of cell density on the conversion performance under real running condition is also investigated. Unlike previous studies, the present study focuses on coupling between the problems of pulsating flow pattern and catalyst thermal response and conversion efficiency. The results are expressed in terms of temporal evolution of flow, pollutant and temperature distribution as well as transient characteristics of conversion efficiency. Fundamental understanding of the flow and thermal phenomena of closed-coupled catalyst under real running condition is presented. It is shown that instants of significantly low values of flow uniformity and conversion efficiency exist during exhaust blowdown and the temporal varaition of flow uniformity is very similar in pattern to one of conversion efficiency. It is also found that the location of hot spot in monolith is directly affected by transient flow pattern in closed-coupled catalyst.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제33권5호
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pp.686-695
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2009
Flow characteristics in linear axial cascade have been studied using large eddy simulation(LES) based on finite element method(FEM) to investigate details of the leakage flow in the tip clearance of axial flow rotor. STAR-CD(FVM) and PAT-Flow(FEM) have been adopted to solve the Navier-Stokes equations for the simulation of the unsteady turbulent flow. Numerical results from the present study have been compared with the existing experimental results to investigate a tip clearance effect on velocity profile and static pressure distribution on blade surface at various spanwise positions. Both simulation results agree well with the experimental data. However, it has been shown that the results of finite-element large-eddy simulation agree better with experimental data than $k-{\varepsilon}$ turbulent model based on finite volume method regarding the tip vortex geometry and static pressure distribution at the center of the tip vortex core. As a result of this study, it is shown that finite-element large-eddy simulation method can predict more exactly on the tip leakage vortex flow and behind flow field.
A cross-flow fan is widely used on many industrial fields: mining industry, automobile and home appliances, etc. The design point of the cross-flow fan is generally based on the region within low static pressure and high flow rate. It relatively makes high dynamic pressure at low speed because a working fluid passes through an impeller blade twice. However, it has low static pressure efficiency between 30% and 40% because of relative high impact loss. Recently, in the air-conditioning systems, the operating behaviors at the off-design points are highly regarded to broaden the application area for various air-cooling loads. Especially, at the lower flow rate, there exists a rapid pressure head reduction, a noise increase and an irregular flow field against a rearguider as a scroll of centrifugal fan. Numerical analyses are carried out for investigating the flow characteristics in a cross-flow fan including the impeller, the rearguider and the stabilizer. Especially, various types of rearguiders are estimated by numerical and experimental methods to insure the stable operation in the region of lower flow rate. Numerical domains are discretized by hexahedral cells. Three-dimensional, unsteady governing equations are solved using FVM, PISO algorithm, sliding grid system and standard ${\kappa}-{\varepsilon}$ turbulence model. ASHRAE standard fan tester is also used to estimate the performance of the modeled crossflow fan.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제24권1호
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pp.134-141
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2000
In this study, a scaled model chamber was built to investigate ventilation characteristics of the Under floor Air-conditioning System. Experimental study was performed in model for cargo-oil pump room with inlet and outlet by visualization equipment with laser apparatus. Instant simultaneous velocity vectors at whole field were measured by 2-D PIV system(CACTUS'2000) which adopted two-frame grey-level cross correlation algorithm. The flow pattern reveals the large scale counterclockwise forced-vortex rotation from upside louver to lower scupper toward diagonal corner and also found small eddies at bottom layer
Automobile aeroacoustics Is a developing area of technology where experimental and theoretical tools are being continuously refined to understand, analyze and modify the noise-generating mechanisms in the vehicle flow. Main sources of ground vehicle exterior noise are the tires (tire/road interaction) and the unsteady flow field around the vehicle. In this study, the sound source localization of a rolling tire was applied to the measurement of radiated sound by using an acoustic mirror system. A possible flow pattern that develops is suggested based on detailed wind tunnel investigations with a rotating wheel in contact with a moving belt.
Xiao Mingqing;Lin Yuan;Myatt James H.;Camphouse R. Chris;Banda Siva S.
Journal of applied mathematics & informatics
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제22권1_2호
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pp.67-82
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2006
In this paper, we present a finite difference method for the implementation of the rotation of a circular cylinder in the incompressible flow field by solving the two-dimensional unsteady Navier-Stokes equations. The approach is to use staggered grid method so that the accuracy and order of convergence of the associated algorithms can be maintained. The proposed method is easy to be implemented and is effective. A set of simulations for the flow dynamics is provided to show the computational results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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