A level-set method is developed for computation of drop motions in various engineering applications. Compared with the volume-of-fluid method based on a non-smooth volume-fraction function, the LS method can calculate an interface curvature more accurately by using a smooth distance function. Also, it is straightforward to implement for two-phase flows in complex geometries unlike the VOF method requiring much more complicated geometric calculations. The LS method is applied to simulation of inkjet process, thin film pattering and droplet collisions.
A level-set method is developed for computation of drop motions in various engineering applications. Compared with the volume-of-fluid method based on a non-smooth volume-fraction function, the LS method can calculate an interface curvature more accurately by using a smooth distance function. Also, it is straightforward to implement for two-phase flows in complex geometries unlike the VOF method requiring much more complicated geometric calculations. The LS method is applied to simulation of inkjet process, thin film pattering and droplet collisions.
This paper provides the numerical results of a simulation of the flow around a propeller working beneath the free surface. A finite volume method is used to solve the unsteady Reynolds averaged Navier-Stokes (URANS) equations, where the wave-making problem is solved using a volume-of-fluid (VOF) method. The numerical analysis focuses on the propeller wake structure affected by the free surface, where we consider another free surface boundary condition that treats the free surface as a rigid wall surface. The propeller wake under the effect of these two free surface conditions shows a reduction in the magnitude of the longitudinal and vertical flow velocities, and its vortical structures strongly interact with the free surface. The thrust and torque coefficient under the free surface effect decrease about 3.7% and 3.1%, respectively. Finally, the present numerical results show a reasonable agreement with the available experimental data.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.34
no.8
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pp.1074-1083
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2010
Recently sloshing that fluid in fuel tank is undulating by the external force during motion of automobile, ship and aircraft is greatly affecting by damaging the inside of structure. It's most important to precisely analyze the behavior of fluid by computational fluid dynamics for minimizing the effect of sloshing for the loaded fuel. This study characterized volume of fluid and pressure according to the length and number of vertical baffle and horizontal baffle in fuel tank for Kia Frontier cargo and analyzed for reduction of sloshing during driving on corner and hill by using ADINA-CFD. As a result of analysis, the optimum length for sloshing reduction shows 0.19 m for vertical baffle and 0.08 m for horizontal baffle. And it shows that vertical baffle is better for the reduction effect of sloshing during driving on corners, on the other hand, horizontal baffle is effective and stable during driving on hills.
This paper provides numerical results of the simulation for the flow around the hull and the propeller of KCS model ship advancing in shallow water conditions. A finite volume method is used to solve the unsteady Reynolds averaged Navier-Stokes(RANS) equations, where the wave-making problem is solved by using a volume-of-fluid(VOF) method. The wave formed near the hull surface in shallow water conditions shows a deep trough dominant pattern that causes the loss of buoyancy followed by hull squat. The flow past the hull increases as the depth of water decreases. However, the axial flow velocity around the stern shows a reduction in magnitude by the effect of shallow water accompanied by the hull-propeller interaction. As a results, the thrust and torque coefficient increase about 8.3% and 6.2%, respectively for a depth of h/T=3.0 corresponding to a depth Froude number of $F_h=0.693$. The resistance coefficient increases about 11.6% at this Froude number condition.
The present study numerically investigated the deformation of the interface of two-phase fluids flow in a blast furnace. To simulate three-dimensional(3D) incompressible viscous two-phase flow in the furnace filled with the air and molten iron, the volume of fluid(VOF) method based on the finite volume method has been utilized. In addition, the porous medium with the porosity has been considered as the bed of the particles such as cokes and char etc. For the comparison, the single phase flow and the two-phase flow without the porosity have been simulated. The two-phase flow without porosity condition revealed the smooth parabolic profile of the free surface near the outlet. However, the free surface under the porosity condition formed the viscous finger when the free surface was close to the outlet. This viscous finger accelerated the velocity of the free surface falling and the outflow velocity of the fluids near the outlet.
Due to the effect of surface tension, liquid film around a curved edge of solid surface moves from the corner to the flat surface. During this behavior of liquid film, film sagging phenomenon is easily occurred at the solid surface. Behavior of liquid film is determined with the effects of the properties of liquid film and the geometric factors of solid surface. In the present study, 2-D transient CFD simulations were conducted on the behavior of liquid film around a curved edge. The two-phase interfacial flow of liquid film was numerically investigated by using a VOF method in order to predict the film sagging around a curved edge. In the steady state of behavior of liquid film, the liquid film thickness of numerical result showed a good agreement with experimental data. After verifying the numerical results, the characteristics of behavior of liquid film were numerically analyzed with various properties of liquid film such as surface tension coefficient and viscosity. The effects of geometric factors on film sagging were also investigated to reduce the film sagging around a curved edge.
The optimization for the water bath design and the skimmer installation are conducted to separate floated-sludge from the waste water in a water bath of a painting booth. VOF(volume of fluid) model is used to analyze the flow pattern of sludge-water-air mixture in a water bath. From the results of numerical analysis, the design criteria of the skimmer, the separation plate and the sludge inlet port of a water bath are obtained for effective sludge separation from water in bath. Furthermore, the installation condition of the skimmer immersed in water is optimized to minimize entrained air and pressure loss.
This study presents a combined experimental and numerical effort to investigate experimentally and numerically the Bragg reflection of sinusoidal waves due to trapezoidal submerged porous breakwaters. Numerical predictions of the study are verified by comparing to laboratory measurements. In the numerical model, the flow in porous structures is described by the spatially averaged Navier-Stokes equations and the volume of fluid method is employed to track the free surface displacements. Numerical solutions are agree well with laboratory measurements. The reflection coefficients of porous structures are smaller than those of non-porous structures and become stronger in proportion to the increase of number of submerged breakwaters.
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2008.05a
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pp.2175-2178
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2008
본 연구에서는 전면에 투과성 구조물이 위치한 직립케이슨 및 유공케이슨에 대해 수치모의를 실시하여 케이슨의 형태 및 투과성 구조물의 존재유무에 따른 반사율의 감소효과에 대하여 알아보았다. 수치모의에 사용된 모델은 비압축성 점성유체에 대한 복잡한 자유수면 변위의 표현이 가능한 VOF법을 적용하여 Navier-Stokes 방정식을 보다 정확하게 해석하는 CADMAS-SURF(수치파동수로)를 사용하였다. 상기 구조물에 규칙파를 입사하여 반사율을 산정한 결과 주기에 따라 차이가 있지만, 직립케이슨만이 존재하는 경우에 비해 직립케이슨 전면에 투과성 구조물이 위치한 경우 대략 5%정도의 반사율 감소효과를 얻을 수 있었고 유공케이슨만이 존재하는 경우에 비해 유공케이슨과 투과성 구조물이 조합 된 경우에는 20%이상의 감소효과를 얻을 수 있었다. 따라서, 방파제 전면에 위치한 구조물에 대한 반사파의 피해 감소 및 항만 내부 정온도를 고려한 안벽의 시공이 요구되어 질 경우에 투과성 구조물은 직립케이슨과의 조합보다는 반사율을 상대적으로 크게 감소시킬 수 있는 유공케이슨과의 조합이 적절함을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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