Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2003.11a
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pp.98-103
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2003
This paper presents phenomena of vibration and noise due to acoustic resonance in tube bank of a HRSG. Acoustic resonance is may arise when the vortex shedding frequency coincides with the acoustic natural frequency. At this tube bank, dominant frequencies of vibration in this system were 43.5, 67.5㎐. The 3$\^$rd/ acoustic natural frequency calculated was 68.5㎐. When the difference of vortex shedding frequency and acoustic natural frequency is within ${\pm}$20%, acoustic resonance could occur. In this system, in order to prevent acoustic resonance, acoustic baffle was installed in the tube bank before operating. But acoustic resonance occurred. So, we evaluate the effect of acoustic mode due to baffle extension length. After investigating, we did revise acoustic baffle to eliminate acoustic resonance effectively.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.4
no.1
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pp.179-190
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2011
The swirling flow developing in Francis turbine draft tube under part load operation leads to pressure fluctuations usually in the range of 0.2 to 0.4 times the runner rotational frequency resulting from the so-called vortex breakdown. For low cavitation number, the flow features a cavitation vortex rope animated with precession motion. Under given conditions, these pressure fluctuations may lead to undesirable pressure fluctuations in the entire hydraulic system and also produce active power oscillations. For the upper part load range, between 0.7 and 0.85 times the best efficiency discharge, pressure fluctuations may appear in a higher frequency range of 2 to 4 times the runner rotational speed and feature modulations with vortex rope precession. It has been pointed out that for this particular operating point, the vortex rope features elliptical cross section and is animated of a self-rotation. This paper presents an experimental investigation focusing on this peculiar phenomenon, defined as the upper part load vortex rope. The experimental investigation is carried out on a high specific speed Francis turbine scale model installed on a test rig of the EPFL Laboratory for Hydraulic Machines. The selected operating point corresponds to a discharge of 0.83 times the best efficiency discharge. Observations of the cavitation vortex carried out with high speed camera have been recorded and synchronized with pressure fluctuations measurements at the draft tube cone. First, the vortex rope self rotation frequency is evidenced and the related frequency is deduced. Then, the influence of the sigma cavitation number on vortex rope shape and pressure fluctuations is presented. The waterfall diagram of the pressure fluctuations evidences resonance effects with the hydraulic circuit. The influence of outlet bubble cavitation and air injection is also investigated for low cavitation number. The time evolution of the vortex rope volume is compared with pressure fluctuations time evolution using image processing. Finally, the influence of the Froude number on the vortex rope shape and the associated pressure fluctuations is analyzed by varying the rotational speed.
Kim, Dohun;Shin, Bongki;Son, Min;Koo, Jaye;Kang, Moonjung;Chang, Hongbeen
Journal of the Korean Society of Visualization
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v.11
no.2
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pp.34-40
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2013
A flow visualization near submerged nozzle of solid rocket motor was conducted by experiments. A numerical simulation was also performed to reveal detailed phenomena. Radial cold flow simulating hot gas was introduced by a porous grain model which was manufactured by perforated steel plates. The grain model was mounted in high-pressure chamber which has quartz glass at the top of the grain model. From the high-speed images, a rotating vortex was observed and the two type of counter-rotating momentums were generated in numerical results. The rotating momentum was generated at the fin-slot grain because of unbalance between high-velocity flow from slots and low-velocity flow from fin-bases. As a result, roll torques can be produced by the rotating vortex tube.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.26
no.9
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pp.1311-1318
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2002
An experimental model is investigated in this paper using the experimental method with a shock tube and the numerical technique. The shock-vortex interaction generated by this model is visualized with various methods: holographic interferometry, shodowgraphy, and numerical computation. In terms of shock dynamics, there are two meaningful physics in the present problem. They are reflective wave from the slip layer at the vortex edge and transmitted shock penetrating the vortex core. The discussion in this study is mainly focused on the two kinds of waves contributing to the quadrupolar pressure distribution around the vortex center during the interaction.
An experimental model and a conceptual model are investigated in this paper with both shock tube experiment and numerical technique. The shock-vortex interaction generated by this model is visualized with various methods: holographic interferometry, shodowgraphy, and numerical computation. In terms of shock dynamics, there are two meaningful physics in the present problem. They are reflective wave from the slip layer at the vortex edge and transmitted shock penetrating the vortex core. The discussion in this study is mainly focused on the two kinds of waves contributing to the quadrupolar pressure distribution around the vortex center during the interaction.
An experimental study is performed to investigate the characteristics of near wake behind a circular cylinder with serrated fins using the constant temperature anemometer and through flow visualization. Previous report(Boo at al., 2001) shows that there are three different modes in vortex shedding behavior. This paper is focused on the identification of the physical reasons why the difference is occured in vortex shedding. The through flow velocity crossing fins decreases as increasing fin height and decreasing fin pitch mainly due to the flow resistence. Vortex shedding is affected strongly by velocity distribution around fin tube, especially by the velocity gradient. The velocity distribution at X/d=0.0 has lower gradient with increasing freestream velocity and fin height and decreasing fin pitch. Those differences in velocity gradients generate different vortex shedding mechanism.
Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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v.20
no.4
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pp.493-501
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2004
The principle of vortex tube and cyclone was introduced to enhance the treatment efficiency of waste air streams containing particulate matters, toluene, and others developed by Hangreen Tech, Ltd. and Hoseo Chemical and Industrial Technology R&D Center. Adsorption, condensation, and/or coagulation could be induced at low temperature zone formed by vortex tube and Joule-Thomson expansion. The pressurized air was introduced at the tangential direction into the cyclone system applied with the coaxial funnel tube. Easily condensible vapors such as toluene. carbon dioxide, and water vapor were adsorbed enforcedly on coagulated or condensed materials which were formed as cores for coagulation or condensation by themselves. These types of coagulation or condensation rates were rapidly promoted as the diameter being growing up. The maximum removal efficiency for carbon dioxide and toluene was achieved to about 87 and 90 percent, respectively. The Joule-Thomson coefficients were increased with the pressure of air injected in the range of the relative humidities between 10% and 30%. An optimum value was observed within the range of the tested temperatures at a fixed pressure. In conclusion. it could be identified that the treatment efficiency would be depended on the pressure of the process air introduced and physical and chemical characteristics of waste air streams containing target materials for a designed system. The final design parameters should be decided depending upon the given system and target materials.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.8
no.4
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pp.230-239
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2015
The swirling flow in the draft tube of a Francis turbine can cause the flow instability and the cavitation surge and has a larger influence on hydraulic power operating system. In this paper, the cavitating flow with swirling flow in the diffuser was studied by the draft tube component experiment, the model Francis turbine experiment and the numerical simulation. In the component experiment, several types of fluctuations were observed, including the cavitation surge and the vortex rope behaviour by the swirling flow. While the cavitation surge and the vortex rope behaviour were suppressed by the aeration into the diffuser, the loss coefficient in the diffuser increased by the aeration. In the model turbine test the aeration decreased the efficiency of the model turbine by several percent. In the numerical simulation, the cavitating flow was studied using Scale-Adaptive Simulation (SAS) with particular emphasis on understanding the unsteady characteristics of the vortex rope structure. The generation and evolution of the vortex rope structures have been investigated throughout the diffuser using the iso-surface of vapor volume fraction. The pressure fluctuation in the diffuser by numerical simulation confirmed the cavitation surge observed in the experiment. Finally, this pressure fluctuation of the cavitation surge was examined and interpreted by CFD.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.15
no.4
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pp.48-56
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2011
A Possibility of combustion instability on longitudinal mode has a high level at large scale of L/D. Solid propellant has a metal particle and a grain of control to pressure oscillation. Solid rocket motor in slotted-tube grain controls pressure oscillation of longitudinal mode. Slotted-tube grain restrains longitudinal 1st pressure oscillation. But cavity volume of aft. insulation ablation amplifies 2nd pressure o scillation by vortext shedding. A study has suppressed combustion instability and vortex shedding by modified 4 slotted tube solid rocket motor design.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.27
no.12
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pp.1750-1757
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2003
This paper describes the flow measurements inside the blade passage of an axial flow fan by using a rotating hot-wire probe sensor from a relative flame of reference fixed to the rotor blades. The validity of fan rotor designed by a streamline curvature equation was performed by the measurement of the three-dimensional flow upstream and downstream of the fan rotor using a 5-hole pitot tube. The vortical flow structure near the rotor tip can be clearly observed by the measurements of a relative velocity and its fluctuation on quasi-orthogonal planes to a tip leakage vortex. Larger vortical flow, which results in higher blockage in the main flow, is formed according to decrease a flow rate. The vortical flow spreads out to the 30 percent span from the rotor tip at near stall condition. In the design operating condition, the tip leakage vortex is moved downstream while the center of the vortex keeps constant in the spanwise direction. Detailed characteristics of a velocity fluctuation with relation to the vortex were also analyzed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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