Numerical simulations are carried out for the fluid flow and particle transport around two nearby circular cylinders in a side-by-side arrangement. The present study aims to understand the effects of the particle Stokes number and the spacing between two cylinders on particle dispersion and deposition characteristics. Simulations are based on an Eulerian-Lagrangian approach where the motion of particles is calculated by a Lagrangian approach based on one-way coupling. Results show that the flow structure is very different depending on the cylinder spacing, eventually affecting the overall pattern of particle dispersion significantly. It is also found that particles with smaller Stokes number tend to be distributed more uniformly in the wake of two cylinders, being located even inside the vortex cores. Meanwhile, particle deposition is analyzed in terms of the deposition efficiency and deposition location. The deposition efficiency of particles strongly depends on the Stokes number, whereas it is slightly affected by the cylinder spacing. The deposition location gets wider as the Stokes number increases, and it becomes asymmetric about the center of each cylinder as the cylinders get close.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제26권4호
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pp.439-449
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2002
Experimental investigations of the flow structure and heat transfer enhancement in a channel with a built-in circular cylinder and a wing-let type vortex generator are presented. Without any vortex generators, relatively low heat transfer takes place in the downstream of the circular cylinder where is a recirculation region with low velocity fluid is formed. However with a wing-let type longitudinal vortex generator in the wake region behind the cylinder, heat transfer in the region can be enhanced. In order to control the strength of longitudinal vortices, the angle of attack of the vortex generators is varied from $20^{circ} to 45^{\circ}$, but spacings between the vortex generations are fixed to be 5 mm. The 3-dimensional mean velocity field downstream of the vortex generator is measured by a five-hole pressure probe, and the hue-capturing method using thermochromatic liquid crystals has been used to provide the local distribution of the heat transfer coefficient. The vorticity field and streamwise velocity contour are obtained from the velocity field. Streamwise distributions of averaged Stanton number on the measurement planes show very similar trends for all the experimental cases($\beta=20^{circ}, 30^{circ} and 45^{\circ}$). Circulation strength and heat transfer coefficient have the maximum values when the angle of attack($\beta$) is $30^{\circ}$.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제31권2호
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pp.159-165
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2007
The Characteristics of the flowfield around two circular cylinders in tandem arrangement was investigated by PIV. Strouhal numbers. velocity vectors and velocity profiles were observed at centre-to-centre space ratios of P/D= 1.5. 2.0 and 2.5, and Reynolds number of $Re=3.0{\times}10^3{\sim}5.0{\times}10^3$. As the results the Strouhal numbers measured in the rear region of the cylinder of wake side were decreased with the space ratios. The flow between two cylinders was almost stagnated and the size of the stagnated region was larger in the close side than in the far side of the front cylinder. The direction of vortex between two cylinders was opposed each other with the small difference(${\alpha}\;{\pm}1.0^{\circ}$) of the attack angle ${\alpha}$.
본 연구에서는 선형의 형상에 의하여 만곡부분이 존재하여 교차류의 성분이 증가하고, 이것에 의한 만곡와가 형성될 때에는 주유속 방향의 속도성분을 그것에 합당하게 개량해 줌으로서 더욱 유효한 속도분포 계산을 행할수 있으므로 Coles 유동 모델보다도 우수한 멱법칙 유동모델의 개선을 시도하였다. 그 방법으로서는 합성속 도를 멱법칙으로 가정하고 Okuno의 교차류 모델을 이용하여 새로운 주유동 방향의 유 속모델을 개선된 멱법칙의 식으로 표시하였다. 그리고 개선된 주유동 모델식을 이용 한 계산값과 다른 모델식의 계산값과 비교 검토하여 그 타당성을 조사하고, 또 만곡와 의 현상이 나타나는 Series 60(C$_{B}$=0.6)인 선형 선미 주위의 주유속 분포를 위치 별로 계산하고 이를 다른 계산결과 및 실험결과 값과 각각 비교하여, 여기서 제안된 모델이 더욱 개선되었음을 보이고, 또 그 타당성을 검토하였다.다.
본 연구는 다양한 배열 상태에 놓인 2원주 주위의 유동장 특성을 PIV를 이용하여 파악한 것이다. 직렬배열에서 하류측 원주의 후방에서 측정한 Strouhal 수는 수평 간격비가 클수록 작게 나타났다. 직렬배열에서 2원주 사이의 흐름은 거의 정체되어 있으며, 상류측 원주에 가까울수록 정체 범위가 크게 나타났다. 직렬배열에서 자유류와 2원주의 중심선이 이루는 받음각()의 미소 변화(${\alpha}$=${\pm}1.0^{\circ}$)에 따라 2원주 사이에는 서로 반대 방향의 와류가 생성되었다. 병렬배열에서 수직 간격비가 클수록 2원주 사이의 유속이 크게 나타났다.
This study investigated the fluid force acting on an artificial reef and the scour pattern at the bottom of the artificial reef in a steady-flow field using the finite difference method (Flow-3D). The structure was tetragonal in shape, like similar objects found in nature. The numerical analysis showed that the hydrodynamic characteristics and incipient scouring pattern matched natural phenomena. The velocity distribution around the tetragon was symmetric and wake occurred inside the tetragon and behind the bottom of the tetragon. The length of the recirculation flow behind the tetragon for each velocity was about 4-5 cm and the magnitude of the recirculation flow inside the tetragon generally increased with the Reynolds' number, although it decreased slightly for Reynolds' numbers from 11,000 to 12,000. In addition, the total fluid force acting on the tetragon increased with the inflow velocity, although the increment was smaller when the velocity exceed 18 cm/sec. The incipient pattern for the scouring of sediment matched the natural phenomenon.
Wind tunnel tests are conducted to investigate the wind loads on vertical fixed-roof cylindrical tanks with a very low aspect ratio of 0.275, which is a typical ratio for practical tanks with a volume of $100,000m^3$. Both the flat-roof tank and the dome-roof tank are investigated in present study. The first four moments of the measured wind pressure, including the mean and normalized deviation pressure, kurtosis and skewness of the pressure signal, are obtained to study the feature of the wind loads. It is shown that the wind loads are closely related to the behavior of flow around the structure. For either tank, the mean wind pressures on the cylinder are positive on the windward area and negative on the sides and the wake area, and the mean wind pressures on the whole roof are negative. The roof configurations have no considerable influence on the mean pressure distributions of cylindrical wall in general. Highly non-Gaussian feature is found in either tank. Conditional sampling technique, envelope method, and the proper orthogonal decomposition (POD) analysis are employed to investigate the characteristics of wind loads on the cylinder in more detail. It is shown that the patterns of wind pressure obtained from conditional sampling are similar to the mean pressure patterns.An instantaneous pressure coefficient can present a wide range from the maximum value to the minimum value. The quasi-steady assumption is not valid for structures considered in this paper according to the POD analysis.
Kargarmoakhar, Ramtin;Chowdhury, Arindam G.;Irwin, Peter A.
Wind and Structures
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제20권2호
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pp.327-347
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2015
This paper investigates the effects of Reynolds number (Re) on the aerodynamic characteristics of a twin-deck bridge. A 1:36 scale sectional model of a twin girder bridge was tested using the Wall of Wind (WOW) open jet wind tunnel facility at Florida International University (FIU). Static tests were performed on the model, instrumented with pressure taps and load cells, at high wind speeds with Re ranging from $1.3{\times}10^6$ to $6.1{\times}10^6$ based on the section width. Results show that the section was almost insensitive to Re when pitched to negative angles of attack. However, mean and fluctuating pressure distributions changed noticeably for zero and positive wind angles of attack while testing at different Re regimes. The pressure results suggested that with the Re increase, a larger separation bubble formed on the bottom surface of the upstream girder accompanied with a narrower wake region. As a result, drag coefficient decreased mildly and negative lift coefficient increased. Flow modification due to the Re increase also helped in distributing forces more equally between the two girders. The bare deck section was found to be prone to vortex shedding with limited dependence on the Re. Based on the observations, vortex mitigation devices attached to the bottom surface were effective in inhibiting vortex shedding, particularly at lower Re regime.
The sandwich panel is commonly used domestically because it's less costly and easier to handle. But fires have frequently occurred in buildings employing sandwich panels, such as the fires in Eecheon cold storage and in Gwangju Pyungdong industrial zone. Sandwich panels with steel plates on their surface prevent fire water from penetrating to the fire source, which makes it difficult to extinguish a fire in a timely manner. Toxic gas generated from some insulation material leads to serious loss of life and property. This study is intended to develop an extinguishing system for sandwich panels, thereby reducing the fire risk. Fire water and volume were determined in the wake of the study on the structure of a sandwich panel extinguishing system, and improvement and testing of the fire characteristics of the sandwich panel. Based on such study and test, a fire model test was conducted. Consequently, the sandwich panel with extinguishing system was proven to have a reduced fire risk, compared to traditional or fire retardant panels.
A computer program is developed for the prediction of the aerodynamic performance and the noise characteristics in the basic design step of axial flow fan. The flow field and the performance of fan are analyzed by using the streamline curvature computing scheme with total pressure loss and flow deviation models. Fan noise is assumed to be generated due to the pressure fluctuations induced by wake vortices of fan blades and to radiate via dipole distribution. The vortex-induced fluctuating pressure on blade surface is calculated by combining thin airfoil theory and the predicted flow field data. The predicted performances, sound pressure level and noise directivity patterns of fan by the present method are favorably compared with the test data of actual fan. Furthermore, the present method is shown to be very useful in optimizing design variables of fan with high efficiency and low noise level.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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