The noise sources from a rotating cylinder were identified to describe the blunt trailing edge noise. Firstly, LES formulation was applied to a non-orthogonal grid system and was tested with three-dimensional cross-flow over a cylinder with a yaw angle. The computed far-field noise showed peaks at Strouhal numbers ranging from 0.135 to 0.165 for the yawed cylinder flow with end-plates placed at both extremes under the yaw angle of $30^{\circ}$ and Reynolds number of $1.15{\times}10^4$. It was observed that the slantwise shedding at angles other than the cylinder yaw angle is intrinsic to inclined cylinder, with the result of shedding angles between $15^{\circ}$ and $31^{\circ}$. To study the trailing-edge wake thickness and unsteady lift-coefficient distribution in the span-wise direction of a rotating fan blade, the flows around rotating cylinder with 1,000 rpm were simulated and the far-field noise was exactly computed using the Ffowcs-Williams and Hawkings equation with quadrupole source term. The incoming velocities and stagnant zones were continuously distributed along the cylinder, and their changes made the Strouhal sheddings to occur at different phases even at almost same Strouhal number.
The flow inside an axial turbomachinery must be unsteady. Rotor-stator interaction by two blade rows influences performance, the generation of noise and vibration. So, it will be necessary to study the rotor-stator interaction for the design of an axial fan in which the axial gap between two blade rows is small. In this study, rotor-stator interaction is investigated by experimental methods. The research fan has one stage which consists of 24 rotor blades and 22 stator blades. Three-dimensional velocities measured using $45^{\circ}$ slanted hot wire probe and total pressure is measured using Kiel total pressure probe between rotor and stator with the axial 25%, 55%, 145% of chord length,. This study describes the influence of rotor-stator gap on the flow pattern, performance and loss. The efficiency curve show that the change of the rotor-stator gap make difference in the efficiency. And, the 3-dimensional velocity distribution show that the potential interaction between the rotor and the stator have a great effect on the flow field downstream of rotor, where there are wake flow. various vortices in hub region and leakage vortex in casing region etc.
In this study, lumped-vortex element method and thin airfoil theory were used to analyze aerodynamic characteristics of airfoils with relative motion that had camber lines of NACA $44{\times}{\times}$ airfoil in 2-dimensional unsteady incompressible potential flow. Velocity disturbance due to airfoil was calculated by lumped-vortex element model and force distribution on airfoil by unsteady Bernoulli's equation. Variables in relative motion were considered the period p, the amplitude of flapping $A_f$ and pitching $A_p$, and the phase difference between flapping and pitching ${\phi}_p$ and the angle of attack ${\alpha}$. Due to movement of an airfoil, dag was induced in 2-dimensional unsteady incompressible potential flow. The numerical results show that the aerodynamic characteristics of the airfoil with flapping and pitching at the same time are illustrated. Especially the mean lift coefficient became smaller, but drag coefficient became larger.
Noises from the large scale marine propeller are calculated numerically on non-cavitation condition. The hydrodynamic analysis is carried out by potential based panel method with time marching free wake approach. The distribution of hydrodynamic loads on the propeller surface and noise signals are obtained using the unsteady Bernoulli's equation and the Farasssat's formula respectively. It turns out that the noise signal at the narrow band shows strong peak at the blade passage frequency, and the peak value at the 1/3 octave band also shows the same trend. Noise signals and directivity patterns for both the thickness and the loading noise are compared with each other. The directivity pattern for the loading noise shows minor lobe at the backward side of the rotating disc plane.
본 연구에서는 현재 일반 프로펠러 항공기에 사용 중인 둥근 팁 형상을 갖는 Hartzell 사 제작 프로펠러에 대해서 두께소음과 하중소음에 대한 예측을 시도하였다. 음향장 해석에 앞서서 프로펠러 표면상에 존재하는 압력분포는 자유후류 패널 방법과 비정상 베르누이 방정식을 이용하여 구하였다. 음향장 해석을 위해서는 FW-H의 음향상사 법칙을 적용하였다. 주어진 프로펠러 형상과 운전 조건에 대한 소음 예측으로부터 두께소음은 프로펠러 회전면을 기준으로 전방과 후방이 서로 비슷한 면대칭 분포를 갖는 반면에, 하중소음은 프로펠러 후방의 소음이 전방에 비해서 더 크게 나오는 결과를 보여주었다. 일반적인 운전조건에서는 전반적으로 하중소음이 두께소음보다 지배적인 결과를 보여주었다.
평행 초음속-아음속 후류유동에서 혼합증대에 관한 수치적인 연구를 실험결과와의 비교를 통하여 수행하였다. 이번 연구의 첫 번째 목적은 실험에서 사용된 조건으로 정확하게 수치적으로 모사하는데 있다. Pitot 압력을 이용하여 수치계산결과와 실험치와 비교하였을 때 서로 일치된 결과를 얻었으며, 그 중에서 압축성 수정을 가미한 $k-{\omega}$ SST 난류모델의 계산결과가 가장 좋은 것으로 나타났다. 게다가 기존의 유동조건에서 공동의 위치, 배열수에 변화를 주면서 혼합특성을 비교/연구하였다.
The effect of buildings on flow in urban canopy is one of the most important problems in local/micro-scale meteorology. A large eddy simulation model is used to simulate the flow structure in an urban neighborhood and the bulk effect of the buildings on surrounding flows is analyzed. The results demonstrate that: (a) The inflow conditions affect the detailed flow characteristics much in the building group, including: the distortion or disappearance of the wake vortexes, the change of funneling effect area and the change of location, size of the static-wind area. (b) The bulk effect of the buildings leads to a loss of wind speed in the low layer where height is less than four times of the average building height, and this loss effect changes little when the inflow direction changes. (c) In the bulk effect to environmental fields, the change of inflow direction affects the vertical distribution of turbulence greatly. The peak value of the turbulence energy appears at the height of the average building height. The attribution of fluctuations of different components to turbulence changes greatly at different height levels, in the low levels the horizontal speed fluctuation attribute mostly, while the vertical speed fluctuation does in high levels.
Direct numerical simulations (DNS) of turbulent channel flows up to $Re_{\tau}=1270$ are performed to investigate an elliptic feature and strain rate field on cross sections of coherent fine scale eddies (CFSEs) in wall turbulence. From DNS results, the CFSEs are educed and the strain rate field around the eddy is analyzed statistically. The principal strain rates (i.e. eigenvalues of the strain rate tensor) at the CFSE centers are scaled by the Kolmogorov length $\eta$ and velocity $U_k$. The most expected maximum (stretching) and minimum (compressing) eigenvalues at the CFSE centers are independent of the Reynolds number in each $y^+$ region (i. e. near-wall, logarithmic and wake regions). The elliptic feature of the CFSE is observed in the distribution of phase-averaged azimuthal velocity on a plane perpendicular to the rotating axis of the CFSE $(\omega_c)$. Except near the wall, phase-averaged maximum $(\gamma^{\ast}/\gamma_c^{\ast})$ and minimum $(\alpha^{\ast}/\alpha_c^{\ast})$ an eigenvalues show maxima on the major axis around the CFSE and minima on the minor axis near the CFSE center. This results in high energy dissipation rate around the CFSE.
Three different geometry shapes of the blade leading edge in a centrifugal compressor were investigated in this paper. Numerical simulation was done to analyze the effect of the leading edge shape on the performance of the centrifugal compressor. The result shows that compared to the blunt leading edge, the circular leading edge will raise the chocking mass flow. The pressure ratio and efficiency will increase obviously. Using elliptical leading edge will get a further improvement on the performance than circular leading edge. The analysis of the flow field shows that the leading edge often causes flow separation near the inlet; using circular leading edge and elliptical leading edge will reduce the separation. What's more, using circular and elliptical leading edge will also reduce the wake loss near the outlet of the impeller. In a centrifugal compressor, using circular or elliptical leading edge on the splitter will improve the pressure loading distribution of main blade near the position of the splitter leading, which will increase the pressure ratio.
선수와 선미에 벌브를 가진 현대적인 상선 주위의 난류유동을 해석하기 위해 유한체적법을 이용한 RANS 방정식의 해법이 개발되었다. 복잡한 선수미의 격자계 생성을 위해 다중블록 선체표면 격자계 생성 기법이 도입되었고, 타원형 미분 방정식의 해를 이용하여 O-H 형태의 공간 격자계생성 기법이 이용되었다. 지배방정식의 대류항과 확산항은 각각 QUICK과 중앙차분법을 이용하여 근사되었고, 속도-압력 연성을 위해 SIMPLEC법이 채택되었다. 개발된 방법은 KRISO 3600TEU 컨테이너선에 적용하여 유선가시화 실험 및 반류계측 결과와 비교하였다. 계산 결과는 선수와 선미에 벌브를 가진 현대적인 선형 주위의 유동 해석을 위해서도 이러한 수치계산 방법이 적용될 수 있음을 보여주고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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