This paper covers the numerical studies performed to investigate the characteristics of turbulent wake generated by a submarine, SUBOFF model. A SUBOFF model assumed as an axial-symmetric body was used to generate wake. The numerical simulation was performed by using a commercial S/W, FLUENT, with the same condition as the experiments by Shin et al.(2009). Mainly the cross-sectional distribution of the time-averaged mean wake and turbulent kinetic energy was compared with the experiments. Both results are agreed well with each other in the propeller wake section, but the agreement between both is not so satisfied in the far wake field. It means that more numerous number of grid points and their concentration should be required in that field.
본 논문에서는 두 개의 항적 센서를 이용한 수상함 항적 탐색 방법을 제안한다. 수상함의 항적은 수상함 후면의 수면 위에 그 이동 자취에 따라 생성된다. 본 논문에서는 항적 반향 강도가 수상함에 가까울수록 강하며 항적 탐지 센서는 항적 반향 강도를 탐지할 수 있다는 가정 아래, 항적 반향 강도를 이용한 효과적인 항적 탐색 방법을 제안하였다. 제안한 탐색 방법의 성능 평가를 위해 몬테카를로 시뮬레이션을 적용하였으며, 실험 결과 제안한 탐색 방법이 기존의 단일 항적 센서를 이용한 탐색 방법에 비해 평균 탐색 시간 측면에서 약 45초 정도의 성능 향상을 나타내었다. 또한, 항적 길이가 짧은 경우에 본 논문에서 제안한 탐색 방법이 기존의 방법에 비해 효율적임을 알 수 있었다.
In this paper, the wake structures behind a square cylinder at the Reynolds number of 22,000 are simulated using the large eddy simulation, and the main features of the wake structure associated with unsteady vortex-shedding are investigated. The Smagorinsky model is used for parametrization of the subgrid scales. The finite element method with isoparametric linear elements is employed in the computations. Unsteady computations are performed using the explicit method with streamline upwind scheme for the advection term. The time integration incorporates a subcycling strategy. No-slip condition is enforced on the wall surface. A comparative study between two-and three-dimensional computations puts a stress on the three-dimensional effects in turbulent flow simulations. Simulated three-dimensional wake structures are compared with numerical and experimental results reported by other researchers. The results include time-averaged, phase-averaged flow fields and numerically visualized vortex-shedding pattern using streaklines. The results show that dynamics of the vortex-shedding phenomenon are numerically well reproduced using the present method of finite element implementation of large eddy simulation.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제10권3호
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pp.270-281
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2018
Application of the LeMoS hybrid (LH) URANS/LES method for the wake parameters prediction is considered. The wake fraction coefficient is calculated for inland ship model M1926 under shallow water conditions and compared to results of PIV measurements. It was shown that due to lack of the resolved turbulence at the interface between LES and RANS zones the artificial grid induced separations can occur. In order to overcome this drawback, a shielding function is introduced into LH model. The new version of the model is compared to the original one, RANS $k-{\omega}$ SST and SST-IDDES models. It is demonstrated that the proposed modification is robust and capable of wake prediction with satisfactory accuracy.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제3권2호
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pp.76-81
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2002
A numerical simulation of wake behavior behind three-dimensional wings in ground effect is done using an indirect boundary element method (Panel Method). An integral equation is obtained by applying Green's 2nd Identity on all surfaces of the flow domain. The AIC is constructed by imposing the no penetration condition on solid surfaces, and the Kutta at the wing's trailing edge. The ground effect is included using an image method. At each time step, a row of wake panels from wings' trailing edge are convected downstream following the force-free condition. The roll-up of wake vortices behind wings in close proximity is simulated.
A numerical simulation on the wake flow of a wind turbine which is a scaled version of a multi-megawatt wind turbine has been performed. Two different inlet conditions of averaged wind speed including one below and one above the rated wind speed were used in the simulation. Steady-state pitch angles of the blade associated with the two averaged wind speeds were imposed for the simulation. The steady state analysis based on the Reynolds averaged Navier-Stokes equations with the method of frame motion were used for the simulation to find the torque of the rotor and the wake field behind the wind turbine. The simulation results were compared with the results obtained from the wind tunnel testing. From comparisons, it was found that the simulation results on the turbine power are pretty close to the experimental values. Also, the wake results were relatively close to the experimental results but there existed some discrepancy in the shape of velocity deficit. The reason for the discrepancy is considered due to the steady state solution with the frame motion method used in the simulation. However, the method is considered useful for solutions with much reduced calculation time and reasonably good accuracy compared to the transient analysis.
The exhaust wake of an aircraft engine is discharged in a high temperature and high speed, which can damage objects such as an aircraft in the rear. The exhaust wake can lift small foreign substances lying on the ground or falling off, and the floating foreign substances can enter the intake duct of the aircraft moving from the rear and cause engine FOD (Foreign Object Damage). This study experimentally analyzed how the engine exhaust wake generated from military jet fighters affects the movement of foreign substances and evaluated the effects of foreign substances on the damaged area by measuring wake velocity. The simulation and field experimental results confirmed that the effect of exhaust wake increases as the rear position closer, and that foreign substances lifted by the wake can act as FOD to the adjacent rear aircraft.
This paper proposes robust ship wake search method in the target evasion environment. Moving surface ships generate a long trailing wake in the rear of a surface ship. Wake homing torpedo sensing this wake can detect the surface target and engage it automatically. In wake homing torpedo, wake search method is important element to maximize effectiveness of wake homing torpedo. This paper proposes one-side, two-side and centering mode according to passing wake boundary scenarios. Also, wake deflection angle is deduced by using the principle of deflection angle of acoustic torpedo. The representative experimental results using monte-carlo simulation demonstrate that the searching method using one-side mode is superior to two-side and centering mode in the target evasion environment.
The characteristics of complicated propeller wake influenced by hull wake are investigated by using a two-frame PIV (Particle Image Velocimetry) technique. As the propeller is significantly affected by the hull wake in a real marine vessel, the measurements of propeller wake under the hull wake would be certainly necessary for more reliable validation and the prediction of numerical simulation with wake modeling. Velocity field measurements have been conducted in a medium-size cavitation tunnel with a hull wake. Generally, the hull wake generated by the boundary layer of ship's hull produces the different loading distribution on the propeller blade in both upper and lower propeller planes. The difference of the propeller wake behaviors caused by the hull wake is discussed in terms of axial velocity, vorticity and turbulence kinetic energy distribution in the present study.
Numerical and wind tunnel simulations of pollutant dispersion around rectangular obstacles with five aspect ratios have been conducted in order to identify the effects of flow patterns induced by buildings on plume dispersion in the near wake of buildings. An emission from a low source located upwind of obstacles was used in this simulation. The local flow patterns and concentrations around a cubical obstacle were initially investigated using three RANS turbulence models, (the standard $k-{\varepsilon}$, Shear Stress Transport (SST), Reynolds-Stress RSM turbulence model) and also using Large-eddy simulation (LES). The computed concentrations were compared with those measured in the wind tunnel. Among the three turbulence models, the SST model offered the best performance and thus was used in further investigations. The results show, for normal aspect ratios of width to height, that concentrations in the near wake are appreciably affected because of plume capture by the horseshoe vortex and convection by the vertical vortex pairs. These effects are less important for high aspect ratios. Vertical vortex pairs present a strong ability to exchange mass vertically and acts efficiently to reduce ground-level concentrations in the near wake.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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