Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.28
no.1
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pp.98-108
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2004
This study concerns a large eddy simulation (LES) of turbulent flow around a bluff body inside a sudden expansion cylindrical chamber, a configuration which resembles a premixed gas turbine combustor The simulation code is constructed by using the general coordinate system based on the physical contravariant velocity components. The Smagorinsky model is employed and the calculated Reynolds number is 5,000 based on the bulk velocity and the diameter of the inlet pipe. The combined grid technique and cylindrical grid are tested in the numerical simulation with complex geometry. The predicted turbulent statistics are evaluated by comparing with LDV measurement data. The numerical flow visualizations depict the behavior of turbulent mixing process behind the flame holder.
Xu, Mao;Patruno, Luca;Lo, Yuan-Lung;de Miranda, Stefano;Ubertini, Francesco
Wind and Structures
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v.34
no.1
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pp.1-14
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2022
In this work the flow through a hollow porous 5:1 rectangular cylinder made of perforated plates is numerically investigated by means of 2D URANS based simulations. Two approaches are adopted to account for the porous surfaces: in the first one the pores are explicitly modeled, so providing a detailed representation of the flow. In the second one, the porous surfaces are modeled by means of pressure jumps, which allow to take into account the presence of pores without reproducing the flow details. Results obtained by using the two aforementioned techniques are compared aiming at evaluating differences and similarities, as well as identifying the main flow features which might cause discrepancies. Results show that, even in the case of pores remarkably smaller than the immersed body, their arrangement can lead to local mechanisms able to affect the global flow arrangement, so limiting the accuracy of pressure jumps based simulations. Despite that, time-averaged fields often show a reasonable agreement between the two approaches.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.42
no.12
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pp.1004-1012
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2014
In this study, blowoff was investigated in a ducted combustor with the bluff body when acoustic excitation was forced. To observe the flame structure, OH radical chemiluminescence was used and the image was analyzed by using POD (Proper Orthogonal Decomposition) algorithm. Natural gas mainly composed of methane was used as fuel. Blowoff occurred when the equivalence ratio was reduced. Equivalence ratio causing blowoff was measured by changing air flow rate, excitation frequency and sound pressure. Blowoff equivalence ratio was varied depending on the experimental conditions. Vortex frequency behind the bluff body and resonance effect in combustor are the main factors that affect the blowoff equivalence ratios with the excitation.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.33
no.4
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pp.22-31
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1996
An efficient calculation method of pressure acting on a bluff body is developed. The method is applied to assess the containment capability of an oil fence, considering skirt deformation in current. The pressure on the frontal side of the oil fence is determined by analyzing the potential flow, substituting the wake region as a rigid body which has its boundary at the closed separation streamlines. The pressure at the downstream side of the fence, the so called base pressure, is obtained from the existing experimental results. To verify the calculation method, pressure drag of some bluff bodies in an infinite-fluid medium is calculated, which shows good agreement with the experimental results. The deformed shape of the oil fence is obtained by solving, iteratively, the coupled equations governing the flow field and the deformation of the oil fence, respectively. The deformed shape and the decrease of draft of oil fences with different ballast mass in various current conditions are investigated.
The present study is focused on the development of the RIF (Representative Interactive Flamelet) model which can overcome the shortcomings of conventional approach based on the steady flamelet library. Due to the ability for interactively describing the transient behaviors of local flame structures with CFD solver, the RIF model can effectively account for the detailed mechanisms of $NO_x$ formation including thermal NO path, prompt and nitrous $NO_x$ formation, and reburning process by hydrocarbon radical without any ad-hoc procedure. The flamelet time of RIFs within a stationary turbulent flame may be thought to be Lagrangian flight time. In context with the RIF approach, this study adopts the Eulerian Particle Flamelet Model (EPFM) with mutiple flamelets which can realistically account for the spatial inhomogeneity of scalar dissipation rate. In order to systematically evaluate the capability of Eulerian particle flamelet model to predict the precise flame structure and NO formation in the multi-dimensional elliptic flames, two methanol bluffbody flames with two different injection velocities are chosen as the validation cases. Numerical results suggest that the present EPFM model has the predicative capability to realistically capture the essential features of flame structure and $NO_x$ formation in the bluff-body stabilized flames.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.35
no.1
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pp.82-88
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2011
The objective of this study is to investigate the validity of the dynamic sub-grid G-equation model to a complex turbulent premixed combustion such as bluff body stabilized turbulent premixed flames for the considering of the realistic engineering application. In this study, a new turbulent flame speed model, introduced by the sub-grid turbulent diffusivity and the flame thickness, is also proposed and is compared with an usual model using sub-grid turbulent intensity and with the experimental data. The calculated results can predict the velocity and temperature of the combustion flow in good agreement with the experiment data.
The flame stabilization and the combustion characteristics of diffusion flame formed in the wake of a cylindrical bluff body with fuel injection are studied. With the turbulence generator, the flame stability limits and ion currents were measured and analyzed. The results from this experimental study are summarized as follows. The region with highest average value of ion currents in the middle of flame is moved to the upstream side by the turbulent components of main stream. The flame mass with partially active reaction is moved fast for uniform flow and turbulence generator G3, but the flame mass with relatively slow reaction is moved slowly for turbulence generator G1. If the turbulence generator with strong turbulent component is installed, the turbulent time scale is increased with movement from main stream side to recirculation zone as well as the flame stability limits is deteriorated. Though the special dominant frequency is not appeared in the eddy which exists in flame, high frequency characteristics are appeared in uniform flow and turbulence generator G3, and low frequency characteristics are appeared in uniform flow, turbulence generator G3 and G1.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.11
no.3
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pp.115-123
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2003
With the advent of high performance computers and more efficient numerical algorithms, computational fluid dynamics(CFD) has come out as a modem alternative for reducing the use of wind tunnels test in automotive engineering. However, in spite of the fact that many competent researchers have made all their talents in developing turbulence model over since the past dozen or more years, it has been an important impediment in using the CFD effectively to design machinery and to diagnose or to improve engineering problems in the industry since the turbulence model has been acting as the Achilles' tendon in aspect of the reliability even to this time. In this study, Reynolds-averaged Wavier-Stokes equations were solved to simulate an incompressible turbulent flow around a bus-like bluff body near ground plane. In order to investigate the effect of the discretisation schemes and turbulence model on the aerodynamic forces several turbulence models with five convective difference schemes are adopted. From the results of this study, it is clear that choice of turbulence model and discretisation scheme profoundly affects the computational outcome. The results also show that the adoption of RNG $k-\varepsilon$ turbulence model and nonlinear quadratic turbulence model with the second order accurate discretisation scheme predicts fairly well the aerodynamic coefficients.
A method is presented to estimate the form drag and the base pressure on a triangular cylinder in the presence of blockage effect. The Strouhal number, which is found to increase with the flow constriction experimentally by Ramamurthy & Ng (1973), may be decoupled from the blockage effect when re-defined by using the velocity at flow separation and a theoretical wake width. By incorporating this wake width into the momentum equation by Maskell (1963) for the confined flow, a relationship between the form drag and the base pressure is derived. Independently, the experimental data of surface pressure from Ramamurthy & Lee (1973) are found to be independent of the blockage effect when expressed in terms of a modified pressure coefficient involving the pressure at separation. Using the potential flow model by Parkinson & Jandali (1970) and its subsequent development in Yeung & Parkinson (2000) for the unconfined flow, a linear relation between the pressure at separation and the form drag is formulated. By solving the two equations simultaneously with a specified blockage ratio and an apex angle of the triangular cylinder, the predictions of the drag and the base pressure are in reasonable agreement with experimental data. A new theoretical relationship for the Strouhal number, pressure drag coefficient and base pressure proposed in this study allows the confinement effect to be appropriately taken into consideration. The present approach may be extended to three-dimensional bluff bodies.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.34
no.8
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pp.1084-1093
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2010
Large eddy simulation of turbulent premixed flame stabilized by the bluff body is performed by using sub-grid scale combustion model based on the G-equation describing the flame front propagation. The basic idea of LES modeling is to evaluate the filtered-front speed, which should be enhanced in the grid scale by the scale fluctuations. The dynamic subgrid scale models newly introduced into the G-equation are validated by the premixed combustion flow behind the triangle flame holder. The calculated results can predict the velocity and temperature of the combustion flow in good agreement with the experiment data.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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