Fluid-elastic instability in an air-water two-phase cross-flow has been experimentally investigated using two different arrays of straight tube bundles: normal square (NS) array and rotated square (RS) array tube bundles with the same pitch-to-diameter ratio of 1.633. Experiments have been performed over wide ranges of mass flux and void fraction. The quantitative tube vibration displacement was measured using a pair of strain gages and the detailed orbit of the tube motion was analyzed from high-speed video recordings. The present study provides the flow pattern, detailed tube vibration response, damping ratio, hydrodynamic mass, and the fluid-elastic instability for each tube bundle. Tube vibration characteristics of the RS array tube bundle in the two-phase flow condition were quite different from those of the NS array tube bundle with respect to the vortex shedding induced vibration and the shape of the oval orbit of the tube motion at the fluid-elastic instability as well as the fluid-elastic instability constant.
Fluid jet polishing is a method of jetting a fluid to polish a concave or free-form surface. However, the fluid jet method is difficult to form a stable polishing spot because of the lack of concentration. In order to solve this problem, MR fluid jet polishing system using an abrasive mixed with an MR fluid whose viscosity changes according to the intensity of a magnetic field is under study. MR fluid jet polishing is not easy to formulate for precise optimal conditions and material removal due to numerous fluid compositions and process conditions. Therefore, in this paper, quantitative data on the factors that have significant influence on the machining conditions are presented using various simulations and the correlation studies are conducted. In order to verify applicability of the fabricated MR fluid jet polishing system by nozzle diameter, the flow pattern and velocity distribution of MR fluid and polishing slurry of MR fluid jet polishing were analyzed by flow analysis and shear stress due to magnetic field changes was analyzed. The MR fluid of the MR fluid jet polishing and the flow pattern and velocity distribution of the polishing slurry were analyzed according to the nozzle diameter and the effects of nozzle diameter on the polishing effect were discussed. The analysis showed that the maximum shear stress was 0.45 mm at the diameter of 0.5 mm, 0.73 mm at 1.0 mm, and 1.24 mm at 1.5 mm. The cross-sectional shape is symmetrical and smooth W-shape is generated, which is consistent with typical fluid spray polishing result. Therefore, it was confirmed that the high-quality surface polishing process can be stably performed using the developed system.
A pulsation of fluid in a pipe sometimes causes severe vibration of pipe. The inertia, damping and stiffness characteristics of pipe will be changed by the effect of fluid-structure interaction. The velocity and pressure of fluid will impose the force to a bended shape pipe. In this paper, a pipe with fluid flow is modeled by finite element method and the fluid force from pulsation is also modeled by the fluid dynamics. The vibration of pipe conveying pulsating fluid flow can be estimated by taking into consideration of fluid-structure interaction.
A pulsation of fluid in a pipe sometimes cause severe vibration of pipe. The inertia, damping and stiffness characteristics of pipe will be changed by the effect of fluid-structure interaction. The velocity and pressure of fluid will impose the force to a bended shape pipe. In this paper, a pipe with fluid flow is modeled by finite element method and the fluid force from pulsation is also modeled by the fluid dynamics. The vibration of pipe conveying pulsating fluid flow can be estimated by taking into considering of fluid-structure interaction.
SMAC method is, one of the numerical simulation techniques, modified from the original MAC for the time-dependent variation of fluid flows. The Navier-Stokes equation for incompressible time-dependent viscous flow is applied and, also marker particles which move with the fluid are used. Two-dimensional numerical computations of fluid flow are carried out in a virtual water tank. This paper has shown very well the movements of marker particles using SMAC method.
The pulsatile flow of blood through a stenosed artery under the influence of external periodic body acceleration is studied. The effect of non-Newtonian nature of blood in small blood vessels has been taken into account by modeling blood as a Casson fluid. The non-linear coupled equations governing the flow are solved using perturbation analysis assuming that the Womersley frequency parameter is small which is valid for physiological situations in small blood vessels. The effect of pulsatility, stenosis, body acceleration, yield stress of the fluid and pressure gradient on the yield plane locations, velocity distribution, flow rate, shear stress and frictional resistance are investigated. It is noticed that the effect of yield stress and stenosis is to reduce flow rate and increase flow resistance. The impact of body acceleration is to enhance the flow rate and reduces resistance to flow.
Flow characteristics of turbulent steady fluid flow past a cylinder in rectangular duct are measured by 5 W laser doppler velocity meter. The fluid flow is also computed by commercial software of STAR-CD for comparison between the measurement and computation. The turbulent models applied in the computations are standard K-epsilon model, RNG K-epsilon model and Chen K-epsilon model. Acurracy of standard K-epsilon model is a little bit better than acurracies of other models even though those models have almost the same order of error compared to measured data. The computations predict satisfactorily the measured velocity profiles at middle section of the circular cylinder before the fluid flow diverges. However, there are some disagreements between them at down stream from the circular cylinder.
Recently, the next-generation advanced flow visualization techniques such as holographic PIV, dynamic PIV, echo-PIV, micro/nano-PIV, and X-ray PIV have been introduced. These advanced measurement techniques have a big potential as the core technology for analyzing outmost thermo-fluid flows in future. These would be indispensable in solving complicated thermo-fluid flow problems not only in the industrial fields such as automotive, space, electronics, aero- and hydro-dynamics, steel, and information engineering, but also in the research fields of medical science, bio-medical engineering, environmental and energy engineering etc. Especially, NT (Nano Technology) and BT (Bio Technology) strongly demand these advanced measurement techniques, because it is impossible for conventional measurement methods to observe most complicated nano- and bio-fluidic phenomena. In this presentation, the basic principle of these high-tech flow visualization techniques and their practical applications which cannot be resolved by conventional methods, such as blood flows in a micro-tube, in vivo analysis of micro-circulation, and flow around a living body will be introduced as a blue ocean strategy.
This study presents the theoretical approach for volume concentration, velocity profile, and granular discharge on the fluid-granule mixed flow downstream of the scour hole at the outlet of the hydraulic structure. Concept of dilatant model was applied for the stress-strain relationships of fluid-granule mixed flow since the flow downstream of the scour hole corresponds to debris flow, where momentum transfers through particle collisions. Mathematical formulations were derived using momentum equation and stress-strain relation of the fluid-granule mixture. Velocity profile under the assumption of uniform concentration over flowing layer showed the downward convex type. Deposition angle of downstream hump was found to be a function of an upstream slope angle, a dynamic friction angle and a volume concentration irrespective of flow itself, Granular discharge and the overflow depth were obtained with given values of inflow rates. Experimental results showed relatively good agreements with theoretical ones.
The aim of this study was to evaluate the changes in dentinal permeability after application of dentin desensitizer on exposed dentin immediately after ultrasonic scaling to teeth with non-carious cervical lesions. Thirty caries-free extracted molars were fixed to slide glasses after horizontally being sectioned at 5 mm below the cemento- enamel junction (CEJ). The prepared specimen was connected to a fluid flow measuring device (nano-Flow), and a V-shaped cavity was formed at the CEJ to imitate the non-carious cervical lesion. After no fluid leakage was confirmed in the connected system with specimen, tooth surface was treated ultrasonic cleaning with piezoelectric ultrasonic scalers until dentinal tubules were exposed. And 6 different desensitizers were applied on exposed dentin. Real-time measurements of dentinal fluid flow were performed during ultrasonic scaling and application of dentin desensitizer. To evaluate the occlusion of exposed dentinal tubules, tooth surface was examined by SEM. Following results were observed. After ultrasonic scaling, more dentinal tubules were exposed on the tooth with non-carious cervical lesions compared to tooth without lesions. The rate of fluid flow measured with nano-Flow system had correlation with the degree of dentin occlusion observed with SEM after application of desensitizers on exposed dentin. Desensitizers with glutaraldehyde and HEMA did not decrease the rate of fluid flow and did not show dentin occlusion. Desensitizers with oxalate showed the limited effects on the rate of fluid flow and dentinal tubule occlusion. Desensitizer with resin monomer showed the significant effect on the rate of fluid flow and dentin occlusion.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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