In this paper, computer simulation of wind flow around a single cooling tower with louver support at the base in the KAZERUN power station in south part of IRAN is presented as a case study. ANSYS FLOTRAN, an unstructured finite element incompressible flow solver, is used for numerical investigation of wind induced pressure load on a single cooling tower. Since the effects of the wind ribs on external surface of the cooling tower shell which plays important role in formation of turbulent flow field, an innovative relation is introduced for modeling the effects of wind ribs on computation of wind pressure on cooling tower's shell. The introduced relation which follows the concept of equivalent sand roughness for the wall function is used in conjunction with two equations ${\kappa}-{\varepsilon}$ turbulent model. In this work, the effects of variation in the height/spacing ratio of external wind ribs are numerically investigated. Conclusions are made by comparison between computed pressure loads on external surface of cooling tower and the VGB (German guideline for cooling tower design) suggestions.
Petit, Olivier;Bosioc, Alin I.;Nilsson, Hakan;Muntean, Sebastian;Susan-Resiga, Romeo F.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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제4권1호
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pp.199-208
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2011
This work presents numerical results, using OpenFOAM, of the flow in the swirl flow generator test rig developed at Politehnica University of Timisoara, Romania. The work shows results computed by solving the unsteady Reynolds Averaged Navier Stokes equations. The unsteady method couples the rotating and stationary parts using a sliding grid interface based on a GGI formulation. Turbulence is modeled using the standard k-${\varepsilon}$ model, and block structured wall function ICEM-Hexa meshes are used. The numerical results are validated against experimental LDV results, and against design velocity profiles. The investigation shows that OpenFOAM gives results that are comparable to the experimental and design profiles. The unsteady pressure fluctuations at four different positions in the draft tube is recorded. A Fourier analysis of the numerical results is compared whit that of the experimental values. The amplitude and frequency predicted by the numerical simulation are comparable to those given by the experimental results, though slightly over estimated.
A computational fluid dynamics model for predicting moderator circulation inside the Canada deuterium uranium (CANDU) reactor vessel has been developed to estimate the local subcooling of the moderator in the vicinity of the calandria tubes. The buoyancy effect induced by the internal heating is accounted for by the Boussinesq approximation. The standard $k-{\varepsilon}$ turbulence model with logarithmic wall treatment is applied to predict the turbulent jet flows from the inlet nozzles. The matrix of the calandria tubes in the core region is simplified to a porous media in which the anisotropic hydraulic impedance is modeled using an empirical correlation of pressure loss. The governing equations are solved by DFX-4.4, a commercial CFD code developed by AEA technology. The resultant flow patterns of the constant-z slices containing the inlet nozzles and the outlet port are "mined-type", as observed in the former 2-dimensional experimental investigations. With 103% full power for conservatism, the maximum temperature of the moderator is $82.9^{\circ}C$ at the top of the core region. Considering the hydrostatic pressure change, the minimum subcooling is $24.8^{\circ}C$.
International Journal of Air-Conditioning and Refrigeration
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제10권3호
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pp.162-175
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2002
To investigate smoke movement with radiation in a room fires, a numerical and experi-mental analysis were performed. In this paper, results from a field model based on a self-developed SMEP (Smoke Movement Estimating Program) were compared with Stockier's ex-periment and the experiments on various sized pool fires in a room with door The SMEP using PISO algorithm solves conservation equations for mass, momentum, energy and species, together with those for the modified k- $\varepsilon$ turbulence model with buoyancy term. Also it solves the radiation equation using the S-N discrete ordinates method (DOM). The result of the cal-culated smoke temperature considering radiation effect has shown good agreement compared with the experimental data, although there are large discrepancy in the hot smoke layer be-tween the temperature predicted by the SMEP with only convection effect and obtained by the experimental result. This large discrepancy is caused from the radiation effect of $H_2O$ and $CO_2$ gas under smoke productions. Hence the radiation effect under smoke in fire is the point to be specially considered in order to produce more realistic result.
In spite of progress in the numerical simulation of typhoon wind field in atmospheric boundary layer (ABL), using typhoon wind field model in conjunction with Monte Carlo simulation method can only accurately evaluate typhoon wind field over a general terrain. This method is not enough for a reliable evaluation of typhoon wind field over the actual complex terrain with surface roughness and topography variations. To predict typhoon wind field over the actual complex terrain in ABL, a hybrid numerical simulation method combined typhoon simulation used the typhoon wind field model proposed by Meng et al. (1995) and CFD simulation in which the Reynolds averaged Navier-Stokes (RANS) equations and k-${\varepsilon}$ turbulence model are used. Typhoon wind filed during typhoon Dujuan and Imbudo are simulated using the hybrid numerical simulation method, and compared with the results predicted by the typhoon wind field model and the wind field measurement data collected by Fugro Geotechnical Services (FGS) in Hong Kong at the bridge site from the field monitoring system of wind turbulence parameters (FMS-WTP) to validate the feasibility and accuracy of the hybrid numerical simulation method. The comparison demonstrates that the hybrid numerical simulation method gives more accurate prediction to typhoon wind speed and direction, because the effect of topography is taken into account in the hybrid numerical simulation method.
This paper presents the numerical results of a simulation of the free surface flow around a blunt bow ship model and focuses on the validation of the proposed method with a brief investigation of the relation between the resistance and free surface behavior. A finite volume method based on the Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) approach is used to solve the governing flow equations, where the free surface, including wave breaking,is captured by using a two-phase Level-Set (LS) method. For turbulence closure, a two equation k-${\varepsilon}$ model with the standard wall function technique is used. Finally, the numerical results are compared with the available experimental data, showing good agreement.
A 1 : 20 laboratory scale test rig of a 200 MW tangentially fired boiler is built up with completely simulated structures such as platen heaters and burners. Iso-thermal turbulent flow in the boiler is mapped by 3-D PDA (Particle Dynamic Analyzer). The 3-D numerical models for the same case are proposed based on the solution of к-$\varepsilon$ model closed RANS (Reynolds time-Averaged Navier-Stokes) equations, which are written in the framework of general coordinates and discretized in the corresponding body-fitted meshes. Not only are the grid lines arranged to fit the inner/outer boundaries. but also to align with the streamlines to the best possibility in order to reduce the NDE (numerical diffusion errors). Extensive comparisons of profiles of mean velocities are carried out between experiment and calculation. Predicted velocities in burner region were quantitatively similar with measured ones, while those in other area have same tendency with experimental counterpart.
The effects of an apartment complex on flow and pollutant dispersion in an urban area are numerically investigated using a computational fluid dynamics (CFD) model. The CFD model is based on the Reynolds-averaged Navier-Stokes equations and includes the renormalization group k-${\varepsilon}$ turbulence model. The geographic information system (GIS) data is used as an input data of the CFD model. Eight numerical simulations are carried out for different inflow directions and, for each inflow direction, the effects of an apartment complex are investigated, comparing the characteristics of flow and dispersion before and after construction of the apartment complex in detail. The observation data of automatic weather system (AWS) is analyzed. The windrose analysis shows that the wind speed and direction after the construction of the complex are quite different from those before the construction. The construction of the apartment complex resulted in the decrease in wind speed at the downwind region. It is also shown that the wind speed increased partially inside the apartment complex due to the channeling effect to satisfy the mass continuity. On the whole, the wind speed decreased at the downwind region due to the drag effect by the apartment complex. As a result, the passive pollutant concentration increased (decreased) near the downwind region of (within) the apartment complex compared with that before the construction.
International Journal of Air-Conditioning and Refrigeration
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제16권1호
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pp.1-8
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2008
Numerical optimization for design of a blade stacking line of a low speed axial flow fan with a fast and elitist Non-Dominated Sorting of Genetic Algorithm(NSGA-II) of multi-objective optimization using three-dimensional Navier-Stokes analysis is presented in this work. Reynolds-averaged Navier-Stokes(RANS) equations with ${\kappa}-{\varepsilon}$ turbulence model are discretized with finite volume approximations and solved on unstructured grids. Regression analysis is performed to get second order polynomial response which is used to generate Pareto optimal front with help of NSGA-II and local search strategy with weighted sum approach to refine the result obtained by NSGA-II to get better Pareto optimal front. Four geometric variables related to spanwise distributions of sweep and lean of blade stacking line are chosen as design variables to find higher performed fan blade. The performance is measured in terms of the objectives; total efficiency, total pressure and torque. Hence the motive of the optimization is to enhance total efficiency and total pressure and to reduce torque.
International Journal of Air-Conditioning and Refrigeration
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제10권3호
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pp.117-128
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2002
This paper describes the smoke filling process of a fire field model based on a self-deve-loped SMEP (Smoke Movement Estimating Program) code to the simulation of fire induced flows in the two types of atrium space containing a ceiling heat flux. The SMEP using PISO algorithm solves conservation equations for mass, momentum, energy and species, together with those for the modified k-$\varepsilon$ turbulence model with buoyancy production term. Also it solves the radiation equation using the discrete ordinates method. Compressibility is assumed and the perfect gas law is used. Comparison of the calculated upper-layer average tempera-ture and smoke layer clear height with the zone models has shown reasonable agreement. The zone models used are the CFAST and the NBTC one-room. For atrium fires with ceiling glass the ceiling heat flux by solar heat causes a high smoke temperature near the ceiling. However, it has no effect on the smoke movement such as the smoke layer clear heights that are important in fire safety. In conclusion, the smoke layer clear heights that are important in evacuation activity except the early of a fire were not as sensitive as the smoke layer tem-perature to the nature of ceiling heat flux condition. Thus, a fire sensor in atrium with ceiling glass has to consider these phenomena.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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