비정상상태인 하천의 흐름에 대한 물질 분산의 수치모형(2DNHPDM)을 실제의 강우유출시, 전남 순천 이사천에서 관측된 자료를 적용하여 해석의 신뢰성을 검토했다. 2005년 5월 7일 10시간 지속된 강우사상에 대하여 관측은 35시간 이루어졌다. 하천 내의 일곱 지점을 선정하여, 수위, 유속, 유량, COD를 1시간 간격으로 측정하였다. 제작된 모형을 자연 하천에 적용하여 비정상상태의 흐름을 재현할 수 있었으며, 하천 흐름의 종횡방향 혼합에 영향을 미치는 물리적 과정이 모의되었다. 지천에서의 유입부하 및 비점오염원의 유입부하에 대한 하천의 오염물질 혼합에 대해서도 모형을 적용한 결과, 양호한 재현성을 확인할 수 있었다.
유동광대역소음을 효율적으로 예측하기 위하여 통계적으로 난류를 재생하는 방법에 대한 많은 연구들이 최근에 진행되고 있다. 그 중에서도, FRPM(Fast Random Particle Mesh) 기법은 RANS(Reynolds-Averaged Navier-Stokes) 방정식 해석을 통해 도출된 정상상태 유동장의 난류 운동에너지와 소산 값을 이용하여 특정한 통계적 특성을 가지는 난류를 재생하는 기법으로서 유동광대역소음 문제 등에 성공적인 적용 예에 대해서 보고되고 있다. 하지만 기존의 FRPM 방법은 축류팬과 같이 축 대칭 특성을 갖는 기계의 경우 정상상태의 유동장을 기초로 광대역소음을 예측하는 문제에는 적용할 수 있으나, 원심팬과 같이 볼루트 영역으로 인하여 축 대칭이 성립되지 않는 기계류의 유동광대역소음에는 적용할 수 없다. 본 연구에서는 이러한 FRPM 기법을 확장하여, 원심팬에서 발생하는 광대역소음을 효율적으로 예측하기 위하여 비정상 RANS 방정식의 수치해와 연계하여 광대역소음원으로 고려되는 난류를 특정한 통계적 특성을 가지도록 재생할 수 있는 U-FRPM(Unsteady-FRPM) 기법을 제안하였다. 먼저 전산유체역학을 사용하여 RANS 방정식을 해석함으로써, 원심팬 주위의 비정상상태 유동장 정보를 도출하고, 음향상사법(Acoustic Analogy)을 기초로 도출된 유동소음원을 U-FRPM을 이용하여 모델링하였다. 모델링된 소음원은 경계요소법을 통해 구현되는 선형음향전파모델과 연계하여 수음점에서 광대역소음을 예측하는데 이용되었다. 예측된 결과와 실험결과의 비교를 통해 본 논문에서 제시한 방법의 유효성을 확인하였다.
Variations of temperature field in a Hele-Shaw convection cell (HSC) were measured using a holographic interferometry with varying Rayleigh number. Experimental results show a steady flow pattern at low Rayleigh numbers and a time-dependent periodic flow at high Rayleigh numbers. Especially, the period of oscillation at $Ra = 6.35{\times}10^6$ was 62 seconds. Two different measurement methods of holographic interferometry, double-exposure method and real-time method, were employed to measure the temperature field variations of HSC convective flow. In the double-exposure method, unwanted waves can be eliminated and reconstruction images are clear, but transient flow structure cannot be observed clearly. On the other hand, transient flow can be observed and reconstructed well using the real-time method. However, the fringe patterns reconstructed by the real-time method contain more noise, compared with the double-exposure method. The two holographic interferometer techniques employed complementary in this study were proved to be useful for analyzing the temperature field variations of unsteady thermal fluid flows.
Variations of temperature field in a Hele-Shaw convection cell (HSC) were measured using a holographic interferometry with varying Rayleigh number. Experimental results show a steady flow pattern at low Rayleigh numbers and a time-dependent periodic flow at high Rayleigh numbers. Especially, the period of oscillation at Ra = 6.35 $\times$ 10$^{6}$ was 62 seconds. Two different measurement methods of holographic interferometry, double-exposure method and real-time method, were employed to measure the temperature field variations of HSC convective flow. In the double-exposure method, unwanted waves can be eliminated and reconstruction images are clear, but transient flow structure cannot be observed clearly. On the other hand, transient flow can be observed and reconstructed well using the real-time method. However, the fringe patterns reconstructed by the real-time method contain more noise, compared with the double-exposure method. The two holographic interferometer techniques employed complementary in this study were proved to be useful fur analyzing the temperature field variations of unsteady thermal fluid flows.
A projectile when passes through a moving shock wave, experiences drastic changes in the aerodynamic forces as it moves from a high-pressure region to a low pressure region. These sudden changes in the forces are attributed to the wave structures produced by the projectile-flow field interaction, and are responsible for destabilizing the trajectory of the projectile. These flow fields are usually encountered in the vicinity of the launch tube exit of a ballistic range facility, thrusters, retro-rocket firings, silo injections, missile firing ballistics, etc. In earlier works, projectile was assumed in a steady flow field when the computations start and the blast wave maintains a constant strength. However, in real situations, the projectile produces transient effects in the flow field which have a deterministic effect on the overtaking process. In the present work, the overtaking problem encountered in the near-field of muzzle guns is investigated for several projectile Mach numbers. Computations have been carried out using a chimera mesh scheme. The results show that, the unsteady wave structures are completely different from that of the steady flow field where the blast wave maintains a constant strength, and the supersonic and subsonic overtaking conditions cannot be distinguished by identifying the projectile bow shock wave only.
Acoustic pressure field around the cross-flow fan is predicted by a hydrodynamic-acoustic splitting method. Unsteady flow field is obtained by solving the incompressible Navier-Stokes equations using an unstructured finite-volume method on the triangular meshes, while the acoustic waves generated inside the cross-flow fan are predicted by solving the perturbed compressible equations(PCE) with a 6th-order compact finite difference method. Computational results show that the acoustic waves of BPF tone are generated by interactions of the blades wakes with the stabilizer, which then are reflected from the rear-guider and mainly propagate towards the fan inlet. Also, a directivity of BPF noise predicted by the PCE is noticeably different from that of the FW-H equations, in which a fan casing effect cannot be included.
The present experimental study is aimed to investigate the flow characteristics of the high-speed flow field within hot-water pump by PIV(Particle Image Velocimetry). As multi-point simultaneous velocity acquisition, 2-D PIV system based upon the two-frame gray-level cross correlation method is adopted using PC frame-grabber and simple video system. Gated image intensifier CCD Camera to cope with illumination problem is arranged for accurate PIV measurement of high-speed complex flow. The velocity vector distribution, velocity profile, and kinetic energy are represented quantitatively at the full-scale region for the deeper understanding of the unsteady flow characteristics in a pump.
The flow in the turbomachinery is very unsteady due to the stator-rotor interaction. It has been indicated that the stator-rotor interaction has three distinct causes of unsteadiness: that is, the viscous vortex shedding, wake rotor interaction and potential stator-rotor interaction. In this paper, the mechanism of unsteady potential interaction and wake interaction in the stator-rotor stage flow is numerically investigated in two-dimensional view point. The numerical technique used is the upwind scheme of Van Leer's Flux Vector Splitting(FVS) and cubic spline interpolation is applied on zonal interface. Then, the flow field of a compressor stage composed of NACA 65410 is analyzed. Flow fields are found to be simulated reasonably by this method and the sensitivity due to back-pressure variation is more stronger than rotor-velocity variation.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제26권5호
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pp.596-606
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2002
The three-dimensional unsteady compressible Euler equation solver with ALE, CFD code, PAM-FLOW based on FEM method has been applied to analyze the flow field around the high speed train which is entering into a channel. From the present study, the pressure and flow transients were calculated and analyzed. The generation of compression wave was observed ahead of train and the high pressure in the gap between the train and the tunnel was also found due to the blockage effects. It was found that abrupt fluctuation in pressure exists in the region from train nose to shoulder of train corresponding to 10% of total length of train during tunnel entry. Computed time history of aerodynamic forces of train during tunnel entry show that drag coefficient rapidly rises and saturates at about non-dimensional time 0.31. The total increase of drag coefficient before and after tunnel entry is about 1.1%. Transient profile of lift force shows similar pattern to drag coefficient except abrupt drop after saturation and lift force in the tunnel increases 0.08% more than that before tunnel entry.
The present study deals with a mathematical model describing the dynamic response of heat and mass transfer in blood flow through bifurcated arteries under stenotic condition. The geometry of the bifurcated arterial segment possessing constrictions in both the parent and the daughter arterial lumen frequently appearing in the diseased arteries causing malfunction of the cardiovascular system, is formulated mathematically with the introduction of the suitable curvatures at the lateral junction and the flow divider. The blood flowing through the artery is treated to be Newtonian. The nonlinear unsteady flow phenomena is governed by the Navier-Stokes equations while those of heat and mass transfer are controlled by the heat conduction and the convection-diffusion equations respectively. All these equations together with the appropriate boundary conditions describing the present biomechanical problem following the radial coordinate transformation are solved numerically by adopting finite difference technique. The respective profiles of the flow field, the temperature and the concentration and their distributions as well are obtained. The influences of the stenosis, the arterial wall motion and the unsteady behaviour of the system in terms of the heat and mass transfer on the blood stream in the entire arterial segment are highlighted through several plots presented at the end of the paper in order to illustrate the applicability of the present model under study.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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