Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제32권8호
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pp.1129-1140
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2008
Many turbulence models have been developed in order to analyze the flow characteristics in an engine cylinder. Watkins introduced k-${\varepsilon}$ turbulence model for in-cylinder flow, and Reynolds modified turbulence dissipation rate by applying rapid transformation theory, Wu suggested k-${\varepsilon}-{\tau}$ turbulence model in which length scale and time scale are separated to introduce turbulence time scale, and Orszag proposed k-${\varepsilon}$ RNG model. This study applied the models to in-cylinder flow induced by intake valve and piston moving. All models showed similar flow fields during early stage of intake stroke. At the end of compression stroke, ${\kappa}-{\varepsilon}$ Watkins, ${\kappa}-{\varepsilon}$ Reynolds and ${\kappa}-{\varepsilon}$ RNG predicted well second and third vortex, especially ${\kappa}-{\varepsilon}$ RNG produced new forth vortex near central axis at the lower part of cylinder which was not predicted by the other models.
In the present study, turbulent flows around cubic and L-shape buildings were simulated numerically. Standard ${\kappa}$-$\varepsilon$, RNG ${\kappa}$-$\varepsilon$, LES turbulence models were adopted for the present simulation. The wind pressure coefficients from these results were compared with the available experimental data. The result of RNG ${\kappa}$-$\varepsilon$ and LES turbulent models gave better prediction than that of standard ${\kappa}$-$\varepsilon$ turbulent model which is widely used in the turbulent flow simulation.
In the present study, the pressure coefficient of a cubic building model is numerically simulated. Three turbulence models of standard ${\kappa}-{\varepsilon}$, RNG ${\kappa}-{\varepsilon}$ and LES are adopted and the results are compared with the available experimental data. From the results, it has been found that RNG ${\kappa}-{\varepsilon}$ turbulence model and LES turbulence model were shown to predict fairly well the experimental pressure coefficient. In contrast, the results of the standard ${\kappa}-{\varepsilon}$ turbulence model showed large discrepancies in pressure coefficient on the side and top surfaces of the cubic building, which limits the applicability of the standard ${\kappa}-{\varepsilon}$ turbulence model on wind engineering.
A numerical and experimental study was performed for the wind flow field in one area, comprising a group of several pavilions separated by passageways, of the EXPO '98 - a World Exposition (Lisbon, Portugal). The focus of this study is the characterization of the flow field to assess pedestrian comfort. The predictions were obtained employing the Reynolds averaged Navier-Stokes equations with the turbulence effects dealt with the ${\kappa}-{\varepsilon}$ RNG model. The discretization of the differential equations was accomplished with the control volume formulation in a Cartesian coordinate system, and an advanced segregated procedure was used to achieve the link between continuity and momentum equations. The evaluation of the overall numerical model was performed by comparing its predictions against experimental data for a square cylinder placed in a channel. The predicted values, for the practical geometry studied, are in a good agreement with the experimental data, showing the performance and the reliability of the ${\kappa}-{\varepsilon}$ RNG model and suggesting that the numerical simulation is a reliable methodology to provide the required information.
Three-dimensional unsteady simulation using RNG $\kappa-\varepsilon$ turbulence model is used in full flow passage of model Kaplan turbine. Then the pressure pulsation is obtained. Monitoring data of pressure pulsation in the turbine is obtained through experiment and is compared with the numerical simulation. And a good coherence is shown between the simulation and the experiment. Then the regularity of the pressure pulsation s distribution and transmission in the turbine is discussed in detail.
Hydraulic efficiency was a vital component in evaluating the disinfection capability of clearwell. Current practice evaluates these system based on the tracer test only. In this paper, CFD(Computational Fluid Dynamics) was applied on the clearwell for alternating or supplementing the tracer test. The baffle factor derived from the CFD modeling closely matched the values obtained from full scale tracer testing. And, for suggesting proper numerical model in clearwell; the turbulence model, discretization scheme, convergence criteria were investigated through separate simulation runs. The model validation was conducted by comparing the simulated data with experimental data. In the turbulence model, the realizable ${\kappa}-{\varepsilon}$ model and the standard ${\kappa}-{\varepsilon}$ model were found to be more appropriate than RNG ${\kappa}-{\varepsilon}$ model. The residuals of convergence criteria should be used as not $10^{-3}$ but $10^{-4}$ or $10^{-5}$. In discretization scheme, the difference of simulated values in 1st, 2nd, 3rd upwind scheme was found to be insignificant. Moreover, the result of this study suggest that CFD modeling can be a reliable alternative to tracer testing for evaluating the hydraulic efficiency.
A Navier-stokes based finite volume method has been developed to analyze an incompressible, steady state, turbulent wall-jet flow. The standard k-e model, the RNG ${\kappa}-{\varepsilon}$ model and their nonlinear counterparts are adopted as a closure relationship. Comparison with the experimental data shows that a linear ${\kappa}-{\varepsilon}$ model performs satisfatorily for two-dimensional wall-jet flows. However, as the flow becomes three dimensional, the linear model fails to predict the spanwise jet growth accurately and the nonlinear model needs to be adopted to capture three-dimensional flow characteristics.
This study was performed to evaluate the prediction capability of a commercial CFD code and to investigate the effects of different geometries such as a 4.4 mm tube and an 8/10 mm annular channel on the detailed flow structures. A numerical simulation was performed for the conditions, at which the experimental data was produced by the test facility SPHINX. A 2-dimensional axisymmetric steady flow was assumed for computational simplicity. The RNG $\kappa-\varepsilon$ turbulence model (RNG) with an enhanced wall treatment option, SST $\kappa-\omega$ (SST) and low Reynolds Abid turbulence model (ABD) were employed and the numerical predictions were compared with the experimental data generated from the experiment. The effects of the geometry on heat transfer were investigated. The flow and temperature fields were also examined in order to investigate the mechanism of heat transfer near the wall. The local heat transfer coefficient predicted by the RNG model is very close to the measurement result for the tube. In contrast, the local heat transfer coefficient predicted by the SST and ABD models is closer to the measurement for the annular channel.
Recently, the frequency of unexpecting heavy rains has been increased due to abnormal climate and extreme rainfall. There was a limit to analyze 1D or 2D stream flow that was applied simple momentum equation and fixed energy conservation. Therefore, hydrodynamics flow analysis in rivers has been needed 3D numerical analysis for correct stream flow interpretation. In this study, CFD model on FLOW-3D was applied to stream flow analysis, which solves three dimenson RANS(Reynolds Averaged Navier-Stokes Equation) control equation to find out physical behavior and the effect of hydraulic structures. Numerical simulation accomplished those results was compared by using turbulence models such as ${\kappa}-{\varepsilon}$, RNG ${\kappa}-{\varepsilon}$ and LES. Those numerical analysis results have been illustrated by the turbulence energy effects, velocity of flow distributions, water level pressure distributions and eddy flows around the piers at Jangwall bridge in urbarn stream.
구조가 복잡한 챔버의 온도분포와 유속변화를 연구하였다. 압축성 혹은 비압축성 유체, 층류 혹은 난류의 유속변화를 모델링 할 수 있는 FLUENT 프로그램으로 모사실험을 하였다. 챔버의 구조는 매우 복잡하여 단순화한 구조를 표준 $\kappa-\varepsilon$ 모델과 RNG $\kappa-\varepsilon$ 난류 모델 모사 실험하였다. 평가지역의 온도편차가 적은 것이 중요하다. 본 연구에서 얻은 챔버 내부의 온도분포와 유속변화 자료를 챔버의 제어 알고리즘을 향상하는 제공하였다. 개선된 제어 알고리즘을 이용하여 실제계에 적용한 결과 평가지역의 온도편차가 매우 개선되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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