A numerical study for three-dimensional laminar flow in the entrance region of helical tubes connected with straight ones is carried out to investigate the effects of Reynolds number, pitch and curvature ratio on the oscillation periods of the flow. The fully elliptic governing equations were solved by means of a finite volume method. The fully developed laminar flow boundary condition was applied at the straight tube inlet. This results cover a curvature ratio range of 1/10${\sim}$1/320, a pitch range of 0.0${\sim}$3.2, and a Reynolds number range of 62.5${\sim}$2000. A comparison is made with previous experimental correlations and numerical data. The developments of velocity, local and average friction factors are discussed. The average friction factors are oscillatory in the entrance region of helical pipes. It has been found that the angle required for the flow to be similarly developed is most affected by the curvature ratio. The pitch and Reynolds number do not have any significant effect on the angle. The characteristic angle ${\phi}_c(={\phi}/sqrt{\delta})$, or the characteristic length to diameter ratio $s_c(=l\sqrt{\delta} cos(atan{\lambda})/d)$, can be useful to represent the development of flow in helical tubes. As the pitch increases and as the curvature ratio and Reynolds number decrease, the amplitude and the number of flow oscillations along the main streamwise direction decrease.
스마트폰의 영상정보처리에 기반한 현장 진단기기 개발을 목표로 입자계수용 형광 smartscope와 DC 모터로 제어되는 입자정렬 시스템을 제작하였다. 크기가 작고 저렴한 비용으로 비전문가도 쉽게 다룰 수 있는 smartscope는 LED, 볼렌즈, 형광필터가 설치된 어댑터가 스마트폰 카메라 앞에 장착되어 전용 애플리케이션으로 형광입자와 형광염색된 백혈구를 계수할 수 있었다. 모터는 안드로이드 스마트폰의 블루투스 무선통신 기능을 통해 제어되었다. 나선형 미세유동채널이 축을 중심으로 회전하는 동안 백혈구와 크기가 유사한 입자가 정렬되는 현상을 관찰하였다. 모터로 회전 방향과 속도가 조절되는 입자 정렬 시스템은 많은 시간이 소요되는 수작업을 최소화하고 시료 전처리 과정을 자동화할 수 있으므로, smartscope와 통합될 경우 스마트폰을 이용한 현장진단기기에 활용될 수 있을 것이다.
A ventilated disc brake having spirally fluted surface has been proposed to improve the thermal judder by way of heat transfer enhancement. The local heat transfer coefficients were measured in the flow passage of disc brake. These measured local heat transfer data were utilized to do the finite element numerical analysis which predicts the maximum temperatures on the disc brake. The results show that the maximum temperatures on the disc surface with spirally fluted surface are approximately 26.6% lower than those without them.
Numerical investigation has been conducted to figure out flow behavior and pressure drop characteristics of spirally corrugated steel pipe which is widely used in civil, industrial and agricultural field owing to many advantages such as good corrosion resistance and durability, strength, easy and quick installation. Also the poly-ethylene coating spirally corrugated steel pipe has the long life under condition of sea water immerged. In the present study, flow behavior in the spirally corrugated pipe and influence of P/d/sub h/(ratio of wave pitch to hydraulic diameter) to pressure drop are investigated by CFD with various Reynolds number. And also friction factor is estimated by pressure drop obtained by flow analysis. According to computation results, the flow runs spirally up and down along the spiral corrugation in the vicinity of wall, but the effect of spiral corrugation disappears in core region of pipe. As P/d/sub h/ becomes small, more pressure drop occurs in spirally corrugated Pipe. Besides, friction factor augmentation becomes much larger as Re increases. In case of p/d/sub h/=0.38, Pressure drop and friction factor of spirally corrugated pipe are about four times larger than smooth pipe at Re: 1.46×10/sup 6/.
The Optimal solutions of the design variables in internally finned tubes have been obtained for three-dimensional periodically fully developed turbulent flow and heat transfer. For a trapezoidal fin profile, performances of the heat exchanger are determined by considering the heat transfer rate and pressure drop, simultaneously, that are interdependent quantities. Therefore, Pareto frontier sets of a heat exchanger can be acquired by integrating CFD and a multi-objective optimization technique. The optimal values of fin widths $(d_1,\;d_2)$, fin height(h) and helix angle$(\gamma)$ are numerical1y obtained by minimizing the pressure loss and maximizing the heat transfer rate within ranges of $d_1=0.5\sim1.5mm$, $d_2=0.5\sim1.5mm$, $h=0.5\sim1.5mm$, and $\gamma=0\sim20^{\circ}$. For this, a general CFD code and a global genetic algorithm(GA) are used. The Pareto sets of the optimal solutions can be acquired after $30^{th}$ generation.
Heat transfer performance are studied for the turbulent flow of water in 3 smooth tube coils having ratios of coil to tube diameter of 16, 21 and 27, and a corrugated-coiled tube having a ratio of coil to tube diameter of 29, for Reynolds numbers from 8000 to 60000 and is also compared with the limited results available to data. The experiments are carried out for the fully developed turbulent flow of water in tube coils under the condition of uniform heat flux. This work is limited 0 tube coils of R/a between 10 and 30. The tube having a ratio of coil to tube diameter of 27 among the 3 smooth tube coils shows the best heat transfer performance. The performance of coiled tube best transfer performance. The performance of coiled tube with a similar curvature ratio is better for a corrugated-coiled tube(R/a=17) than for a smooth coiled tube(R/a=16). An empirical relation which correlates most of the data within $\pm$25% was also developed. Test result shows that the Nusselt number is found to be affected by a secondary flow due to curvature.
The effects of an inserted coil on flow patterns and heat transport performance for a horizontal rotating heat pipe have been studied experimentally. Especially, the present study is to see an internally inserted helical coil inside a RHP would lead to the same kind of results as internal fins. Visualization test conducted for an acryl tube, charged water with at a volumetric rate of 20%. When the flow kept pool regime at a low RPM(less than 1,000 RPM), the movement of coil forced the water to flow in axial direction. But this pumping effect of coil disappeared, when the pool regime changed to annular one which could be created by increasing RPM. The pumping effects for RHP with an inserted coil resulted enhancement both in condensation heat transfer coefficient and heat transport limitation, as obtained in case of using internal fins. But all these effects became negligible in the range of higher RPM(above 1,000∼1,200) with the transition of flow regime to annular flow.
유속의 변화에 따른 오일펜스 만곡부 후면의 속도장과 압력장, 와도 및 난류 강도를 계측한 PIV 실험의 결과 유속이 증가함에 따라 유동 경계역의 후면부에서의 흐름 방향이 전면부의 흐름 방향에 가까워지는 현상이 나타났고, 압력 분포의 양상이 달라졌으며 난류도 더욱 불규칙적인 형태로 나타났다. PIV 실험과 동일 조건으로 수행한 CFD 해석 결과, 후류의 유동 패턴이 0.3m/s이하의 저속인 경우는 PIV 실험 결과와 유사하게 나타났으나, 유속이 0.4m/s일 때는 오일펜스 자체의 유연성으로 인해 다소 차이가 나타났고, 오일펜스 하단의 압력차로 인한 불규칙한 난류가 수면까지 영향을 주었다.
비대칭 3차원 핀틀 노즐 형상에서 연소실과 핀틀 노즐의 연결관 각도와 핀틀 위치가 성능계수에 미치는 영향을 분석하기 위해 3차원 수치해석을 수행하였다. 초음속 노즐을 통해 배출되는 유동 특성을 정확히 예측하기 위하여 $k-{\omega}$ SST의 압축성 보정 난류모델을 적용하였다. 비대칭 3차원 형상에 의한 복잡한 유동 구조로 인하여 나선형 형태의 유선과 유동 박리가 관찰되었으며, 이로 인하여 유동의 전압력 손실이 크게 발생되었다. 유입관의 각도가 감소할수록 성능계수가 증가하였으며, 핀틀의 위치에 따른 유동구조가 크게 변화되기 때문에 이에 대한 성능 특성을 분석하였다.
뇌동맥류모델은 CT 영상을 기반으로 추출하여, ANSYS-FLUENT를 사용해 전산 유체유동해석을 수행하였다. 본 연구를 통해 뇌동맥류에서 최소 벽전단응력은 동맥류가 발생한 영역에서 일어나는 것을 알 수 있다. 또한 뇌동맥류 모델에서 우측중뇌동맥 안쪽벽면에 작용하는 벽전단응력의 크기는 동맥류 전부와 후부의 벽면에 작용하는 벽전단응력의 크기에 비해 20 배 더 크게 발생하는 것을 알 수 있다. 그러나 동맥류 영역에서의 전단응력의 크기는 매우 작게 나타났다. 혈관 수축이 일어나는 동안 동맥류의 영역에서 매우 복잡한 이차유동이 발생하는 것을 볼 수 있다. 동맥류 내부에서의 혈류유동은 나선형 유동형태를 보이며, 본 연구의 혈류역학적 특성 분석을 통해 뇌동맥류의 파열을 예견할 수 있을 것으로 판단한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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