In this study, a longitudinal pitch effect on in-line tube bank heat transfer has been analyzed numerically. To verify the accuracy of the solver model and boundary conditions, global Nusselt number(Nu) and pressure drop across the 2 row tube bank are compared with the existing experimental correlations under 500 ~ 2,000 Reynolds number(Re) range. By changing transverse pitch($S_T$) or longitudinal pitch($S_L$) separately in tube bank, we're trying to identify the each effect on heat transfer. We found that the effect of transverse pitch can be accounted for Reynolds number evaluated with maximum velocity($V_{max}$) at the smallest flow area similar to most existing correlations. Variation of the longitudinal pitch($S_L$) has a greater impact on the heat transfer compared to the transverse pitch($S_T$). Overall Nusselt number increases with larger longitudinal pitch($S_L$), however individual Nusselt number of the tube row has significant difference after the first row.
A numerical study of the flow characteristics inside a U-type circular tube is carried out in this paper. The numerical simulations carried out by using a Navier-Stokes code which is commercially available. Before detailed numerical simulations, validation of present numerical approach is made by comparing numerical solutions with experimental data. Numerical simulations are performed to study the effect of curvature on the flow characteristics inside a U-type tube. Numerical solutions show that a significant effect on the secondary flow structure in the cross section of the tube, especially in the curved section is shown when the curvature ratio, ratio of curvature to tube diameter, is smaller than about 3.5. As the curvature ratio decreases below 3.5, a counter rotating vortex is found below the primary vortex in the cross section of the tube. Another dramatic change of the flow structure is the formation of streamwise separation zone when the curvature ratio is decreased below 1.25.
Laser welding is widely used in the industry for the advantage of small heat affected zone and short weld process time. Conduction limit welding can be used to modify the surface characteristic and it is important to identify the heat affecting area correctly for the improvement of manufacturing accuracy. Since time and length scale associated with laser welding process are extremely small, numerical study can be a useful tool. In this study, two-dimensional axi-symmetric version of energy equation with enthalpy method has been used to analyze the effect of laser input conditions on final shape by the laser welding process. The proposed numerical procedure has been benchmarked with several experimental results and compared well. The modified Marangoni and Peclet number have been introduced using controllable input variables. Simple parametric researches have been performed for high Pr number material. The results show that higher Marangoni number increase fluid mixing, thus generating convex type weld pool. On the other hand, the width of the weld pool is proportional to Peclet number.
A numerical simulation is carried out to investigate the effect of flow rate variation and performance characteristics of double-suction centrifugal pump. Two types of pump which have different impeller inlet breadth and curvature of the shroud line consist of six blades impeller and shroud ring. Finite-volume method with structured mesh and $k-\omega$ Shear Stress Transport turbulence model was used to guaranty more accurate prediction of turbulent flow in the pump impeller. Total head, power and overall efficiency were calculated to obtain performance characteristics of two types of pump according to the variation of flow rate. From the results, impeller having smooth curve along the shroud line obtained good performance. The lower flow rate, the more circulation region, flow unsteadiness and complicate flow pattern are observed. Complicated internal flow phenomena through impellers such as flow separation, pressure loss, flow unsteadiness and performance are investigated and discussed.
This paper presents a numerical investigation on the local hydraulic cavitation phenomena of water resulting from the rotor with high rotational speed in the hydraulic cavitation heat generator. The numerical simulation utilizes the standard k-epsilon turbulence model, the mixture multiphase model and the Schnerr-Sauer cavitation model to simulate the complex cavitation phenomena in the generator. For exploring the efficient shape of the dimples on the rotor to causing cavitation phenomena artificially, the pressure distributions and the volume fractions of the vapor on the rotor are investigated respectively about different shapes of the rotor in the generator. The optimum shape of the dimple to causing cavitation phenomena in the selected shapes is obtained by the means of the numerical simulation.
Developed fiber-optic biosensor for the detection of organophosphorus compounds in a contaminated water needs the analysis of an enzyme kinetics and the transport phenomena in the reaction part to analyze the sensor signal and to design the sensor. The enzyme inhibition kinetics was investigated and the reactor model was proposed to design the reaction part in the proposed sensor. Since the acetylcholinesterase was inhibited by the organophosphorus compounds, experiments for enzyme inhibition reaction were performed from 0 to 2 ppm to be detected by the developed sensor, and irreversible enzyme inhibition kinetics was proposed. The reactor parts were divided into the two phases, i.e. bulk phase and immobilized enzyme layer, to analyze the flow and diffusion. Sensor signal was able to be analyzed based on the total reactor model established by linking the enzyme reaction kinetics. Based on the proposed model, the effects of loading enzyme amount and enzyme layer thickness on the magnitude of readout signal were simulated.
Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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v.20
no.2
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pp.63-75
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2017
In offshore environment, an accurate estimation of a wave-structure interaction has been an important issue for safe and cost effective design of fixed and floating offshore structures exposed to a harsh environment. In this study, a wave-structure interaction around a circular column was investigated with regular waves. To simulate 3D two-phase flow, open source computational fluid dynamics libraries, called OpenFOAM, were used. Wave generation and absorption in the wave tank were activated by the relaxation method, which implemented in a source term. To validate the numerical methods, generated Stokes 2nd-order wave profiles were compared with the analytic solution with deep water condition. From the validation test, grid longitudinal and vertical sizes for wave length and amplitude were selected. The simulated wave run-up and wave loads on the circular column were studied and compared with existing experimental data.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.17
no.8
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pp.1-7
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2016
A range of techniques have been being developed to remove the volatile organic compounds from paining processes. High temperature decomposition of harmful VOCs using arc plasma has recently been proposed, and this work analyzed the extreme hot process by computer-aided fluid dynamics prior to the reactor design. Numerical simulations utilized the conservation equations of mass and momentum. The simulation showed that the fluid flowed down along the inner surface of the centrifugal reactor by forming intensive spiral trajectories. Although the high temperature gas generated by plasma influences the bottom of the reactor, no heat transfer in radial direction appeared. The decomposition efficiency of a typical VOCs, toluene, was found to be a maximum of 67% across the reactor, which was similar to the value (approximately 70%) for the lab-scale test.
Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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v.12
no.1
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pp.9-14
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2009
A numerical investigation was performed based on the Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS) equations for the two-dimensional unsteady flow around a vertical axis turbine(VAT) with three or four blades. VAT is one of the promising devices for tidal current energy conversion. The geometry of the turbine blade was $NACA65_3$-018 airfoil, for which CFD analysis using Fluent was carried out at several angles of attack and the results were compared with the corresponding experimental data for validation and calibration. Then CFD simulations were carried out for the whole vertical axis turbine with a two-dimensional setup. The CFD simulation demonstrated the usefulness of the method to study the typical unsteady flows around VATs and the results showed that the optimum turbine efficiency could be achieved for carefully selected combinations of the number of blade and Tip-Speed Ratio(TSR).
Park, Jang Min;Yoon, Seok Ho;Lee, Kong Hoon;Song, Chan Ho
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.38
no.11
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pp.881-887
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2014
This paper presents numerical study on flow and heat transfer characteristics in micro-gap plate heat exchanger. In particular, we investigate the effect of flow inertia on the flow distribution from single main channel to multiple parallel micro-gaps. The flow regime of the main channel is varied from laminar regime (Reynolds number of 100) to turbulent regime (Reynolds number of 10000) by changing the flow rate, and non-uniformity of the flow distribution and temperature field is evaluated quantitatively based on the standard deviation. The flow distribution is found to be significantly affected by not only the header design but also the flow rate of the main channel. It is also observed that the non-uniformity of the temperature field has its maximum at the intermediate flow regime.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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