Hyeon Jo Choi;Myeong Hyeon, Shin;Jong Ho, Park;Jinsoo Park
Journal of the Korean Society of Visualization
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v.21
no.1
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pp.119-126
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2023
Acquiring experimental data for PIV verification or machine learning training data is resource-demanding, leading to an increasing interest in synthetic particle images as simulation data. Conventional synthetic particle image generation algorithms do not follow physical laws, and the use of CFD is time-consuming and requires computing resources. In this study, we propose a new method for synthetic particle image generation, based on a Physics-Informed Neural Networks(PINN). The PINN is utilized to infer the flow fields, enabling the generation of synthetic particle images that follow physical laws with reduced computation time and have no constraints on spatial resolution compared to CFD. The proposed method is expected to contribute to the verification of PIV algorithms.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.36
no.11
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pp.1119-1126
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2012
The collective behavior of bacteria plays an important role in biofilm development. In this study, the fluidic properties of biofilms formed in Escherichia coli (E. coli) and Bacillus subtilis (B. subtilis) colonies were compared by visualizing 200-nm fluorescent beads that were initially embedded in an agar plate and distributed spontaneously on the upper surface of the growing colonies. We conducted experiments to measure the three-dimensional profile of the E. coli colony using fluorescent microbeads that did not flow in the colony. Vortical flow patterns near the edge of the B. subtilis colony were observed clearly by tracking the movement of the beads in the biofilm of the colony. The present study should be the first step toward determining the effect of fluidic biofilms on the growth and swarming dynamics of bacteria.
SMAC method, one of the numerical simulation techniques, is modified from the original MAC method for the time-dependent variation of fluid flows. The Navier-Stokes equations for incompressible time-dependent viscous flow is applied, and marker particles which present the visualization of fluid flaws are used. In this study, two-dimensional numerical simulations of the water column collapse are carried out by SMAC method, and the simulation results are compared with Martin and Moyce's experimental data and result of the MPS method. A good results are obtained. This numerical simulation could also be applied to the breaking phenomenon of hydraulic structures such as dam break.
Oh, Jinho;Kim, Hyun Dong;Lee, Jung-Eon;Yang, Jun Hwan;Kim, Kyung Chun
Journal of the Korean Society of Visualization
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v.19
no.3
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pp.39-45
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2021
An experiment to visualize fine dust captured by FOG droplet is conducted. Coal dust with 23.56 MMD (Mean Median Diameter) and water with 17.02 MMD is used as fine dust and FOG droplet. Long distance microscope and high-speed camera are used to capture the images of micro-scale particles sprinkled by acrylic duct. After measuring and comparing the size of the coal dust and FOG droplet to MMD, process to seize the coal dust with FOG droplet is recorded in 2 conditions: Fixed and Floated coal dust in the floated FOG droplet flow. In both conditions, a coal dust particle is collided and captured by a FOG droplet particle. A FOG droplet particle attached at the surface of the coal dust particle does not break and remains spherical shape due to surface tension. Combined particles are rotated by momentum of the particle and fallen.
The turbulent flow around a sphere was investigated in a streamwise meridian plane using two experimental techniques: smoke-wire flow visualization in wind tunnel at Re=5,300 and PIV measurements in a circulating water channel at Re=7,400. The smoke-wire visualization shows flow separation points near an azimuthal angle of $90^{\circ}$, recirculating flow, transition from laminar to turbulent shear layer, evolving vortex roll-up and fully turbulent eddies in the sphere wake. In addition, the mean flow pattern extracted by particle tracing method in water tunnel at Re= 14,500 reveals two distinct comparable toroidal(not closed) vortices in the recirculation region. The mean velocity field measured using a PIV technique demonstrates the detailed wake configuration of close symmetric recirculation and near-wake configuration with two toroidal vortices, reversed velocity zone and vorticity contours.
This paper describes the general aspects of various visualization techniques employed for marine engineering research including classical naval architecture, ocean engineering and other related topics. Visualization techniques performed mostly by authors' were introduced here, which range from old fashioned methods such as paint and tuft tests to the newly emerging PIV technique and Sonar in broad sense. Brief explanation of each technique was made for the instruction purposes. It is strongly recommended that the interdisciplinary project with experts in other research areas is necessary in order to develop more advanced and profitable techniques.
Plate-fin heat exchanger is a kind of compact heat exchangers with a good performance in heat transfer. It is widely used in various engineering fields such as aerospace, chemical and biomedical industries. Quantitative and qualitative flow visualization study were performed using the water model of commercial plate-fin heat exchanger with header angles of $30^{\circ}$. The Reynolds number was 100. Conventional digital particle image velocimetry was used to measure the instantaneous velocity fields of the header region and the flow visualization using dye injection and hydrogen bubble method were applied to capture the qualitative flow characteristics. The results showed the existence of separation flow region at the junction area and the bottom wall of the exit region.
Recently, the next-generation advanced flow visualization techniques such as holographic PIV, aynni.c PIV, echo-PIV, micro/nano-PIV, and X-ray PIV have been introduced. These advanced mea-surement techniques have a big potential as the core technology for analyzing outmost thermo-fluid flows in future. They would be indispensable in solving complicated thermo-fluid flow problems not only in industrial fields such as automotive, space, electronics, aero- and hydro-dynamics. steel, and information engineering, but also in the research fields of medical science, bio-medical engineering, environmental and energy technology etc. Especially, NT (Nano Technology) and BT (Bio Technology) strongly demand these advanced measurement techniques, because it is impossible for conventional measurement methods to observe the nano- and bio-fluidic flow phenomena. In this article, the basic principle of these high-tech flow visualization techniques and their practical applications which cannot be resolved by conventional methods, such as blood flows in a micro-tube, in vivo analysis of micro-circulation, and flow around a living body are introduced as a blue ocean strategy.
The inlet flow of centrifugal blower were quantitatively visualized using particle image velocimetry. Because the centrifugal blower system is one of the key parts of EV battery cooling system, the quantitative information of flow field of centrifugal blower is important to design and optimize the cooling system. Two types of inlet parts were used in this study. One is the straight inlet and the other is a bended one. The results showed the flow asymmetry exists in the straight model due to the pressure difference in the blower. In case of the bended one, the separation bubble and the increase of head loss appeared compared with the straight model.
Kim, Bo-ra;Lee, Change-je;Jeong, Yeon-ho;Whang, Kwang-il;Cho, Gyeong-rae
Journal of the Korean Society of Visualization
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v.19
no.1
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pp.94-99
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2021
In order to increase the efficiency of thermoelectric refrigerators using the Peltier effect, it is necessary to optimize the distribution of the flow of cold air from the fan. In this study, the flow flowing upwards and downwards while changing the area of the flow path was visualized using the PIV technique for the control of cold air in a thermoelectric refrigerator. From these results, the flow rate according to the change in the area of the flow path was confirmed, and design criteria for optimizing the distribution of cold air flowing to the top and bottom of the refrigerator were suggested.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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