A modern optical fiber manufacturing process requires the sufficient cooling of glass fibers freshly drawn from the heated and softened silica preform in the furnace, since the inadequately cooled glass fibers are known to cause improper polymer resin coating on the fiber surface and to adversely affect the product quality of optical fibers. In order to greatly enhance the fiber cooling effectiveness at increasingly high fiber drawing speed, it is necessary to use a dedicated glass fiber cooling unit with helium gas injection between glass fiber drawing and coating processes. The present numerical study features a series of three-dimensional flow and heat transfer computations on the cooling gas and the fast moving glass fiber to analyze the cooling performance of glass fiber cooling unit, in which the helium is supplied through the discretely located rectangular injection holes. The air entrainment into the cooling unit at the fiber inlet is also included in the computational model and it is found to be critical in determining the helium purity in the cooling gas and the cooling effectiveness on glass fiber. The effects of fiber drawing speed and helium injection rate on the helium purity decrease by air entrainment and the glass fiber cooling are also investigated and discussed.
Park, Sun-Ho;Park, Se-Wan;Rhee, Shin-Hyung;Lee, Sang-Bong;Choi, Jung-Eun;Kang, Seon-Hyung
Journal of computational fluids engineering
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v.17
no.2
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pp.21-27
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2012
Reynolds-averaged Navier-Stokes equations solver based on a pressure-based cell-centered finite volume method was developed using OpenFOAM libraries, which was an open source and providing computational continuum mechanics libraries. For the reasonable development of the turbulent boundary layer on the bow of the ship, specified library was developed. Grid sensitivities, such as skewness and aspect ratio of a cell, were tested for the solution convergence. Pressure, turbulent kinetic energy, turbulent dissipation rate contours on the ship surface computed by the developed CFD code were compared with those computed by the commercial CFD code, Fluent.
In order to protect the turbine blade from working fluid of high temperature, many cooling techniques such as internal convection cooling, film cooling, impinging jet cooling and thermal barrier coating have been developed. With all other things, film-cooling has been widely used as the important alternative. In the present work, numerical analysis has been performed to investigate and to compare the film-cooling performance of various film-cooling hole schemes such as cylindrical, crescent, louver, and dumbbell holes. To analyze the turbulent flow and the film-cooling mechanism, three-dimensional Reynolds-averaged Navier-Stokes analysis has been performed with shear stress transport turbulence model. The validation of numerical results has been assessed in comparison with experimental data. The characteristics of fluid flow and the film-cooling performance for each shaped hole have been investigated and evaluated in terms of centerline, laterally averaged and spatially averaged film-cooling effectivenesses. Among the film cooling holes, the dumbbell shaped hole shows better film-cooling effectiveness than the other shaped holes. And the louver and cylindrical shaped hole show the worst film cooling performance, and concentrated flows on near the centerline only.
Due to the effect of surface tension, liquid film around a curved edge of solid surface moves from the corner to the flat surface. During this behavior of liquid film, film sagging phenomenon is easily occurred at the solid surface. Behavior of liquid film is determined with the effects of the properties of liquid film and the geometric factors of solid surface. In the present study, 2-D transient CFD simulations were conducted on the behavior of liquid film around a curved edge. The two-phase interfacial flow of liquid film was numerically investigated by using a VOF method in order to predict the film sagging around a curved edge. In the steady state of behavior of liquid film, the liquid film thickness of numerical result showed a good agreement with experimental data. After verifying the numerical results, the characteristics of behavior of liquid film were numerically analyzed with various properties of liquid film such as surface tension coefficient and viscosity. The effects of geometric factors on film sagging were also investigated to reduce the film sagging around a curved edge.
In this study, the glass fiber drawing from a silica preform in the furnace for the optical fiber manufacturing process is numerically simulated by considering the radiative heating of cylindrically shaped preform. The one-dimensional governing equations of the mass, momentum, and energy conservation for the heated and softened preform are solved as a set of the boundary value problems along with the radiative transfer approximation between the muffle tube and the deformed preform shape, while the furnace heating is modeled by prescribing the temperature distribution of muffle tube. The temperature-dependent viscosity of silica plays an important role in formation of preform neck-down profile when the glass fiber is drawn at high speed. The calculated neck-down profile of preform and the draw tension are found to be reasonable and comparable to the actual results observed in the optical fiber industry. This paper also presents the effects of key operating parameters such as the muffle tube temperature distribution and the fiber drawing speed on the preform neck-down profile and the draw tension. Draw tension varies drastically even with the small change of furnace heating conditions such as maximum heating temperature and heating width, and the fine adjustment of furnace heating is required in order to maintain the appropriate draw tension of 100~200 g.
It is known that the non-planar model of bypass is more profitable to suppress the development of intimal hyperplasia that tends to occur preferentially in regions of low time averaged shear stress and rapid temporal changes in wall shear stress. In this study it was numerically simulated the blood flow in an coronary artery grafted by artificial bypass to determine the flow characteristic variations due to the anastomosis angle changing. 5 different non-planar anastomosis angle models such as 45°, 60°, 90°, 120° and 135° were considered. When the anastomosis angle is higher, the backward flow region is spatially extended near the downstream region of the anastomosis because of the development of horseshoes vortex. For the case of the nan-planar 45° and 60° of anastomosis, the area of low-OSI zone was decreased by 26% and 13% respectively and the time averaged wall shear stress was increased by more than 55% as compared with 45° of planar model. However, both of the area of the low-OSI zone and the time averaged wall shear stress of 90°, 120° model were significantly increased.
A CFD benchmark calculation for a steam blowdown test was performed for 30 seconds to develop the methodology of numerical analysis for the thermal mixing between steam and subcooled water. In the CFD analysis, the grid model simulating the sparger and the IRWST pool were developed by the axisymmetric condition and then the steam condensation phenomena by a direct contact was modelled by the so-called condensation region model. Thermal mixing phenomenon in the subcooled water tank was treated as an incompressible flow, a free surface flow between the air and the water, a turbulent flow, and a buoyancy flow. The comparison of the CFD results with the test data showed a good agreement as a whole, but a small temperature difference was locally found at some locations. The commercial CFD code of CFX4.4 together with the condensation region model can simulate the thermal mixing behavior reasonably well when a sufficient number of mesh distribution and a proper numerical method are adopted.
This research is to numerically investigate the convective cooling performance in the Disk brake. Research concentrates on the heat transfer coefficient and cooling performance which are selected with cooling local locations. Cooling performance of the Hole disk has been compared by Ventilated Disk. According to the results of heat transfer on the disk brake, activated velocity distributions more appear in the Hole disk. This is due to the fact that a number of hole units have exactly 120 on the surface of the hole disk. Therefore, velocity distributions of hole disk brake is better activated than Ventilated disk. According to the calculations of Nusselt number between surface and atmosphere in the interested cooling area, average value of cooling effect has been increased 13.5% by the hole disk at driving of speed 65 km/h situation and grown 18% by the hole disk at driving speed of 100 km/h. Due to the flow of air through the hole route, cooling performance of the hole disk was very excellent. In addition, cooling effect on edge of the bottom is better than the vicinity of center.
This research is to investigate the performance analysis for efficient design with four different inlet angles of the centrifugal pump impeller. Assuming that the rotation speed and exit angle are fixed, Four cases of the centrifugal pumps were numerically analyzed using ANSYS FLUENT. According to the numerical results, head and pump efficiency at inlet angle of 20 degrees was highest. There is no big difference of efficiency at inlet angle of 20 degrees compared to the inlet angle 30 degrees. About 15% of efficiency at inlet angle of 20 degrees is higher than inlet angle of 40 degrees and 31% higher than inlet angle oof 50 degrees. Because there is liner functional relationship between speed and flow rate, suction flow rate at inlet angle of 20 degrees is superior to the inlet angle of 30 degrees as much as 0.89%, inlet angle of 40 degrees as 13%, inlet angle of 50 as 28.4%. Head at inlet angle of 20 degrees is superior to the inlet angle of 30 degrees as much as 0.4%, inlet angle of 40 degrees as 2.7%, inlet angle of 50 degrees as 3.2%. There should exist highest efficiency and also optimal design shape at inlet angle of 20 degrees.
boiling flow in vertical tube. The multiphase flow model used in this CFD analysis is the two-fluid model in which liquid(water) and gas(vapour) are considered as continuous and dispersed fluids, respectively. A wall boiling model is also used to simulate the subcooled boiling heat transfer at the heated wall boundary. The diameter and heated length of tube are 0.0154 m and 2 m, respectively. The system pressure in tube is 4.5 MPa and the inlet subcooling is 60 K. The near-wall grid size in the non-dimensional wall unit for lqiuid phase ($y^+_{w,l}$) was examined from 101 to 313 at the outlet boundary. The CFD calculations predicted the void distributions as well as the liquid and wall temperatures in tube. The predicted axial variations of the void fraction and the wall temperature are compared with the measured ones. The CFD prediction of the wall temperature is shown to slightly depend on the near-wall grid size but the axial void prediction has somewhat large dependency. The CFD prediction was found to show a better agreement with the measured one for the large near-wall grid, e.g., $y^+_{w,l}$ > 300 at the tube exit.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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