• Title/Summary/Keyword: 준 3차원 유동해석

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finite Element Analysis of Nonisothermal Flows in Single-Screw Extruders (싱글-스크류 압출공정에서의 비등온 유동의 유한요소 해석)

  • 권태헌
    • The Korean Journal of Rheology
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    • v.3 no.1
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    • pp.56-67
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    • 1991
  • 압출공정에서 발생하는 전달현상을 이해하기 위하여 싱글-스크류 압출기에서의 비 뉴톤성 유체의 비등온유동에 대한 수치해석을 위한 유한요서법(FEM)을 개발하였다. FEM 은 준-3차원 물리적 모델을 기본으로 하였고 온도분포해석을 위하여 전진방법을 도입하였 다. 본 연구에서 도입한 수치해석적 모델과 더 간단한 준-2차원 모델을 온도분포의 예측에 관하여 초점을 맞추어서 비교 하였다. 압출기의 내부채넬에서 순환유동이 온도분포에 미치 는 영향의 중요성이 강조되었다. 순환유동의 효과를 파악하기 위하여 유한 요소식에서 순환 과 관련된 대류항을 빼도록 유한요소 프로그램을 개조 하였고 개발된 원래의 프로그램과 개 조된 프로그램의 해석을 수행한후 해석결과 중에서 특히 온도분포에 있어서의 차이점을 비 교하였다. 이로부터 간단한 준-2차원 모델은 순환효과를 무시했기 때문에 속도분포의 예측 에서는 별문제가 없으나 온도분포의 예측에 있어서는 크게 잘못될 수 있음을 알수 있다.

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액체 램제트 엔진의 3차원 분무 및 연소 반응 해석

  • 오대환;임상규;손창현;이충원
    • Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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    • 1999.04a
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    • pp.11-11
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    • 1999
  • 액체 램제트 연소기는 흡입공기와 분무, 혼합 그리고 이에 따른 연소 등 일련의 과정에 따라 다수의 복잡한 현상들이 상호 밀접하게 관련되어 있다. 본 연구에서는 액체 램제트 연소기내의 유동특성을 파악하기 위해서 2차원 및 3차원 연소기 형상에 대해서 수치적 실험을 수행하였으며, 격자구성은 연소기에 공기를 공급하고 연료를 분무하는 공기 유입관 영역과 연소실 영역, 그리고 출구 대기 영역으로 나누어 독자적으로 격자를 생성시켰다. 2차원과 3차원 유동해석을 비교하였고 분무모델의 적용에 따른 연소특성 및 분사위치에 따른 연소특성을 비교하였다. 유동해석 결과 2차원과 3차원의 유동특성은 달랐으며, 분무모델을 적용해야 정확한 연소 유동 현상을 예측할 수 있음을 알 수 있었다. 그리고 유입관의 안쪽에 연료의 분사위치를 준 경우가 연소의 안정화에 필요한 재순환영역으로의 연료의 혼합이 잘 되어 유입관 바깥쪽에 연료를 분사시키는 것보다 좋은 분사위치임을 알 수 있었다.

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The Quasi 3-D Flow Simulation in injection Molding Using Virtual Pressure Reflection (가상 반사압력을 이용한 사출성형의 준3차원 유동해석)

  • 이호상;신효철
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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    • v.16 no.7
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    • pp.1294-1306
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    • 1992
  • In order to determine the design parameters and processing conditions in injection molding, it is very important to establish the theoretical model with scientific base. In this study, a two dimensional model has been developed for the purpose and flow simulations of filling process are carried out. The moving boundary transient flow problem along the flat plane is solved efficiently by the Iterative Boundary Pressure Reflection Method which rearranges the impinged melt front along the physical boundary in scientific manner. The two dimensional modeling of filling process is applied to two examples : a three dimensional cover with two screw holes and a two-gated flat cavity with unbalanced runners. The numerical results show good agreement with experimental short shots, especially for the weldline locations and the pressure traces at various locations. They also provide the temperature, clamp force, and velocity field in the mold at different times during filling of cavity.

Prediction of Turbulent Jet in a Crossflow by a Quasi Three Dimensional Model (준 3차원 모델에 의한 주유동에 분사되는 난류제트 유동 해석)

  • 맹주성;이종신
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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    • v.15 no.3
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    • pp.954-962
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    • 1991
  • 본 연구에서는 횡 방향으로 속도구배를 타내는 a=.part.W/.part.z에 대한 방정식을 3차원 운동량 방정식으로 부터 유도한 준 3차원 수학적 모델을 성정하여 해석하였다. 또한 수치 해석을 위하여 Chen에 의하여 고안된 유한 해석법과 2-방정식 저 레이놀즈 K-.epsilon. 난류모델, 그리고 Maeng에 의해 제시된 경계 공정 좌표계를 사용하였다. 그리 고 프로그램의 검증을 위하여 G.Ber geles가 수행한 실험치와 비교하여 그 타당성을 입증하였다.

Analysis of Three Dimensional Liquid Ramjet Engine with Spray and Combustion (액체 램제트 엔진의 3차원 분무 및 연소 반응 해석)

  • 오대환;임상규;손창현;이충원
    • Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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    • v.3 no.2
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    • pp.18-24
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    • 1999
  • Liquid ramjet combustor is closely connected with complex phenomena due to a series of processes such as intake air, spray, mixing, and combustion. The present numerical experiments were peformed to investigate these flow characteristics for two and three dimensional liquid ramjet combustor. Grid system was made with three domains: intake region where air is supplied and fuel is injected, combustor and nozzle region, and exit atmosphere region. The numerical results showed that two and three dimensional flow patterns in recirculation region of combustor were significantly different each other and spray model was necessary to predict correctly the chemical reaction flow characteristics. Numerically examined for two different location of fuel injector, one is located on the bottom position of curved intake and the other is located on the top position. We found that bottom position of fuel injector is better than top position because fuel influx to the recirculation region which is need to sustain chemical reaction is more than the latter.

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A Study on the Quasi-3-Dimensional Compressible Flow Calculation by Introduction of Viscous Loss Model in Axial-Flow Compressor (점성 손실모델 도입에 의한 축류 압축기 준 3차원 압축성 유동해석)

  • 조강래;이진호;김주환
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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    • v.13 no.5
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    • pp.1044-1051
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    • 1989
  • A numerical calculation is carried out for the analysis of 3-dimensional compressible flow field in axial-flow rotating blades by using finite element method. The calculation of flow in impellers plays a dominant role in the theoretical research and design of turbomachines. Three-dimensional flow fields can be obtained by the quasi-three-dimensional iterative calculation of the flows both on blade-to-blade stream surfaces and hub-to-shroud stream surfaces with the introduction of viscous loss model in order to consider a loss due to viscosity of fluid. In devising the loss model, four primary sources of losses were identified: (1) blade profile loss (2) end wall loss (3) secondary flow loss (4) tip-leakage loss. For the consideration of an axially parabolic distribution of loss, the results of present calcullation are well agreed with the results by experiment, thus the introduction of loss model is proved to be valid.

Quasi-3-Dimensional Analysis of Compressible Flow within a Blade Row Including Viscous Effect in H-S Flow (H-S 유동의 점성효과를 고려한 원심압축기 회전차내부의 준3차원 유동해석)

  • 오종식;조강래
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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    • v.18 no.12
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    • pp.3287-3296
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    • 1994
  • For the numerical computation of three-dimensional compressible flow field within a blade row in a centrifugal compressor, a quasi 3-dimensional solver which combines a reversible B-B flow and an irreversible H-S flow using finite element methods was developed. In a reversible B-B flow, the governing coordinates are modified in order to be applied to any type of turbomachinery, and two kinds of stream functions are introduced in order to make the Kutta condition exactly satisfied. In an irreversible H-S flow, the changes of entropy in the irreversible governing equations are determined not by empirical source but by the theoretical treatment of dissipation forces. The dissipation forces are obtained from the distribution of shear stresses in the flow passage which are given from the wall shear stresses using the exponential functions. A more accurate quasi-3-dimensional solver is established where the effect of body forces is involved in the non-axisymmetric H-S flow. Some numerical results obtained from authors' previous studies for axial flow machines assure that the present method is able to predict well as long as the flow is subsonic and not under strong viscous effect.

Calculation of 3-Dimensional Flow Through an Impeller of Centrifugal Compressor (원심압축기 회전차 내부의 3차원 유동해석)

  • ;;Kang, S. H.;Jeon, S. G.
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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    • v.19 no.10
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    • pp.2617-2629
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    • 1995
  • The flow through a centrifugal compressor rotor was calculated using the quasi-3-dimensional and fully 3-dimensional Navier-Stokes solution methods. The calculated results, obtained during the development of the computer codes for both methods are discussed. In the inviscid quasi 3-dimensional analysis, stream function formulation was used for the blade to blade (B-B) plane calculations, and the streamline curvature method was used for the meridional (H-S) plane calculations. In the viscous 3-dimensional flow analysis, a control volume method based on a general rotating curvilinear coordinate system was used to solve the time-averaged Navier-Stokes equations, and a standard k-.epsilon. model was used to obtain eddy viscosity. The quasi-3-dimensional analysis reasonably predicts the pressure distributions and requires much less computation time in the region where viscous effects are not strong; however, it fails to predict velocity field and loss mechanism through the impeller passage. The viscous 3-dimensional flow analysis shows reasonable pressure distributions and typical jet-wake flow field through the impeller passage. Secondary flow and total pressure distributions on cross-sectional planes explain the loss mechanisms through the impeller.

Numerical Calculations of Three-dimensional Viscous Flows over a stern by the Semi-Elliptic Equations (준타원형 방정식에 의한 선미에서의 3차원 점성유동의 수치계산)

  • Shin-Hyoung,Kang;Keon-Je,Oh
    • Bulletin of the Society of Naval Architects of Korea
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    • v.26 no.1
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    • pp.11-23
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    • 1989
  • A computer code has been developed to simulate three-dimensional viscous flows over a ship-stern. Semi-elliptic forms of Reynolds equations are adopted and numerically generated body-fitted coordinate systems are used to resolve complex geometries of the ship-hull. A standard form of $k-\varepsilon$ turbulence model is adopted for evaluation of the Reynolds stresses. Turbulent flows on a model with 3:1 elliptic sections and the SSPA-720 container ship model are predicted by using the code. Calculated pressure distributions of hull-surfaces and mean velocity distributions are generally in good agreements with measured values in wind-tunnels. But turbulent kinetic energies tend to be over-estimated near the stern in comparison with measured data.

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Analysis of Turbomachinery Internal Flow Using Parallel Computing (병렬컴퓨팅을 이용한 터보기계 내부 유동장 해석)

  • Yee, Jang-Jun;Kim, Yu-Shin;Lee, Dong-Ho
    • Proceedings of the KSME Conference
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    • 2000.04b
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    • pp.586-592
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    • 2000
  • 터보머신 태부에 존재하는 정익 - 동익의 상호작용 유동현상을 수치모사 하는 코드를 병렬화 하였다 정익 - 동익의 상호작용을 해석하는 데에 편리하도륵 Multi-Block Grid System을 도입하여 계산영역을 형성하였고, 동익의 움직임으로 인해 발생하는 Sliding Interface부분은 Patched 알고리즘을 적용하여 해석하였다. 정익과 동익의 수를 1대 1로 단순화시켜 수치모사한 결과와 정익과 동익의 수를 실제 조건과 더 비슷하게 설정한 3대 4의 비율로 맞추어 수치모사한 결과를 비교하였다. 또한, 병렬컴퓨팅으로 인해 단축된 계산시간을 다른 연구에서의 계산시간들과 서로 비교하였다. 2차원 비정상 압축성 Navier-Stokes 방정식이 이용되었고, 난류모델링에는 K-w SST 모델링이 적응되었다. Roe의 FDS 기법을 사용하여 플럭스를 계산하였고, MUSCL 기법을 적용하여 3차의 공간정확도를 갖도록 하였다. 시간적분에는 이보성의 DP-SGS를 사용하였다. 해석결과의 분석에는 Time-averaged pressure distribution과 Pressure amplitude distribution 데이터를 사용했다.

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