• Title/Summary/Keyword: 캐비테이션유동

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Cavitation flow Analysis of Hemisphere Cylinder Affected by the Variation of Model Constants (캐비테이션 모델 상수가 반구형 실린더 주위의 캐비테이션 유동에 미치는 영향)

  • Song K. J.;Yu H. R.;Kim D. H.;Kim C. K.;Park W. G.
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 2005.04a
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    • pp.223-227
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    • 2005
  • 최근 전산 유체의 발달로 이상 유동해석의 캐비테이션 모델 적용 방법이 발전되어 왔으나 다양한 수력학적 시스템에서 발생하는 캐비테이션 유동은 난류이며 물과 공기 사이에서의 복잡한 상호 작용을 가지고 있으므로 그 적용 예가 아직은 미흡한 상태이다. 본 연구에서는 수중에서의 캐비테이션 해석과 이상 유동 해석을 위한 코드 개발 및 검증을 목적으로 3차원 회전체 주위의 캐비테이션 유동을 여러 가지 조건들의 변화를 적용하여 해석하였다. 또한 캐비테이션 발생과 관련한 다른 난류 모델에 적용하여 비교 분석을 수행하였다. 해석을 위한 모델의 지배방정식은 이상유동 Wavier-Stokes 방정식, 질량$\cdot$모멘텀 방정식의 혼합된 형태로 구성되어 있으며 방정식의 해를 구하기 위한 방법으로 유한차분법을 이용하였다. 해석결과의 신뢰성을 고려하여 반구형 실린더 주위의 캐비테이션 유동의 실험치와 비교 분석하였다. 그 결과, 본 연구의 수치 해석 방법과 실험적 방법의 결과가 강한 양의 상관관계를 가짐을 알 수 있었으며, 이러한 수치적 뒷받침은 본 연구의 전산수치 해석 방법이 앞으로의 여러 유동 해석으로의 적용 가능성을 보여준다.

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Numerical analysis of cavitation behavior and noise using Eulerian-Lagrangian method (Eulerian-Lagrangian 기법을 이용한 캐비테이션 거동과 소음의 수치적 해석)

  • Seol Hanshin;Park Kwangkun;Lee Soogab
    • Proceedings of the Acoustical Society of Korea Conference
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    • spring
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    • pp.167-170
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    • 2004
  • 본 논문에서는 수중익 버블 캐비테이션과 날개 끝 볼텍스 캐비테이션의 거동 및 소음을 Eulerian-Lagrangian 기법을 이용하여 수치적으로 해석하였다. Eulerian-Lagrangian 기법은 캐비테이션 버블이 유동장에 미치는 영향이 거의 없다는 가정하에 유동장과 캐비테이션 거동을 일방으로 연계하여 해석하는 방식이다. 수중익 버블 캐비테이션 해석을 위한 유동장은 비압축성 RAMS 방정식을 해석하여 구하고 날개 끝 볼텍스 캐비테이션 유동장은 일반적 CFD 기법의 큰 수치 소산으로 그 특성이 잘 나타나지 않으므로 Sculley 볼텍스 모델을 이용하여 해석한다. 해석한 유동장 정보를 입력치로 하고 버블의 지배 방정식인 Rayleigh-Plesset 방정식과 Newton의 제2법칙에 근거한 궤적 방정식을 연계하여 캐비테이션의 성장-붕괴와 운동을 예측한다. 계산된 거동 정보를 이용하여 버블 캐비테이션과 날개 끝 볼텍스 캐비테이션의 소음을 예측하였다. 본 연구는 수중 운동체에서 발생하는 캐비테이션의 거동과 소음의 특성을 파악하고 그에 따른 대비책을 마련하는 기본 연구로서 활용할 수 있을 것이다.

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Mathematical Modelling of Steady Cavitation Flow inside the Diffuser (Diffuser내의 정상 캐비테이션 유동 해석을 위한 수학 모델링)

  • ;;Sergienko A.A.
    • Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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    • v.6 no.4
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    • pp.7-13
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    • 2002
  • In this study, the mathematical model on the various complicated levels of the viscous liquid flows in the symmetric channel with the complicated shape was introduced and the assumptions applied to the simplified model was proposed. To analyse the steady cavitation flow, axis transform of physical region to non-dimensional region was performed, and multigrid were generated. Using this model, the steady cavitation flow was calculated, and good coincidence between experiment and calculation was achieved.

Cavitating Flow in an Impinging-type Injector (충돌형 분사기 내의 캐비테이션 유동)

  • Jo, Won Guk;Ryu, Cheol Seong;Lee, Dae Seong
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.31 no.5
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    • pp.80-86
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    • 2003
  • An anaysis on the discharge performance of an impinging-type injector for cavitating flow has been conducted by both numerical and experimental method. The predicted discharge coefficient for cavitating flow agrees well with the measured data showing less than 1% discrepancy. For the case of non-cavitating flow analysis, the disagreement between CFD results and the experimental data is 8%. The discharge coefficient for the cavitating flow decreases with decrease in the Reynolds number. On the other hand, it increases slightly as the Reynolds number increases for the non-cavitating flow because of the reduced viscous effect. From the present study, it is confirmed that the fact that cavitation phenomena should be included to predict accurately the discharge performance of injectors for cavitating flow regime. The uniformity of density and velocity magnitude degraded at the injector exit, and the secondary flow strength through the injector orifice accentuated due to cavitation.

A Study on the Flow Characteristics of a Butterfly Valve in Fire Protection (소화용 버터플라이 밸브의 유동특성에 관한 연구)

  • 이동명;김엽래
    • Fire Science and Engineering
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    • v.16 no.4
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    • pp.59-64
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    • 2002
  • Investigation of flow characteristics on pressure loss and cavitations of the butterfly valve has been carried out. The pressure loss coefficient on opening angle of valve has been formulated by applying the Carnot's equations. Cavitations (such as cavitation Inception, super cavitation inception, cavitation damage inception, choking cavitation) have been predicted from the pressure loss coefficient of valve. The prediction of pressure loss and cavitation has been carried out change of the thickness ratio on opening angle of valve. The prediction data is utilize to necessary engineering data to develope of the butterfly valve.

LDV Measurements of Turbulent Flow around Propeller Shaft at Cavitation Tunnel (LDV를 이용한 캐비테이션 터널에서의 프로펠러 축 주위의 난류유동계측)

  • J.W. Ahn;B.S. Hyun;J.T. Lee
    • Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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    • v.28 no.2
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    • pp.132-145
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    • 1991
  • Experimental studies are made of the characteristics of turbulent flow around the propeller shaft in Cavitation Tunnel using a 2-component LDV system. First the flow uniformity and turbulence levels at the test section are measured. The turbulent boundary layer around the propelle shaft and the wakes behind the propeller shaft are also measured. It is shown that the former represents the general turbulent boundary layer around the propeller shaft but the latter represents the complicated flows behind it.

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Cavitating Flow Simulation Using Two-Fluid Two-Phase Flow Model and HLL Scheme (이유체 이상유동 모델과 HLL 스킴을 이용한 캐비테이션 유동 해석)

  • Yeom Geum-Su;Chang Keun-Shik
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 2005.04a
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    • pp.219-222
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    • 2005
  • A compressible two-fluid two-phase flow computation model using the stiffened-gas equation of state is formulated. Since the conservation equation system is of mixed type, it gives complex eigenvalues. The sonic speeds obtained from the individual single phase have been simply used in the literature for the fastest wave speeds necessary in the HLL scheme. This method has worked fine but proved to be quite diffusive according to our test. To improve the accuracy, we here propose to utilize the analytic eigenvalues evaluated from an approximate Jacobian matrix lot the fastest wave speeds. The interfacial transfer terms were dropped in constituting the Jacobian matrix for this purpose. The present scheme proved efficient, robust and accurate in comparison with other existing methods. We solved the cavitating flow problem using the present scheme. The result shows more detailed wave structure in the cavitating process caused by the strong expansion waves.

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Steady/Unsteady Cavitating Flow Analysis of Pilot Valve in Flight Actuator System Using Dynamic Moving Mesh (Dynamic Moving Mesh 기법을 이용한 비행조종작동기 제어용 파일럿 밸브 내부 정상/비정상 캐비테이션 유동 해석)

  • Son, Kap-Sik;Lee, Sea-Wook;Kim, Dae-Hyun;Kim, Sang-Beom;Park, Sang-Joon;Jang, Ki-Won;Cho, Jin-Soo
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.39 no.7
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    • pp.634-642
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    • 2011
  • A numerical analysis of steady/unsteady flow applying cavitation model and moving mesh method was carried out in order to analyze flow and response characteristics inside the pilot valve which controls the flight actuator system. The flow of the valve was assessed according to operation temperature and time. This research has found that valve characteristics became stable at above a specific temperature and the cavitation affected valve's performance. Internal pressure and response characteristics of the valve were analyzed and flow characteristics of steady and developed unsteady flow were confirmed to be matched each other.

Optical Observation of Cavitation Phenomena in Diesel Fuel Injection Pumps (디젤 엔진 연료 분사 펌프 캐비테이션 현상의 가시화 연구)

  • Ryu, Seung-Hyup;Kim, Dong-Hun;Kim, Byung-Seok;Park, Tae-Hyung
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • v.35 no.4
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    • pp.460-467
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    • 2011
  • Cavitation phenomena during the spill process of the Bosch type fuel injection pump for medium-speed diesel engine were investigated by optical observations. Typically, these phenomena can cause a surface damage with material removal or round-off at the plunger and barrel port etc., and may shorten their expected life time. The images, which were recorded with high speed CCD camera and borescope, show that the plunger damage is mainly affected by fountain-like cavitation generated before the end of delivery. And the damages of barrel port and deflector are caused by jet-type cavitation generated after end of delivery.

PIV Measurement on Collapse Behavior of Cavitation (캐비테이션 붕괴거동에 관한 PIV 유동계측)

  • Gim, Ok-Sok;Han, Min-Su;Kim, Seong-Jong;Lee, Gyoung-Woo
    • Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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    • 2013.06a
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    • pp.130-131
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    • 2013
  • 캐비테이션 현상은 고 유속 환경에서 발생(inception), 성장(growth), 붕괴(collapse) 및 소멸(disappearance) 과정이 반복적으로 일어나며 그 과정에서 기포붕괴에 따른 큰 충격압력을 방지하려는 분야와 이를 능동적으로 산업분야에 적용하려는 분야로 크게 대별된다. 본 연구에서는 캐비테이션의 붕괴거동을 수중 초음파 진동자에서 미세기포를 발생시켜 PIV기법을 이용하여 유동장을 계측하였다. 초음파 진동자는 직경 16 mm이며, 진동주파수는 20 kHz, 진폭은 $5{\mu}m$, $10{\mu}m$, $30{\mu}m$$50{\mu}m$를 각각 적용하였다. 유동구조, 난류강도, 레이놀즈 응력에 대한 통계적 유동정보를 계측한 결과 충격압력의 원인으로 알려진 캐비티 붕괴로 인해 유동특성을 확인하였다.

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