Kim, Beom-Seok;Kim, Jeong-Hwan;Kim, You-Taek;Nam, Chung-Do;Lee, Young-Ho
Proceedings of the KSME Conference
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2003.04a
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pp.2192-2197
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2003
The purpose of this 3-D numerical simulation is evaluate the application of a commercial CFD code to predict 3-D flow and power characteristics of wind turbines. The experimental approach, which has been main method of investigation, appears to be its limits, the cost increasing with the size of the wind turbines, hence mostly limited to observing the phenomena on rotor blades. Therefore, the use of Computational Fluid Dynamics (CFD) techniques and Navier-Stokes solvers are considered a very serious contender. The flow solver CFX-TASCflow is employed in all computations in this paper. The 3-D flow separation and the wake distribution of 2 and 3 bladed Horizontal Axis Wind Turbines (HAWTs) are compared to Heuristic model and smoke-visualized experimental result by NREL(National Renewable Energy Laboratory). Simulated 3-D flow separation structure on the rotor blade is very similar to Heuristic model and the wake structure of the wind turbine is good consistent with smoke-visualized result. The calculated power of the 3 bladed rotor by CFD is compared with BEM results by TV-Delft. The CFD results of which is somewhat consist with BEM results, under an error less than 10%.
Kim Beom-Seok;Kim Jeong-Hwan;Nam Chung-Do;Lee Young-Ho
Proceedings of the KSME Conference
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2002.08a
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pp.447-450
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2002
The purpose of this 3-D numerical simulation is to calculate and examine a 500 kW Horizontal Axis Wind Turbine (HAWT) power performance and 3-D rotor flow characteristics, which are compared to calculation data from Delft University. The experimental approach, which has been the main method of investigation, appears to be reaching its limits, the cost increasing relate with the size of wind turbines. Hence, the use of Computational Fluid Dynamics (CFD) techniques and Navier-Stokes solvers is considered a very serious contender. We has used the CFD software package CFX-TASCflow as a modeling tool to predict the power performance and 3-D flow characteristics of a wind turbine on the basis of its geometry and operating data. The wind turbine with 40m diameters rotor, it was scaled to compare with the calculation data from delft university. The HAWT, which has eight-rpm variations are investigated respectively. The pitch angle is $+0.5^{\circ}$and wind speed is fixed at 5m/s. The tip speed ratio (TSR) of the HAWT ranging from 2.89 to 9.63.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.27
no.7
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pp.906-913
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2003
The purpose of this 3-D numerical simulation is to evaluate the application of a commercial CFD code to predict 3-D flow and power characteristics of wind turbines. The experimental approach, which has been main method of investigation, appears to be its limits, the cost increasing with the size of the wind turbines, hence mostly limited to observing the phenomena on rotor blades. Therefore. the use of Computational Fluid Dynamics (CFD) techniques and Navier-Stokes solvers are considered a very serious contender. The flow solver CFX-TASCflow is employed in all computations in this paper. The 3-D flow separation and the wake distribution of 2 and 3 bladed Horizontal Axis Wind Turbines (HAWTs) are compared to Heuristic model and smoke-visualized experimental result by NREL(National Renewable Energy Laboratory). Simulated 3-D flow separation structure on the rotor blade is very similar to Heuristic model and the wake structure of the wind turbine is good consistent with smoke-visualized result. The calculated power of the 3 bladed rotor by CFD is compared with BEM results by TU-Delft. The CFD results of which is somewhat consist with BEM results. under an error less than 10%.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.28
no.4
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pp.648-656
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2004
In this study, a highly efficient shell-and-tube heat exchanger with plate fins is considered to improve thermal performance of the conventional shell-and-tube heat exchanger. This type of shell-and-tube heat exchanger with plate fins of various shape is simulated three-dimensionally using a commercial thermal-fluid analysis code. CFX4.4. The effect of the shape of the plate fin on heat transfer characteristics is also investigated by the simulation. Plate fins of four different shapes. plane, plane-slit. wave. and wave-slit fins, are considered. The flow fields, pressure drop and heat transfer characteristics in the heat exchanger are calculated. It is proved that the shell-and-tube heat exchanger with plate fins is superior to the conventional shell-and-tube heat exchanger without plate fins in terms of heat transfer. The shape of the plate fin is important in the performance of a heat exchanger such as heat transfer and pressure drop.
We present a new finite-element scheme for direct numerical simulation of particle suspensions in simple shear flow of a viscoelastic fluid in 3D. The sliding tri-periodic representative cell concept has been combined with DEVSS/DG finite element scheme by introducing constraint equations along the domain boundary. Rigid body motion of the freely suspended particle is described by the rigid-shell description and implemented by Lagrangian multipliers on particle boundaries. We present the bulk rheology of suspensions through the numerical examples of single-, two- and many-particle problems, which represent a large number of such systems in simple shear flow. We report the steady bulk viscosity and the first normal stress coefficient, which show shear-thickening behavior for both properties.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.3
no.5
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pp.64-73
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1995
A numerical simulation of heat and fluid flow for predicting the effect of passage arrangement in automotive heat battery has been performed. The system is assumed to be a two-dimensional laminar flow and isothermal boundary is applied to the surface of the latent heat storage vessel. In the case of ideal heat battery the flow rate into each flow passage is evenly distributed. The various models are considered in the view of pressure drop and bulk temperature. The effects on the efficiency of the heat battery are examined by varying geometrical factors such as flow passage clearance, length of a inlet and outlet tank and the length of a latent heat storage vessel. The flow clearance is a very important -factor on the efficiency of a heat battery. As the flow passage clearance becomes narrow, the flow distribution becomes uniform and the bulk temperature increases, however the pressure drop is large. Therefore, optimal flow passage clearance has to be chosen. The present work can be used in optimizing heat battery efficiency.
A multi-scale analysis of water-cooled reactor thermalhydraulics can be used to take advantage of increased computer power and improved simulation tools, including Direct Numerical Simulation (DNS), Computational Fluid Dynamics (CFD) (in both open and porous mediums), and system thermalhydraulic codes. This paper presents a general strategy for this procedure for various thermalhydraulic scales. A short state of the art is given for each scale, and the role of the scale in the overall multi-scale analysis process is defined. System thermalhydraulic codes will remain a privileged tool for many investigations related to safety. CFD in porous medium is already being frequently used for core thermalhydraulics, either in 3D modules of system codes or in component codes. CFD in open medium allows zooming on some reactor components in specific situations, and may be coupled to the system and component scales. Various modeling approaches exist in the domain from DNS to CFD which may be used to improve the understanding of flow processes, and as a basis for developing more physically based models for macroscopic tools. A few examples are given to illustrate the multi-scale approach. Perspectives for the future are drawn from the present state of the art and directions for future research and development are given.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.33
no.5
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pp.359-367
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2011
The Process of Pressurized water diffusion is mixing process by pressurized water injection with coagulate and chlorine water in the water treatment system. The objectives of this research were to evaluate the mixing length and diameter of diffusion plate and distance from injection pipe for complete mixing by using computational fluid dynamics. From the results of CFD simulation, when diameter of injection pipe is 50 mm, 100 mm and injection pressure is $5kg/cm^2$ and the diameter of inlet pipe is 2,200 mm, the complete mixing length is 4D (D: Length as diameter of inlet pipe). When diameter of injection pipe is 50 mm, the diameter of the diffusion plate in o.1D and distance from injection pipe is 0.2D, the complete mixing length is 3D that is the most short mixing length. But when diameter of injection pipe is 100 mm and mutually related the diameter, distance of diffusion plate, the complete mixing length is 4D over. Therefore, as the diameter of inlet pipe is 2,200 mm, the injection pipe 50 mm is more efficient than 100 mm.
Thermal fatigue of the coolant circuits of PWR plants is a major issue for nuclear safety. The problem is especially accute in mixing zones, like T-junctions, where large differences in water temperature between the two inlets and high levels of turbulence can lead to large temperature fluctuations at the wall. Until recently, studies on the matter had been tackled at EDF using steady methods: the fluid flow was solved with a CFD code using an averaged turbulence model, which led to the knowledge of the mean temperature and temperature variance at each point of the wall. But, being based on averaged quantities, this method could not reproduce the unsteady and 3D effects of the problem, like phase lag in temperature oscillations between two points, which can generate important stresses. Benefiting from advances in computer power and turbulence modelling, a new methodology is now applied, that allows to take these effects into account. The CFD tool Code_Saturne, developped at EDF, is used to solve the fluid flow using an unsteady L.E.S. approach. It is coupled with the thermal code Syrthes, which propagates the temperature fluctuations into the wall thickness. The instantaneous temperature field inside the wall can then be extracted and used for structure mechanics computations (mainly with EDF thermomechanics tool Code_Aster). The purpose of this paper is to present the application of this methodology to the simulation of a straight T-junction mock-up, similar to the Residual Heat Remover (RHR) junction found in N4 type PWR nuclear plants, and designed to study thermal striping and cracks propagation. The results are generally in good agreement with the measurements; yet, in certain areas of the flow, progress is still needed in L.E.S. modelling and in the treatment of instantaneous heat transfer at the wall.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.22
no.6
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pp.750-757
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2016
This study presents the wave run-up height around single and multiple surface-piercing cylinders according to wave period and steepness. In order to simulate 3D incompressible viscous two-phase turbulent flow, the present study employed a volume of fluid (VOF) method with realizable $k-{\varepsilon}$ turbulence model based on commercial Computational Fluid Dynamics (CFD) software, "STAR-CCM". The wave periods at model scale were 1.269s and 1.692s for a single cylinder and 1.716s for multiple cylinders. In each case, wave steepness of has 1/30 and 1/16 were used, respectively. Consequently, the results for wave run-up height with regard to wave steepness and period were compared with those of relevant previous experimental studies. The numerical simulation results showed a good qualitative agreement with experiments.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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