The gas ventilated by supercavitation splits into smaller bubbles and follows the water passage of the cavitation tunnel. The bubbles quickly return to the test section by rather high speed flow, and interrupt the observation of the supercavitation. To secure clear observation in the test section, the bubble collecting section(settling chamber) of large volume is prepared to collect bubbles in the water passage ahead of the test section. The bubble collecting section should provide enough buoyancy effect to the bubbles for proper bubble collecting. However, rather high-speed oncoming flow produces non-uniform velocity distribution and deteriorates buoyancy effect in the bubble collecting section. In the present study, the bubble collecting space and three porous plates are designed and analyzed through numerical methods, and the bubble collecting function is experimentally validated by 1/10-scaled model in terms of the formation of uniformly low velocity distribution in the bubble collecting section.
The application analysis of bubble pump on the domestic solar water heater system is presented. The system investigated in this study is a passive device, self pumping and self regulating. It was test to use the bubble pump on solar water heater system. The test experiment has been taken on the existed vacuum tube about the efficiency, working fluid temperature and pressure and circulated power. In order to check the working temperature and working pressure effectively, the bubble pump was test separated from the solar water heater. The equipment consists of the bubble pump, heater and heat exchanger. The main structure of bubble pump was design depend on the character of two phase flow. The complete system was instrumented to measure pressures, temperatures and their relationship with the solar radiation intensity. The theory analysis of design bubble pump has been given and the experiment result analysis has been included in the paper.
The application analysis of bubble pump on the domestic solar water heater system is presented. The system investigated in this study is a passive device, self pumping and self regulating. It was test to use the bubble pump on solar water heater system. The test experiment has been taken on the existed vacuum tube about the efficiency, working fluid temperature and pressure and circulated power. In order to check the working temperature and working pressure effectively, the bubble pump was test separated from the solar water heater. The equipment consists of the bubble pump, heater and heat exchanger. The main structure of bubble pump was design depend on the character of two phase flow. The complete system was instrumented to measure pressures, temperatures and flow-rates at various locations. The theory analysis of design bubble pump has been given and the experiment design has been included in the paper.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제13권1호
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pp.566-574
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2021
The process of cavitation involves generation, growth, coalescence, and collapse of small bubbles and is tremendously influenced by bubble-bubble interactions. To understand these interactions, a new cavitation model based on the transport equation is proposed herein. The modified Rayleigh-Plesset equation is analyzed to determine the bubble growth rate by assuming equal-sized spherical bubble clouds. The source term in the transport equation is then derived according to the bubble growth rate with the bubble-bubble interaction. The proposed model is validated by various test simulations, including microscopic bubble cloud evolution as well as macroscopical two- and three-dimensional cavitating flows. Compared with previous models, namely the Kunz and Zwart cavitation models, the newly proposed model does not require adjustable parameters and generally results in better predictions both microscopic and macroscopical cases. This model is more physical.
The volume of fluid (VOF) model of FLUENT and the lattice Boltzmann method (LBM) are used to simulate two-phase flows. Both methods are validated for static and dynamic bubble test cases and then compared to experimental results. The VOF method does not reduce the spurious currents of the static droplet test and does not satisfy the Laplace law for small droplets at the acceptable level, as compared with the LBM. For single bubble flows, simulations are executed for various Eotvos numbers, Morton numbers and Reynolds numbers, and the results of both methods agree well with the experiments in the case of low Eotvos numbers. For high Eotvos numbers, the VOF results deviated from the experiments. For multiple bubbles, the bubble flow characteristics are related by the wake of the leading bubble. The coaxial and oblique coalescence of the bubbles are simulated successfully and the subsequent results are presented. In conclusion, the LBM performs better than the VOF method.
Free energy based lattice Boltzmann method (LBM) has been used to simulate the rising bubble flows with large density ratio. LBM with compact discretization is able to reduce the spurious current of the static bubble test and be satisfied with the Laplace law. The terminal rise velocity and shape of the bubbles are dependent on Eotvos number, Morton number and Reynolds number. For single bubble flows, simulations are executed for various Eotvos number, Morton number and Reynolds number, and the results are agreed well with the experiments. For multiple bubbles, the bubble flow characteristics are related by the vortex pattern of the leading bubble. The coalescence of the bubbles are simulated successfully and the subsequent results are presented. The present method is validated for static, dynamic bubble test cases and compared to the numerical, experimental results.
The bubble size distribution is critical information to understand sound propagation and ambient noise in the ocean. To estimate the bubble size distribution in a bubbly water, the sound attenuation has been only in the conventional acoustic bubble sizing method without considering the sound speed variation. However, the effect of the sound speed variation in bubbly water cannot be neglected because of its compressibility variation. The sound attenuation is also affected by the sound speed variation. In this paper, a coherent acoustic bubble sizing inverse technique is introduced as a new bubble sizing technique with considering sound speed variation as well as the sound attenuation. This coherent sizing method is theoretically verified with the bubble distribution functions of single-size, Gaussian, and power-law functions. Its numerical test results with the coherent acoustic bubble sizing method show good agreement with the given bubble distributions.
This study is a research investigation into the properties of bubbles that affect the characteristics of foamed concrete during its production. The study examined the properties of bubbles based on the manufacturing conditions. To investigate these properties, the selected experimental factors included bead size, the length/diameter ratio of the bubble-generating tube, and compressed air. The experimental design used a design of experiments, and the test results were analyzed using analysis of variance. The foaming agent used to generate bubbles was AES (Alcohol Ethoxy Sulfate), and the method employed for bubble manufacture was the pre-foaming method. In the test results, a significant factor affecting the foaming rate of bubbles was the bead size; the highest foaming rate was observed when using 2mm beads. Bead size also primarily influenced the volume change of the aqueous solution, while other factors did not affect the foaming rate and volume change. None of the factors affected the change in bubble size, but compressed air was considered the main factor affecting bubble size and its change. The foaming rate and volume change of the aqueous solution showed a high correlation with each other. Spherical bubbles in the early stage eventually transformed into angular bubbles. Moreover, over time, it was observed that the bubble size increased.
Yeast 발효공정에서 발생되는 가스량을 전자적으로 monitoring 할 수 있는 새로운 기포수 계측 쎈서를 설계, 제작하였다. 본 기포쎈서는 기체를 발생하는 발효공정에 적용할 수 있으며 공정의 상태와 환경에 아무런 변화를 주지 않도록 설계하였다. 그 구조는 가스포집부, 기포형성부, 전자식 기포감지부와 컴퓨터 접속장치로 구성하였다. 기포 계측부는 photo-interrupter카 counter IC 등을 사용하였다. 제작된 쎈서와 컴퓨터 시스템은 효모 배양공정에 활용하여 발효진행과정을 자동적으로 monitoring 하는데 성공하였으며 발효공정에서 발생된 기포수의 값으로 작성된 가스발생량 곡선은 효모의 생육곡선의 양상과 매우 유사한 모양을 보였으며 배양액의 기질영양원이 달리한 발효공정을 monitering한 결과 기질이용 특성도 정확하게 표현할 수 있었다.
본 연구에서는 매립지역의 지반을 대상으로 구리와 납으로 복합 오염된 지반의 오염원 제거를 위하여, 나노버블을 이용한 컬럼실험을 수행하였으며, 실험결과 바탕으로 나노버블의 정화효율 및 적용된 중금속 오염물 제거에 미치는 영향을 분석하였다. 실험결과, 구리 단일오염물의 경우 세립토 함유량에 관계없이 증류수에 비하여 나노버블이 오염물 제거효과가 높은 것으로 나타났으며, 구리/납 복합오염물의 경우에는 나노버블이 구리보다 납의 제거에 큰 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 또한 실험결과를 바탕으로 나노버블 이동경로로 활용되는 지반의 간극비에 기인한 흐름경로 및 투수성 등과 같은 공학적 특성이 오염물 제거효과에 큰 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 본 연구를 바탕으로 나노버블은 복합오염지반에서 농도에 기인한 우선제거 대상 오염물에 적합한 세정제로의 적용이 가능할 것으로 판단되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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