Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.38
no.9
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pp.731-737
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2014
A vortex chamber is a simple device that separates compressed gas into a high-temperature stream and a low-temperature stream. It is increasing in popularity as a next-generation heat exchanger, but the flow physics associated with it is not yet well understood. In the present study, both experimental and numerical analyses were performed to investigate the temperature separation phenomenon inside the vortex chamber. Static pressures and temperatures were measured using high-sensitivity pressure transducers and thermocouples, respectively. Computational fluid dynamics was applied to simulate 3D unsteady compressible flows. The simulation results showed that the temperature separation is strongly dependent on the diameter of the vortex chamber and the supply pressure at the inlet ports, where the latter is closely related to the viscous work. The previous concept of a pressure gradient wave may not be a reasoning for temperature separation phenomenon inside the vortex chamber.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.41
no.9
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pp.605-613
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2017
Recently, efficient heat dissipation has become necessary because of the miniaturization of devices, and research on boiling on micro-channels has attracted attention. However, in the case of micro-channels, the friction coefficient and heat transfer characteristics are different from those in macro-channels. This leads to large errors in the micro scale results, when compared to correlations derived from the macro scale. In addition, due to the complexity of the mechanism, the boiling phenomenon in micro-channels cannot be approached only by experimental and theoretical methods. Therefore, numerical methods should be utilized as well, to supplement these methods. However, most numerical studies have been conducted on macro-channels. In this study, we applied the lattice Boltzmann method, proposed as an alternative numerical tool to simulate the boiling phenomenon in the micro-channel, and predicted the bubble growth process in the channel.
Kim, Dong Wook;Kim, Tae Ho;Yoon, Young Bin;Kim, Heuy Dong
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.41
no.9
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pp.615-622
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2017
A normal shock wave is initially formed in the shock tube that migrates towards the closed end of the tube, which, in turn, leads to the reflection of shock. Due to the interaction of the reflected shock with the boundary layer, bifurcation of the shock wave takes place. A shock train will be generated after the bifurcated shock wave approaches the contact surface. Until now, only a few studies have been conducted to investigate this shock train phenomenon inside the shock tube. For the present study, a CFD analysis has been performed on a two dimensional axisymmetric model of a shock tube using unsteady, compressible Navier-Stokes equations. In order to investigate the detailed characteristics of the shock train phenomenon, quantitative studies have been performed by varying shock tube length, diameter under fixed diaphragm, and pressure ratio inside a shock tube.
In this paper, the unsteady incompressible Navier-Stokes equations coupled with energy equation were solved to find out the optimal location of electrical heat trace for anti-freeze of water inside the pipe for fire protection. Since the conduction equation of pipe was coupled with the natural convection of water, the analysis of conjugate heat transfer was conducted. A commercial code (ANSYS-FLUENT) based on SIMPLE-type algorithm was used for investigating the unsteady flows and temperature distributions in water region. From the numerical experiments, the isotherms and the vector fields in water region were obtained. Furthermore, it was found that the lowest part of the pipe cross-section was an optimal position of electrical heat trace assuming the constant thermal expansion coefficient of water since the minimum temperature of the water with the position is higher than those with the other positions.
In this paper, a numerical experiment was conducted to find out the optimal location of electrical heat trace for anti-freeze of water inside the CPVC pipe for fire protection. The unsteady incompressible Navier-Stokes equations coupled with energy equation were solved. Since the conduction equation of pipe was coupled with the natural convection of water, the analysis of conjugate heat transfer was conducted. A commercial code (ANSYS-FLUENT) based on SIMPLE-type algorithm was used for investigating the unsteady flows and temperature distributions in water region. From the present numerical experiment, it has been found that the vector field of water inside the PVC pipe is opposite to the case of steel because of the huge difference of material properties of the two pipes. Furthermore, it was found that the lowest part of the pipe was an optimal position for electrical heat trace since the minimum water temperature of the case was higher than those of the other cases.
The optimal design of an air curtain nozzle installed at exits, such as fire doors, was determined in order to block the flow of smoke into safe zones. Smoke is the greatest cause of loss of life during the fire. To block the flow of smoke, the airflow must be expelled uniformly without eccentricity from the slits in the air curtain nozzle installed on the upper part of the opening. In order to accomplish this, factors such as air inflow volume, shape of the internal slits, and thickness of the external slits were considered as variables in this study, and a numerical analysis was performed under various conditions. This led to the selection of a final shape which led to the finalization of a design shape. The final shape was manufactured as a prototype and the results were compared and verified with the results of the numerical analysis. The relative error of the numerical analysis results was less than 1%, and the average speed of all the slits was tested, exhibiting a highly consistent tendency.
Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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v.50
no.1
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pp.39-47
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2008
Most of the broiler houses in Korea have experienced problems on controlling the environmental conditions such as suitability, stability and uniformity of rearing condition inside the broiler house. It is very critical which if not properly controlled, would cause serious stress on the chickens. It is therefore urgent to develop optimum designs of naturally ventilated broiler house which is appropriate to the four seasons of Korea. Field experiment for this matter is very difficult to conduct due to the unpredictable and uncontrollable weather condition. In this study, the heating load of a naturally ventilated broiler house was calculated using TRANSYS 15 BES program while internal climate and thermal condition were computed using Fluent 6.2. The computed resulted of the conventional ventilation system (A) and upgraded ventilation system (B) (Seo et al, 2007) were compared with each other for cold season. The results of the Building Energy Simulation(BES) indicated that the system B, the upgraded ventilation system made 8% lower total heating load and 47% lower at only the broiler zone compared to the conventional broiler house. Considering the entire broiler house, the existence of middle ceiling made the heating energy 11% lower required than without middle ceiling. Accordingly, the system B with middle ceiling was found to save heating energy by 20% in average. This study showed that the BES program can be a very powerful to effectively compute the energy loads of agricultural building while the energy load is very close related to ventilation efficiency.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.29
no.4
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pp.7-17
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1992
Developments in the emerging field of Computational Fluid Dynamics(CFD), which is made possible by the supercomputer technologies, introduce a new problem of analysing the massive amount of output produced. This problem is common to fields of computational science and engineering. Scientific visualization is to solve this problem by applying advanced technologies of computer graphics. Methods of scientific visualization are studded to visualize calculated flow fields. Different methods of scientific visualization has been surveyed, analysed and compared to select one method, iso-surface. Methods of constructing iso-surfaces from a 3-D data set have been studied. A new algorithm for constructing iso-surfaces has been developed. The algorithm can be classified as one of surface tiling methods. To develope a portable visualization system the international standard PHIGS PLUS and its implementation on X-Window system, PEX, have been selected as the development environment. A prototype of visualization system has been developed. The developed visualization system has been tried to visualize several well-known flow fields.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.48
no.3
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pp.222-232
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2011
This article examines the scale effect of the flow characteristics, resistance and propulsion performance on a 317k VLCC. The turbulent flows around a ship in both towing and self-propulsion conditions are analyzed by solving the Reynolds-averaged Navier-Stokes equation together with the application of Reynolds stress turbulence model. The computations are carried out in both model- and full-scale. A double-body model is applied for the treatment of free surface. An asymmetric body-force propeller is used. The speed performances including resistance and propulsion factors are obtained from two kinds of methods. One is to analyze the computational results in model scale through the revised ITTC' 78 method. The other is directly to analyze the computational results in full scale. Based on the computational predictions, scale effects of the resistance and the self-propulsion factors including form factor, thrust deduction fraction, effective wake fraction and various efficiencies are investigated. Scale effects of the streamline pattern, hull pressure and local flow characteristics including x-constant sections, propeller and center plane, and transom region are also investigated. This study presents a useful tool to hull-form and propeller designers, and towing-tank experimenters to take the scale effect into consideration.
In this study, the observation environment of surface wind at an automatic weather station (AWS 288) located at Naei-dong, Mirang-si was analyzed using a computational fluid dynamics (CFD) model and geographic information system (GIS). The 16 cases with different inflow directions were considered before and after construction of an apartment complex around the AWS 288. For three inflow directions (south-south-westerly, south-south-easterly, and north-north-westerly), flow characteristics around the AWS 288 were investigated in detail, focusing on the changes in wind speed and direction at the AWS location. There was marked difference in wind speed between before and after construction of the apartment complex in the south-south-westerly case. In the south-south-easterly and north-north-westerly cases which were frequently observed at the AWS 288, the construction of the apartment complex had no marked influence on the observation of surface wind.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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