Korea Expressway Corporation established standard of LED lighting fixture in Dec. 2013. To raise compatibility, the standard requires a fixed form and it is applied to street lights and tunnel lights, etc. Because streetlight has different circumstance condition from tunnel light that is down light and exposed to constant wind velocity over height of 8 meters, in case of LED module which has the same shape, characteristic of radiant heat can be different. In this paper, we designed 25 [W] LED Module that is designated by standard of Korea Expressway Corporation and analyzed characteristics of radiant heat about natural convection and forced convection. It is dropped 10.12[$^{\circ}C$] that max temperature is decreased by increasing 20 mm of bended height of heatsink at the condition of natural convection. Radiant heat characteristic of bended height 35 mm became 78.08[$^{\circ}C$] at the condition of natural convection, 55.30[$^{\circ}C$] at the condition of forced convection so that 22.78[$^{\circ}C$] is decreased that is 29.1[%] decrease. Bended height 55mm became 67.96[$^{\circ}C$] at the condition of natural convection, 48.04[$^{\circ}C$] at the condition of forced convection so that 19.92[$^{\circ}C$] is decreased that is 29.3% decrease.
Laminar natural convection heat transfer from a horizontal heat exchanger tube with one infinitely long vertical plate fin has been studied by a finite-difference numerical procedure. In predicting convective heat transfer from a circular tube, the thermal boundary condition at solid fluid interface is usually assumed to be isothermal. However, in reality, the thermal boundary condition is not isothermal, and the tube has the thickness and the conductivity. So the temperature at the interface is not known a priori to the calculation. This problem has the conjugate phenomena which occur between the tube conduction and external natural convection, and between the fin conduction and external natural convection. Numerical results are obtained to determine the effects of the conductivity of solid wall and the thickness of tube wall on heat transfer. It is found that the conduction causes significant influence on the natural convection heat transfer at low K and high ${\delta}$.
이 연구에서는 외기와의 열전달을 나타내는 외기대류계수에 관한 실험을 실시하였다. 외기대류계수에 관한 기존의 모델에서 나타났던 문제점을 해결하기 위해 실험 변수로 풍속외에 양생 조건의 종류(양생포, 양생포+비닐), 외기온도, 비등효과를 선정하였다. 실험 결과를 이용하여 외기대류계수를 산정하고자 열평형 방정식을 이용한 수치해법을 사용하였으며, 이론적인 고찰을 통해 각 양생 조건별로 풍속에 따른 외기대류계수의 변화를 예측할 수 있는 모델식을 제안하였다. 열평형 방정식을 이용한 수치해법에서 초기에 외기대류계수가 과잉평가되는 문제점을 해결하기 위해 비등효과에 의한 증발량을 고려하여 수정 열평형 방정식을 제안하였다. 양생 조건을 고려한 제안된 모델식에 의하면, 모든 경우에 풍속에 따라 외기대류계수가 증가하는 경향을 보였으나 양생 재료의 사용여부나 양생 조건에 따라 다른 양상을 보이는 것을 알 수 있었다. 이러한 양상의 차이는 양생 재료의 열 특성에 의해 결정되는 것으로 외기대류계수는 양생 재료가 없는 경우, 양생포를 사용한 경우, 양생포+비닐을 사용한 경우의 순으로 풍속의 영향을 받는 것으로 나타났다. 제안된 모델식을 이용하면 수화열에 의한 콘크리트 구조물의 온도해석시 보다 정확한 결과를 얻을 수 있을 것으로 사료되며, 향후 이러한 열특성계수에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다.
한국전산유체공학회 2003년도 The Fifth Asian Computational Fluid Dynamics Conference
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pp.286-288
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2003
The physical model considered here is a horizontal layer of fluid heated below and cooled above with a periodic array of evenly spaced square cylinders placed at the center of the layer, whose aspect ratio here varies from unity to six. Periodic boundary condition is employed along the horizontal direction to allow for lateral freedom for the convection cells. Two-dimensional solution for unsteady natural convection is obtained using an accurate and efficient Chebyshev spectral multi-domain methodology for a given Rayleigh numbers of $10^6$
This paper proposes a numerical method based on domain decomposition to find approximate solutions for one-dimensional convection-diffusion equations with Neumann boundary conditions. First, the equations are transformed into convection-diffusion equations with Dirichlet conditions. Second, the author introduces the Prediction/Correction Domain Decomposition (PCDD) method and estimates errors for the interface prediction scheme, interior scheme, and correction scheme using known error estimations. Finally, the author compares the PCDD algorithm with the fully explicit scheme (FES) and the fully implicit scheme (FIS) using three examples. In comparison to FES and FIS, the proposed PCDD algorithm demonstrates good results.
Numerical investigation is made to study the effects of natural convection on the formation of macrosegregation of a Pb-Sn alloy solidification process in a 2-D confined rectangle mold. The governing equations are calculated using previous continuum models with SIMPLE algorithm doring the solidification process. In addition. to track the solid-liquid interface with time variations. the moving boundary condition Is adopted and irregular interface shapes are treated with Boundary-Fitted Coordinate system. As the temperature reduce from the liquidus to the solidus, the liquid concentration of Sn. the lighter constituent, increases. Then the buoyancy-driven flow due to temperature and liquid composition gradients, called thermosolutal convection or double diffusion, occurs in the mushy region and forms the complicated macrosegregation maps. Related to this phnomena, effects on the macrosegregation formation depending on the cooling condition and gravity values are described.
We carried out a laboratory experiment about the thermo-fluidic characteristics of natural convection boundary layer over a vertical heated plate under constant heat flux condition. Particle image velocimetry has been applied to observe the surface convection velocity close to the vertical plate submerged in the water chamber with the condition of Ra = 7 × 109 and Pr = 8.1. The velocity distributions indicate that the distinct stripe-like structures appears in the upstream (earlier transition region) and the distinct negative-positive and Λ(λ)-shaped flow structures in the downstream (mid-transition region). In addition, the temporal variation of spanwise and streamwise velocity is also presented.
A Numerical study on two-dimensional laminar natural convection with and without surface radiation in fully or partially open square cavity was performed. The cavity has one vertical heated wall facing a vertical opening and two horizontal insulated walls. The pressure boundary condition was applied to the opening instead of the velocity boundary condition. The results of this study showed that the increase of partition length decreased the convective and the radiative Nusselt numbers. It was also found that the increase of wall emissivity decreased the convective Nusselt numbers but increased the radiative Nusselt numbers.
Convection Current Circulation System(CCCS) in stratified reservoir controls development of anaerobic condition and algal bloom during summer. In order to increase the CCCS effectiveness, we analyze diverse design parameters to make optimize the flow pattern in reservoir. In this study, we interpret the internal flow with installation and operation condition of CCCS based on CFD in reservoir. Design variables of CCCS is reservoir depth, stratification strength, distance of between CCCS and so on. Since reservoir depth and stratification strength in variables is depending on natural phenomenon, we evaluated current circulation effect by distance of CCCS and proposed the optimal design condition using CFD simulation. Flow and diffusion changes in water body was assessed by temperature and dye test. Changes in water floor temperature at 40m intervals was slowly descending over 37 hours. Dye diffusion simulation at 60m intervals, the radius of the spread between two devices were overlapped after 12 hours.
Unidirectional solidification of $Al-CuAl_2$ eutectic composites was studied under the condition of forced convection by vibration. It has been shown that thermal gradient for solid is different from that for liquid during solidification under force convection by vibration. With increase of vibration, mobility of liquid increases, but decreases with decreasing vibration. The rate of solidification is very high initially, and decreases suddenly. For further solidification, the rate of solidification decrceases slowly, and shows a L-type behavior. The mechanical vibration during solidification effects efficiently on nucleation, and induces a forced convection in liquid. By the forced convection, great thermal gradient of liquid interface between solid and liquid can be obtained. The amount of solute near the interface also decreases as solute distribution is improved by the forced convection.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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