With the development of a living standard, the importance of indoor air conditioning system in all kinds of buildings and vehicles has increased. A lot of researches on energy losses in a duct and various kinds of flow pattern in branches or junctions have been carried out over many years, because the primary object of a duct system used in HVAC is to provide equal flow rate in the interior of each room by minimizing pressure drop. In this study, to get equal flow distribution in each branch, a blockage is applied to the rectangular duct system. The flow analysis for flow distribution of a rectangular duct with two branches was performed by CFD. By using SIMPLE algorithm and finite volume method, flow analysis is performed in the case of 3-D, incompressible, turbulent flow. Also, the standard $k-{\varepsilon}$ model and wall function method were used for analysis of turbulent fluid flow. The distribution diagrams of static pressure, velocity vector, turbulent energy and kinetic energy in accordance with variation of Reynolds number and blockages location in a rectangular duct show that flow distribution at duct outlets is improved by a blockage. In this rectangular duct system, mean velocity and flow rate distribution in two branch outlets are nearly constant regardless of variation of Reynolds number, and a flow pattern of the internal duct has a same tendency as well.
The analysis has been performed on the blockage effect at the propellant flow passage in a liquid rocket engine. This simulates an example of emergency situation where flow passage is partially blocked. The analysis method has been validated by predicting the pump head and flow rate within 1% precision against the measured data of turbopump-gas generator coupled test. When the oxidizer passage is reduced it is predicted that the mixture ratio decreases, the oxidizer pump head increases and the gas generator pressure increases. When the fuel passage is reduced it is predicted that the mixture ratio increases, fuel flow rate decreases and the fuel pump head increases.
The present work analyzed the effect of mixing vane shape on the flow structure and heat transfer downstream of mixing vane in a subchannel of fuel assembly, by obtaining velocity and pressure fields, turbulent intensity, flow-mixing factors, heat transfer coefficient and friction factor using three-dimensional RANS analysis. NJl5, NJ25, NJ35, NJ45, which were designed by the authors, were tested to evaluate the performances in enhancing the heat transfer. Standard $\kappa-\epsilon$ model is used as a turbulence closure model, and, periodic and symmetry conditions are set as boundary conditions. The flow blockage ratio is kept constant, but the twist angle of mixing vane is changed. The results with three turbulence models( $\kappa-\epsilon$, $\kappa-\omega$, RSM) were compared with experimental data.
Three-dimensional structures of a vortical flow field and heat transfer characteristics in a partially blocked 7-pin fuel assembly mock-up of sodium-cooled fast reactor have been investigated through a numerical analysis using a commercial computational fluid dynamics code, ANSYS CFX. The simulation with the SST turbulence model agrees well with the experimental data of outlet and cladding wall temperatures. From the analysis on the limiting streamline at the wall, multi-scale vortexes developed in axial direction were found around the blockage. The vortex core has a high cladding wall temperature, and the attachment line has a low cladding wall temperature. The small-scale vortex structures significantly enhance the convective heat transfer because it increases the turbulent mixing and the turbulence kinetic energy. The large-scale vortex structures supply thermal energy near the heated cladding wall surface. It is expected that control of the vortex structures in the fuel assembly plays a significant role in the convective heat transfer enhancement. Furthermore, the blockage plate and grid spacer increase the pressure drop to about 36% compared to the bare case.
This work developed improved slip factor model and correction method to predict flow through impeller in forward-curved centrifugal fan. Both steady and unsteady three-dimensional CFD analyses were performed to validate the slip factor model and the correction method. The results show that the improved slip factor model presented in this paper could provide more accurate predictions for forward-curved centrifugal impeller than the other slip factor models since the present model takes into account the effect of blade curvature. The correction method is provided to predict mass-averaged absolute circumferential velocity at the exit of impeller by taking account of blockage effects induced by the large-scale backflow near the front plate and flow separation within blade passage. The comparison with CFD results also shows that the improved slip factor model coupled with the present correction method provides accurate predictions for mass-averaged absolute circumferential velocity at the exit of impeller near and above the flow rate of peak total pressure coefficient.
캐비테이션 터널에서 모형선 혹은 부분모형선을 사용하여 3차원 반류분포를 재현시키고자 할 때, 유동조절체를 사용하여 터널 위벽효과(Tunnel wall effect)를 감소시키는 경우가 있다. 유동조절체가 선미후류 유동에 미치는 영향과 터널 위벽효과를 해석하기 위하여 직사각형 단면의 시험부에 설치되어 있는 모형선과 유동조절체 주위 유동을 표면양력판 이론을 사용하여 해석하였다. Sydney Express 모형선 주위 유동에 대한 계산결과에 의하면 선체 표면 압력분포에 미치는 캐비테이션 터널의 위벽효과는 막음비(Blockage)가 5% 이내인 경우에는 무시할 정도이며, 막음비가 20% 이상인 경우에는 상당히 큼을 알 수 있다. 유동조절체를 선미 부근 터널벽에 설치함으로써 선미 유동중 축방향속도가 증가되었으며, 선체표면에서의 압력구배(pressure gradient)는 선미 경계층의 두께가 덜 증가되는 방향으로 변화되었음을 알 수 있었다. 유동조절체를 설치하여 재현된 반류분포는 등속도곡선의 폭이 좁아지기 때문에 추정된 실선반류 분포를 재현하기 위하여 유동조절체를 사용하는 경우가 있다. 표면양력판에 의해 계산된 반류분포는 이상유체 가정을 토대로 계산되었기 때문에 계측된 반류분포와의 차이를 보정하기 위해서는 경계층 계산이나 점성유동계산이 필요하다.
In this work the mixing and flow characteristics of a vane-type static mixer were investigated numerically for the reduction of NOx in the SCR-system of the diesel engines. The mixer was located in the 57 times pipe diameter away from the inlet. The analysis were performed by changing such various parameters as vane shape, angles, blockage ratio and location of the vane. The flow structure through the mixer was characterized by uniformity index and pressure drop. The results show that uniformity index and pressure coefficient are substantially influenced by the vane shape, angle, blockage ratio and position of the vane of the mixer.
원심 펌프내 3차원 유동 특성을 고찰하기 위하여 혼류형 원심펌프의 내부유동특성을 수치적 고찰하였다. 회전차 내의 유동현상에 대한 상세한 해석과 이해는 원심펌프의 주요 요소들에 대한 성능 예측에 있어 매우 중요하다. 회전차 내부의 유동은 3차원 점성효과가 지배적이기 때문에 펌프 성능에 중대한 영향을 준다. 회전차내의 3차원 점성유동은 주 영역인 등엔트로피 유동과 원심력과 Coriolis힘에 의한 경계층의 변화, 벽면의 전단응력, 2차 유동(secondary flow)등의 영향에 의한 비가역 영역으로 구분한다. 저 운동량 영역을 만드는 회진차 내부의 점성 유동은 정체영역(blockage)과 실속(stall)이라는 비가역 영역을 만들게 되는데, 결과적으로 펌프의 성능과 효율저하를 유발시킨다. 특히 Coriolis힘과 원심력은 비가역 영역을 증대시키는 가장 큰 힘이라는 사실을 알았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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