International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.5
no.2
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pp.60-64
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2012
The helical flow regime was investigated by using DPIV when the rotating Reynolds number is small. The wall slits were azimuthally located along the inner wall of outer cylinder and the slits number of each model was 9 and 18, another plain wall model was also studied for comparison purpose. The helical vortex flow regime can be observed in all the three models. The negative temperature gradients determine the direction of the rotation and movement of the helical vortex. But the helical wavy vortex flow can only be found in the plane and 9-slit models. And the result showed that the existence of slit wall accelerated the transition process.
This paper explains how to correctly measure the drag coefficient of a circular cylinder in wind tunnels with large blockage ratios and for the sub-critical to the super-critical flow regimes. When dealing with large blockage ratios, the drag has to be corrected for wall constraints. Different formulations for correcting blockage effect are compared for each flow regime based on drag measurements of smooth circular cylinders performed in a wind tunnel for three different blockage ratios. None of the correction model known in the literature is valid for all the flow regimes. To optimize the correction and reduce the scatter of the results, different correction models should be combined depending on the flow regime. In the sub-critical regime, the best results are obtained using Allen and Vincenti's formula or Maskell's theory with ${\varepsilon}$=0.96. In the super-critical regime, one should prefer using Glauert's formula with G=0.6 or the model of Modi and El-Sherbiny. The change in the formulations appears at the flow transition with a variation of the wake pattern when passing from sub-critical to super-critical flow regimes. This parameter being not considered in the known blockage corrections, these theories are not valid for all the flow regimes.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.31
no.8
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pp.702-710
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2007
Direct numerical simulation (DNS) is performed to investigate suppressed wake transition and occurrence of lock-on in the wake of a circular cylinder disturbed by sinusoidal perturbation at the Reynolds number of 220 (A-mode instability regime). The sinusoidal perturbation, of which the frequency is near twice the natural shedding frequency, is superimposed on the free stream velocity. It is shown that the wake transition behind the circular cylinder can be suppressed due to the perturbation of the free stream velocity. This change causes a jump in the Strouhal number from the value corresponding to A-mode instability regime to the value corresponding to retarded wake transition regime (extrapolated from laminar shedding regime) in the Strouhal-Reynolds number relationship. As a result, vortex shedding frequency is locked on the perturbation frequency depending not on the natural shedding frequency but on the modified shedding frequency.
This experimental study concerns the characteristics of a transitional flow in a concentric annulus with a diameter ratio of 0.52, whose outer cylinder is stationary and inner one rotating. The pressure losses and skin-friction coefficients have been measured for the fully developed flow of a 0.2 % aqueous solution of sodium carbomethyl cellulose (CMC) at a inner cylinder rotational speed of $0{\sim}600$ rpm. The transitional flow has been examined by the measurement of pressure losses, to reveal the relation of the Reynolds numbers with the skin-friction coefficients, in the laminar and transitional flow regimes. The occurrence of transition has been checked by the gradient change of pressure losses and skin-friction coefficient with respect to the Reynolds numbers. The increasing rate of skin-friction coefficient due to the rotation is uniform for laminar flow regime, whereas it is suddenly reduced for transitional flow regime and, then, it is gradually declined for turbulent flow regime. Consequently, the critical(axial-flow) Reynolds number decrease as the rotational speed increases. Thus, the rotation of inner cylinder promotes the early occurrence of transition due to the onset of taylor vortices.
The existing flow regime map on mixed convection in vertical cylinders was investigated through an analysis of original literatures and its re-formation. The original literatures related to the existing map were reviewed. Using the investigated data and heat transfer correlations, the map was redrawn independently, and compared with the existing map. The redrawn map showed that mixed convection regime was not curved lines but straight lines and the transition regime was unable to be reproduced. Unlike the existing map with a little data, there are lots of data in the redrawn map. The reviews revealed that the existing map used the data selectively among the experimental and theoretical results, and a detailed description for lines forming mixed convection and transition regime was not provided. While considerable studies on mixed convection have been performed since that of Metais and Eckert, the existing map has still been used as the best method to distinguish natural, forced and mixed convection regime.
To ascertain the characteristics of pool sloshing behavior that might be encountered during a core disruptive accident of sodium-cooled fast reactors, in our earlier work several series of experiments were conducted under various scenarios including the condition with mono-sized solid particles. It is found that under the particle-bed condition, three typical flow regimes (namely the bubble-impulsion dominant regime, the transitional regime and the bed-inertia dominant regime) could be identified and a flow-regime model (base model) has been even successfully established to estimate the regime transition. In this study, aimed to further understand this behavior at more realistic particle-bed conditions, a series of simulated experiments is newly carried out using mixed-size particles. Through analyses, it is verified that for present scenario, by applying the area mean diameter, our previously-developed base model can provide the most appropriate predictive results among the various effective diameters. To predict the regime transition with a form of extension scheme, a correction factor which is based on the volume-mean diameter and the degree of convergence in particle-size distribution is suggested and validated. The conducted analyses in this work also indicate that under certain conditions, the potential separation between different particle components might exist during the sloshing process.
Counter-current two-phase flows of air- water in narrow rectangular channels with offset strip fins have been experimentally investigated in a 760 mm long and 100 mm wide test section with 3.0 and 5.0 mm gap widths. The two-phase flow regime, channel-average void fractions and two-phase pressure gradients were studied. Flow regime transition occurred at lower superficial velocities of air than in the channels without fins. In the bubbly and slug flow regimes, elongated bubbles rose along the subchannel formed by fins without lateral movement. The critical void fraction for the bubbly-to-slug transition was about 0.14 for the 3 mm gap channel and 0.2 for the 5 mm gap channel. respectively. Channel-average void fractions in the channels with fins were almost the same as those in the channels without fins. Void fractions increased as the gap width increased, especially at high superficial velocity of air. The presence of fins enhanced the two-phase distribution parameter significantly in the slug flow, where the effect of gap width was almost negligible. Superficial velocity of air dominated the two-phase pressure gradients. Liquid superficial velocity and channel gap width has only a minor effect on the pressure gradients.
This paper aims at presenting the state of the art, the recent progress, and the perspective for the future, in the modelling of two-phase flow in the horizontal legs of a PWR. All phenomena relevant for safety analysis are listed first. The selection of the modelling approach for system codes is then discussed, including the number of fluids or fields, the space and time resolution, and the use of flow regime maps. The classical two-fluid six-equation one-pressure model as it is implemented in the CATHARE code is then presented and its properties are described. It is shown that the axial effects of gravity forces may be correctly taken into account even in the case of change of the cross section area or of the pipe orientation. It is also shown that it can predict both fluvial and torrential flow with a possible hydraulic jump. Since phase stratification plays a dominant role, the Kelvin-Helmholtz instability and the stability of bubbly flow regime are discussed. A transition criterion based on a stability analysis of shallow water waves may be used to predict the Kelvin-Helmholtz instability. Recent experimental data obtained in the METERO test facility are analysed to model the transition from a bubbly to stratified flow regime. Finally, perspectives for further improvement of the modelling are drawn including dynamic modelling of turbulence and interfacial area and multi-field models.
Park, Won Ki;Kim, Taehoon;Do, Kyu Hyung;Han, Yong-Shik;Choi, Byung-Il
Journal of the Korean Society of Safety
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v.33
no.1
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pp.7-15
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2018
The friction factors according to the flow regimes in helical coil tubes depend on the coil diameter, the tube diameter, and the coil pitch. In previous studies, correlations for the laminar flow regime in helical coil tubes have been proposed. However, studies on the transition flow regime and the turbulent flow regime are insufficient and further researches are necessary. In this study, characteristics of the friction factors for the laminar, transition and turbulent flow regimes in helical coil tubes were experimentally investigated. The helical coil tubes used in the experiments were made of copper. The curvature ratios of the helical coil tubes, which means the ratio of helical coil diameter to inner diameter of the helical coil tube are 24.5 and 90.9. Experiments were carried out in the range of $529{\leq}Re{\leq}39,406$ to observe the flows from the laminar to the turbulent regime. The friction factors were obtained by measuring the differential pressures according to the flow rates in the helical coil tubes while varying the curvature ratios of the helical coil tubes. Experimental data show that the friction factors for the helical coil tube with 24.5 in the curvature ratio of the helical coil tube were larger than those in the straight tube in all flow regimes. As the curvature ratio of the helical coil tube increases, the friction factor in turbulent flow regime tends to be equal to that of the straight tube. In addition, it was confirmed that the transition flow regimes in the helical coil tubes were much wider than those in the straight tube, also the critical Reynolds numbers were larger than those in the straight tube. The results obtained in this experimental study can be used as basic data for studies on the water hammer phenomenon in helical coil tubes.
Lee, Ba-Ro;Jang, Young-Jun;Ko, Min-Seok;Lee, Bo-An;Lee, Yeon-Gun;Kim, Sin
Journal of Energy Engineering
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v.22
no.4
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pp.362-369
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2013
Two-phase flow is frequently observed in many industries such as nuclear power plants and oil transportation. Two-phase flow regime depends on the flow rates, the fluid properties and the structure of flow channels. Since the identification of the flow regime is of great importance in the system design and the safety analysis, a number of theoretical and experimental investigations have been performed. This paper presents a basic research on the characteristics of each flow regime and transition boundary in the two-phase flows. The flow regime of the upward air-water flow in the vertical tube, 30 mm in the inner diameter, is distinguished by using the high-speed camera and the Wire-mesh sensor(WMS). The identified experimental data are compared with the flow regime maps proposed by Taitel et al, Mishima and Ishii. Even though there is slight difference in the transition boundary, the experimental data show general agreement with these flow regime maps.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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