Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.26
no.11
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pp.1542-1551
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2002
The present study investigates the convective heat/mass transfer characteristics and pressure drop inside the rib-roughened cooling passage of gas turbine blades. The internal cooling passage is simulated using a square duct with h- and V-shaped rectangular ribs which have a 60。attack angle. A naphthalene sublimation technique is employed to determine the detailed local heat/mass transfer coefficients using the heat and mass transfer analogy. The ribs disturb the main flow resulting in the recirculation and secondary flows near the ribbed wail. The secondary flow patterns and the local heat transfer in the duct are changed significantly according to the rib orientation. A square duct with ∧ - and V-shaped ribs have two pairs of secondary flow due to the rib arrangement. Therefore, the average heat/mass transfer coefficients and pressure drop of ∧ - and V-shaped ribs are higher than those of the continuous ribs with 90$^{\circ}$ and 60$^{\circ}$attack angles. The ∧-shaped ribs have higher heat/mass transfer coefficients than the V-shaped ribs, and the uniformity of heat/mass transfer coefficient are increased with the discrete ribs due to the flow leakage and acceleration near the surface.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.14
no.2
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pp.175-183
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2002
Flow Condensation heat transfer coefficients (HTCs) of Rl2, R22, R32, Rl23, Rl25, R134a, R142b were measured experimentally on a horizontal plain tube. The experi- mental apparatus was composed of three main parts; a refrigerant loop, a water loop and a water-glycol loop. The test section in a refrigerant loop was made of a copper tube of 8.8 mm inner diameter and 1000 mm length respectively. The refrigerant was cooled by passing cold water through an annulus surrounding the test section. All tests were performed at a filed refrigerant saturation temperature of 4$0^{\circ}C$ with mass fluxes of 100, 200, 300 kg/$m^2$s. The experimental result showed that flow condensation HTCs increase as the quality, mass flux, and latent heat of condensation increase. At the same mass flux, the HTCs of R32 and R142b were higher than those of R22 by 35~45% and 7~14% respectively while HTCs of R134a and Rl23 were similar to those of R22. On the other hand, HTCs of Rl25 and Rl2 were lower than those of R22 by 28 ~30% and 15 ~25% respectively Finally, a new correlation for flow condensation HTCs was developed by modifying Dobson and Chato's correlation with the latent heat of condensation considered. The correlaton showed an average deviation of 13.1% for all pure fluids data indicating an excellent agreement.
In this study, the performances of various turbulence closure models are evaluated in the calculation of a transonic flow over axisymmetric bump. k-$\varepsilon$, explicit algebraic stress, and two Reynolds stress models, i.e., GL model proposed by Gibson & Launder and SSG model proposed by Speziale, Sarkar and Gatski, are chosen as turbulence closure models. SSG Reynolds stress model gives best predictions for pressure coefficients and the location of shock. The results with GL model also show quite accurate prediction of pressure coefficients down-stream of shock wave. However, in the predictions of mean velocities and turbulent stresses, the results are not so satisfactory as in the prediction of pressure coefficients.
The structural analysis of a reactor coolant pump(RCP) of a nuclear power plant is very important for the safety assessment of the plant. Accurate boundary conditions for the heat transfer coefficient are required for reliable thermal stress analysis of the pump casing, especially in transient operations of the pump since the coolant properties are largely dependent on operational conditions. In the present study, a 3D mixed flow type coolant pump was modeled from the RCP drawings and analyzed in the steady state and number of transient flow conditions by using a commercial code STAR-CD. From the result of the computation, it is seem that the average heat transfer coefficients for the cases considered are found to be the suggested values of the manufacturer, Westinghouse Energy System. The unevenness in local heat transfer coefficients, however, is found to be considerable so that the use of average heat transfer coefficients in all boundaries might not give reliable thermal stresses.
Water heat transfer experiments were carried out in a uniformly heated annulus with a wide range of pressure conditions. The local heat transfer coefficients for saturated water (low boiling have been measured just before the occurrence of the critical heat flux (CHF) along the length of the heated section. The trends of the measured heat transfer coefficients were quite different from the conventional understanding for the heat transfer of saturated flow boiling. This discrepancy was explained from the nucleate boiling in the liquid film of annular flow under high heat flux conditions. The well-known correlations were compared with the measured heat transfer coefficients. The Shah and Kandlikar correlations gave better prediction than the Chen correlation. However, the modified Chen correlation proposed in the present work showed the best agreement with the present data among correlations examined .
In general, manholes installed as urban drainage facilities are a variety forms such as straight path manholes, 90 degree bend manhole, three-way combining manhole, and four-way combining manhole. In particular, the surcharged flow at a four-way manholes installed in the downstream of urban sewer system is the main cause of the urban inundation caused by the energy loss. Therefore, it is necessary to analyze the flow characteristics and estimate the head loss coefficients at surcharged four-way combining manholes. The hydraulic experimental apparatus which can change the manhole shapes (square, circle) and flow ratios were installed to estimate the head loss coefficients. In the experiments, two inflows ($Q_m$, $Q_{lat}$) were varied from 0 to $4.8{\ell}/sec$ and 24 combinations were tested in total. The flow ratios $Q_{lat}/Q_{out}$ were varied from 0 to 1 for a total flow $Q_{out}$ ($Q_{out}=Q_m+2Q_{lat}$) of 2, 3, 4, and $4.8{\ell}/sec$, respectively. The variation of head losses were strongly influenced by the lateral inflow because the head loss coefficient increases as the flow ratios $Q_{lat}/Q_{out}$ increases. It was estimated head loss coefficients of the circular manhole is slightly lower than those of the square manhole. However, there was no significant difference of head loss as discharges change. The range of head loss coefficients at four-way combining manhole according to the change of the lateral inflow ratio was estimated to be 0.4 to 0.8. Also, the relation equations between the head loss coefficients (K) and the lateral inflow ratios ($Q_{lat}/Q_{out}$) were suggested in this paper.
This paper presents three-dimensional flow analysis for a mixed-flow pump which consists of a rotor and a stator. Reynolds-averaged Navier-Stokes equations with shear stress transport turbulence model are discretized by finite volume approximations and solved by the commercial CFD code CFX 11.0. Structured grid system is constructed in the computational domain, which has O-type grids near the blade surfaces and H-type grids in other regions. Validation of the numerical results was performed with experimental data for head coefficients and hydraulic efficiencies at different flow coefficients. This paper shows that the pump characteristics can be predicted effectively by numerical analysis.
The unsteady-state, incompressible and three-dimensional large eddy simulation(LES) was carried out to analyze the structure of turbulent flow fields according to the operating loads of three-dimensional small-size axial fan(SSAF). LES shows the best prediction performance in comparison with any other Reynolds averaged Navier-Stokes(RANS) method because static pressure coefficients analysed by LES show a little bit larger than measurements including all flow coefficients. Also, it can be known that the wake of SSAF is divided into from axial flow to radial flow before and behind stall region according to the increase of static pressure through LES analysis.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.11
no.5
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pp.579-587
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1999
The flow distribution characteristics in a complex duct system have been investigated in this paper by three means, namely experimental measurement, numerical simulation and the Extended T-method analysis. While the exit flow rates predicted by the three-dimensional CFD calculation and those given by the experiment show a close agreement, the results from the one-dimensional Extended T-method are found to differ from the experiment by -22.2% to 26.3% for the various exits. These discrepancies may be attributed to the underlying limitation concerning the fitting loss coefficients, which assume that the flow in front of the fittings is fully developed. It is proposed that, in order to analyse the three-dimensional flow distributions in a complex duct system by one-dimensional analysis such as the Extended T-method, further Improvements to the fitting loss coefficients should be made.
This experimental study concerns the characteristics of vortex flow in a concentric annulus with a diameter ratio of 0.52, whose outer cylinder is stationary and inner one is rotating. Pressure losses and skin friction coefficients have been measured for fully developed flows of water and of 0.4% aqueous solution of sodium carboxymethyl cellulose (CMC), respectively, when the inner cylinder rotates at the speed of 0~600 rpm. Also, the visualization of vortex flows has been performed to observe the unstable waves. The results of present study reveal the relation of the bulk flow Reynolds number Re and Rossby number Ro with respect to the skin friction coefficients. In somehow, they show the existence of flow instability mechanism. The effect of rotation on the skin friction coefficient is significantly dependent on the flow regime. The change of skin friction coefficient corresponding to the variation of rotating speed is large for the laminar flow regime, whereas it becomes smaller as Re increases for the transitional flow regime and. then, it gradually approach to zero for the turbulent flow regime. Consequently, the critical (bulk flow) Reynolds number Re$\_$c/ decreases as the rotational speed increases. Thus, the rotation of the inner cylinder promotes the onset of transition due to the excitation of Taylor vortices.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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