The turbulent flow with wake, reattachment and recirculation is a very important problem that is related to vehicle dynamics and aerodynamics. The Smagorinsky Model (SM), the Dynamics Subgrid Scale Model (DSM), and the Lagrangian Dynamic Subgrid Scale Model (LDSM) are used to predict the three-dimensional flow field around a bluff body model. The Reynolds number used is 45,000 based on the bulk velocity and the height of the bluff body. The fully developed turbulent flow, which is generated by the driver part, is used for the inlet boundary condition. The Convective boundary condition is imposed on the outlet boundary condition, and the Spalding wall function is used for the wall boundary condition. We compare the results of each model with the results of the PIV measurement. First of all, the LES predicts flow behavior better than the k-$\xi$ turbulence model. When ew compare various LES models, the DSM and the LDSM agree with the PIV experimental data better than the SM in the complex flow, with the separation and the reattachment at the upper front part of th bluff body. But in the rear part of the bluff body, the SM agrees with the PIV experimental results better than them. In this case, the SM predicts overall flow behavior better than the DSM nd the LDSM.
An experimental study is conducted to investigate the effects of duct corrugation angle on heat/mass transfer characteristics in wavy ducts of a primary surface heat exchanger application. Local heat/mass transfer coefficients on the wavy duct sidewalls are determined by using a naphthalene sublimation technique. The corrugation angles(${\alpha}$) of the wavy ducts are 145$^{\circ}$, 130$^{\circ}$, 115$^{\circ}$ and 100$^{\circ}$. And the Reynolds numbers based on the duct hydraulic diameter vary from 300 to 3,000. The results show that at the low Re(Re $\leq$1000), the secondary vortices called Taylor-Gortler vortices perpendicular to the main flow direction are generated due to effect of duct curvature. By these secondary vortices, high heat/mass transfer regions are formed on both pressure-side and suction-side walls. At the high Re(Re $\geq$ 1000), these secondary flows are vanished with helping flow transition to turbulent flow and the regions which show high heat/mass coefficients by flow reattachment are formed on suction side. As corrugation angle decreases, the local peak Sh induced by Taylor-Gortler vortices increase at Re $\leq$1000. At high Re(Re $\geq$ 1000), by the existence of different kind of secondary flows called Dean vortices, non-uniform Sh distribution appears along spanwise direction at the narrow corrugation angle (${\alpha}$=100$^{\circ}$). Average Sh also increase by the enhanced effect of secondary vortices and flow reattachment. More pumping power (pressure loss) is required with the smaller corrugation angle due to the enhancement of flow instability.
To investigate the non-Gaussian feature of fluctuating wind pressures on rectangular high-rise buildings, wind tunnel tests were conducted on scale models with side ratios ranging from 1/9~9 in an open exposure for various wind directions. The high-order statistical moments, time histories, probability density distributions, and peak factors of pressure fluctuations are analyzed. The mixed normal-Weibull distribution, Gumbel-Weibull distribution, and lognormal-Weibull distribution are adopted to fit the probability density distribution of different non-Gaussian wind pressures. Zones of Gaussian and non-Gaussian are classified for rectangular buildings with various side ratios. The results indicate that on the side wall, the non-Gaussian wind pressures are related to the distance from the leading edge. Apart from the non-Gaussianity in the separated flow regions noted by some literature, wind pressures behind the area where reattachment happens present non-Gaussian nature as well. There is a new probability density distribution type of non-Gaussian wind pressure which has both long positive and negative tail found behind the reattachment regions. The correlation coefficient of wind pressures is proved to reflect the non-Gaussianity and a new method to estimate the mean reattachment length of rectangular high-rise building side wall is proposed by evaluating the correlation coefficient. For rectangular high-rise buildings, the mean reattachment length calculated by the correlation coefficient method along the height changes in a parabolic shape. Distributions of Gaussian and non-Gaussian wind pressures vary with side ratios. It is inappropriate to estimate the extreme loads of wind pressures using a fixed peak factor. The trend of the peak factor with side ratios on different walls is given.
In this study, flow in a porous medium is analyzed using a computer-extended perturbation series solution. The flow is modelled as a creeping flow in a periodically constricted channel. The channel walls have a sinusoidally varying width and the flow is analyzed in terms of its vorticity and stream functions in the Stokes flow regime. The perturbation series in terms of a small parameter, average width to length ratio, is extended with a computer resulting in purely asymptotic series and Pade summation is used to obtain final results. Resulting flow shows flow separations in the widening section and immobile zones in the widest section of the flow regime with reattachment in the narrowing section. Analysis of the flow separation phenomena resulted in a correlation between the two geometric parameters of the channel walls to predict the onset of flow separation in the Stokes flow regime.
Four turbulent $k-{\varepsilon}$ models (i.e., standard model, modified models with streamline curvature modification and/or preferential dissipation modification) are applied in order to analyze the turbulent flow of wall-attaching offset jet. For numerical convergence, this paper develops a method of slowly increasing the convective effect induced by skew-velocity in skew-upwind scheme (hereafter called Partial Skewupwind Scheme). Even though the method was simple, it was efficient in view of convergent speed, computer memory storage, programming, etc. The numerical results of all models show good prediction in first order calculations (i.e., reattachment length, mean velocity, pressure), while they show some deviations in ·second order (i.e., kinetic energy and its dissipation rate). Like the previous results obtained by upwind scheme, the streamline curvature modification results in better prediction, while the preferential dissipation modification does not.
후방계단(backward facting step) 주위의 난류 유동 특성을 수치 해석을 통해 파악하고자 하였다. 지배방정식은 2차 정도의 유한 차분 기법으로 이산화하였으며 비교차격자계를 사용하여 양해법으로 계산하였다. 난류 모형으로는 이층 모형(two-layer)을 사용하였고 압력 Poisson 방정식을 이용하여 압력과 속도를 연성 시켰다. Re=44,000인 경우에 대해 계산 결과로 부터 후방 계단 뒤의 속도 벡터, 유선, 압력 및 속도 분포, 재부착 길이(reattachment length)등의 실험치와 비교하였다. 본 계산에 사용한 수치 해석 기법은 박리등이 포함된 복잡한 난류 유동 현상을 잘 재현할 수 있음을 확인할 수 있었다.
사각관로의 축대칭 공동부내의 흐름에 대하이 실험적으로 연구를 하였다. 공동부의 측벽과 대향벽에서 압력과 전달계수를 측정하였다. 공동부의 길이는 80mm에서 ${\infty}$로 변화시켰을때 재부착점을 지나서 공동부의 길이를 증가시킨 경우 열전달계수는 감소하였고, 재부착점 근방에서 평균 열전달계수가 최대치가 됨을 얻었다.
Algebraic Reynolds Stress (ARS) model is applied in order to analyze the turbulent flow of wall-attaching offset jet and to evaluate the model's predictability. The applied numerical schemes are upwind scheme and skew-upwind scheme. The numerical results show good prediction in first order calculations (i.e., reattachment length, mean velocity, pressure), while they show slight deviations in second order (i.e., kinetic energy and turbulence intensity). By comparison with the previous results using $k-{\varepsilon}$ model, ARS model predicts better than the standard $k-{\varepsilon}$ model, however, predicts slightly worse than the $k-{\varepsilon}$ model including the streamline curvature modification. Additionally this study can reconfirm that skew-upwind scheme has approximately 25% improved predictability than upwind scheme.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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