• 제목/요약/키워드: Numerical flow visualization

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발사초기 단계에서 발사체의 마하수, 받음각 및 노즐 효과에 따른 공력특성 연구 (Study on Aerodynamic Characteristics of a Launch Vehicle with Mach Number, Angle of Attack and Nozzle Effect at Initial Stage)

  • 정태건;김성초;최종욱
    • 한국가시화정보학회지
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    • 제17권1호
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    • pp.34-42
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    • 2019
  • Aerodynamic characteristics for a launch vehicle are numerically analyzed with various conditions. The local drag coefficients are high at the nose of the launch vehicle in subsonic region and on the main body in supersonic region because of the induced drag and the wave drag, respectively. The drag coefficients show the similar trend with the angle of attack except zero degree. However, the more the angle of attack increases, the more dependent on the Mach number the lift coefficient is. The body rotation for the flight stability destroys the vortex pair formed above the body opposite to the flight direction, so the flow fields are more or less complicated. The drag coefficient of the launch vehicle at sea level is about three times larger than that at altitude 7.2 km. And the thrust jet at the nozzle causes to reduce the drag coefficient compared with the jetless transonic flight.

단방향 사이클론의 유동 특성에 관한 수치해석적 연구 (Numerical Study on the Flow Characteristics of Uniflow Cyclone)

  • 염정기;짱슈어;신원규
    • 한국가시화정보학회지
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    • 제18권3호
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    • pp.77-83
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    • 2020
  • A uniflow cyclone has simple structure with a single channel in one direction. The one directional particle removal enables the uniflow cyclone to have compact size and low pressure drop. However, it has low collection efficiency compared to conventional cyclones. In this study, the effect of primary geometry on the performance of a uniflow cyclone with swirl vane is numerically investigated for the design of high performance uniflow cyclone. It is found that as the vortex finder diameter is increased, the pressure drop and the collection efficiency are decreased. Also, the same trend is predicted when the vortex finder height is increased. The best collection efficiency is predicted to be obtained when the vortex finder height is equal to the diameter of a cyclone. Reducing the body height by half will increase the pressure drop by 41%. When the body height is decreased, the collection efficiency is first increased and then decreased. The best collection efficiency is obtained when the body height is 4~5 times the cyclone diameter. Overall, the particle collection efficiency is highest when the Dν/D is equal to 0.3. But, the pressure drop is as high as 1592 Pa. Considering both collection efficiency and pressure drop, the best design is when Dν/D, Hν/D, and Hb/D are equal to 0.5, 1, and 5, respectively.

채널유동에서 질량분사에 의한 표면유동의 진동 특성 (Oscillation Characteristics of Turbulent Channel Flow with Wall Blowing)

  • 나양;이창진
    • 한국항공우주학회지
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    • 제37권1호
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    • pp.62-68
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    • 2009
  • 하이브리드 로켓 연소에서 발생하는 산화제 난류 유동과 연료의 기화로 인한 분출유동 사이의 상호 간섭은 매우 복잡하고 특별한 유동 간섭을 일으킨다. 이를 연구하기 위하여 연소반응을 제외하고, 산화제의 난류 유동과 연료 벽면에서의 분출 유동을 모사한 채널 유동에 대한 LES 해석을 수행하였다. 고체추진 로켓의 연소 과정에서 관찰되는 현상과 매우 흡사하게 벽면 근처에서 특정주파수로 진동하는 유동 현상이 존재한다는 것을 확인하였고, 산화제와 분출 유동의 간섭에 기인한 유동의 진동현상은 벽면 근처의 매우 얇은 영역에서만 존재하였다. 큰 길이 스케일의 유동현상을 보여주는 압력 섭동장으로부터 채널 내 주유동이 특정 주파수 특성을 갖고 하류로 진행해 가는데, 이는 산화제 유동이 분출유동과 상호작용을 하면서 발생된 전단유동의 특성을 나타낸 것이다. 그러나 하이브리드 로켓 연소실 유동의 진동 특성은 고체 추진 로켓에서 관찰되는 유동 특성과는 달리, 진동의 강도가 벽면에서 온도 구배를 변화시켜 열전달의 향상을 발생시키기에는 충분하지 못한 것으로 보인다. 그러나 벽면 근처에서 특정 주파수 특성을 갖는 유동현상이 존재한다는 사실은 비슷한 크기의 주파수를 갖는 음향 가진과 같은 외부교란이 작용한다면 공진으로 발전할 수 있는 가능성을 의미한다.

Flow of a low concentration polyacrylamide fluid solution in a channel with a flat plate obstruction at the entry

  • Kabir, M.A.;Khan, M.M.K.;Rasul, M.G.
    • Korea-Australia Rheology Journal
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    • 제16권2호
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    • pp.63-73
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    • 2004
  • Flow in a channel with an obstruction at the entry can be reverse, stagnant or forward depending on the position of the obstruction. These flow phenomena have potential applications in the control of energy and various flows in process engineering. Parameters that affect this flow inside and around the test channel are the gap (g) between the obstruction geometry and the test channel, the Reynolds number (Re) and the length (L) of the test channel. The influence of these parameters on the flow behavior was investigated using a flat plate obstruction at the entry of the channel. A low concentration polyacrylamide solution (0.018% by weight) showing a powerlaw fluid behavior was used as the fluid in this investigation. The flow phenomena were investigated by the velocity measurement and the flow visualization and their results were compared with numerical simulation. These results of low concentration polyacrylamide solution are also compared with the results of water published elsewhere (Kabir et al., 2003). The maximum reverse flow inside the test channel observed was 20% - 30% of the outside test channel velocity at a g/w (gap to width) ratio of 1 for Reynolds numbers of 1000 to 3500. The influence of the test channel length (L) and the Reynolds number (Re) on the velocity ratio ($V_i$/$V_o$: inside velocity/outside velocity in the test channel) are also presented and discussed here.

Shroud의 영향에 따른 제트 베인의 공기역학적 특성 연구 (The Study of Aerodynamic Characteristics of Jet-Vane Affected by the Shroud)

  • 박순종;박종호
    • 한국추진공학회지
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    • 제16권2호
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    • pp.34-41
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    • 2012
  • 추력편향장치는 일반적으로 노즐 뒤에 장착되어 추진기관에서 분사되는 초음속 제트의 유동방향 자체를 편향시킴으로 단일 추진체의 노즐에서 종축, 횡축, 회전축 방향의 제어를 할 수 있다. 노즐 유동장내에 노출되어 있는 편향장치인 제트 베인의 경우 그 형상과 편향각도에 따라서 상호 유동 간섭에 의한 추력손실이 발생되게 된다. 본 연구에서는 실험에 사용된 노즐의 수치해석과 더불어 제트 베인 각도 변화에 따른 공기역학적 유동가시화를 수행하였으며 베인에 미치는 유동간섭의 특징을 분석하였다.

비강 내 공기유동에 대한 실험 및 전산 유동가시화 (Numerical and Experimental Flow Visualization on Nasal Airflow)

  • 김성균;박준형;휜광림
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제33권6호
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    • pp.461-467
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    • 2009
  • Knowledge of airflow characteristics in nasal cavities is essential to understand the physiological and pathological aspects of nasal breathing. Several studies have utilized physical models of the healthy nasal cavity to investigate the relationship between nasal anatomy and airflow. In our laboratory, there have been a series of experimental investigations on the nasal airflow in normal, abnormal, and deformed nasal cavity models by PIV under both constant and periodic flow conditions. In this time normal and several deformed nasal cavity models, which simulate surgical operation, Turbinectomy, are investigated numerically by the FVM general purpose code and PIV analysis. The comparisons of these results are appreciated. Dense CT data and careful treatment of model surface under the ENT doctor's advice provide more sophisticated cavity models. The Davis (LaVision Co.) code is used for PIV flow analysis. Average and RMS distributions have been obtained for inspirational and expirational nasal airflows in the normal and deformed nasal cavities.

Numerical Analysis of Pulsating Heat Pipe Based on Separated Flow Model

  • Kim Jong-Soo;Im Yong-Bin;Bui Ngoc Hung
    • Journal of Mechanical Science and Technology
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    • 제19권9호
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    • pp.1790-1800
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    • 2005
  • The examination on the operating mechanism of a pulsating heat pipe (PHP) using visualization revealed that the working fluid in the PHP oscillated to the axial direction by the contraction and expansion of vapor plugs. This contraction and expansion is due to the formation and extinction of bubbles in the evaporating and condensing section, respectively. In this paper, a theoretical model of PHP was presented. The theoretical model was based on the separated flow model with two liquid slugs and three vapor plugs. The results show that the diameter, surface tension and charge ratio of working fluid have significant effects on the performance of the PHP. The following conclusions were obtained. The periodic oscillations of liquid slugs and vapor plugs were obtained under specified parameters. When the hydraulic diameter of the PHP was increased to d=3mm, the frequency of oscillation decreased. By increasing the charging ratio from 40 to 60 by volume ratio, the pressure difference between the evaporating section and condensing section increased, the amplitude of oscillation reduced, and the oscillation frequency decreased. The working fluid with higher surface tension resulted in an increase in the amplitude and frequency of oscillation. Also the average temperature of vapor plugs decreased.

원뿔에 충돌하는 초음속 제트에 관한 연구 (A Study of Supersonic Jets Impinging on Axisymmetric Cone)

  • 박종호;이택상;김윤곤
    • 한국항공우주학회지
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    • 제31권7호
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    • pp.26-31
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    • 2003
  • 수직 이착륙기나 로켓 등을 발사시킬 때 사용되는 제트 편향기 설계를 위한 기초 자료를 얻기 위해 축대칭 원뿔에 충돌하는 초음속 제트에 대한 연구를 수행하였다. 본 논문에서는 충격파 간섭 또는 전단층에 의한 박리 등과 같은 유동 현상을 분석하기 위해 쉬리렌 장치를 이용한 유동가시화, 표면압력분포 등을 측정하였으며, 수치해석을 통해 실험결과와 비교, 검증하였다. 유동은 원뿔 충격파와 배럴 충격파 사이에서 간섭으로 인해 발생되는 충격파 패턴이었으며, 자유제트의 구조에 따라 다양한 형상을 나타내며 표면 압력분포에 크게 영향을 미친다.

전기구동 림 추진기의 덕트 형상 최적화 연구 (A study on optimization of duct shape of electric hubless rim-driven propeller)

  • 편용범;배재현;김형호;이창제
    • 수산해양기술연구
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    • 제59권1호
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    • pp.65-73
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    • 2023
  • This study analyzed the duct characteristics of hubless rim-driven propeller (RDP) used in underwater robots. In the previous study, flow visualization experiments were performed with an advancing ratio of 0.2 to 1. The vortex at the front of the duct increased in strength while maintaining its size as the advancing ratio decreased. Therefore, it is necessary to study the optimization of the duct shape. Conventional propeller thrusters use acceleration/deceleration ducts to increase their efficiency. However, unlike conventional propellers, it is impossible to apply to airfoil acceleration/deceleration ducts due to the RDP structure. In this study, duct wake flow characteristics, thrust force, and efficiency according to the duct shape of RDP were analyzed using numerical analysis techniques. Duct design is limited and six duct shapes were designed. As a result, an optimized duct shape was designed considering duct wake flow characteristics, thrust force, and efficiency. The shape that the outlet width of the RDP was kept constant until the end of the duct showed higher thrust force and efficiency.

단일 단순수직통로의 연돌효과와 중성대에 관한 수치해석 연구 (A Numerical Study on the Stack Effect and the Neutral Plane of a Single Simplified Shaft)

  • 전흥균;최영상;추홍록
    • 한국화재소방학회논문지
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    • 제23권5호
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    • pp.143-152
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    • 2009
  • 초고층건물의 수직통로에서 발생하는 연돌효과의 기체역학적 특성과 관련된 차압과 중성대의 위치 계산 및 연돌효과 발생의 가시화를 위하여 3가지 형태의 개구부를 갖는 단일 단순수직통로에 대하여 CFD 모델을 사용하여 수치해석을 하였다. 연돌효과의 차압은 이론식 계산 결과와 비교 시 수직통로의 높이가 높아질수록 차이가 커진다. 중성대 위치는 연돌효과 초기(t = 10s)에 Type A의 경우 수직통로의 높이가 30m 미만인, Type B의 경우 30m 이상인 모델에서 이론식 계산 결과와의 편차가 5% 미만으로 잘 일치한다. 따라서 수직통로 높이가 30m 이상인 다중개구부 수직통로(Type B)의 경우 CFD 모델을 사용하여 중성대 위치를 계산하는 것이 가능하다. 연돌효과의 가시화를 통하여 연돌효과의 공기 유동 현상을 쉽게 이해할 수 있다.