The characteristics of flow around a single obstacle with fixed height and varied length and width are numerically investigated using a computational fluid dynamics (CFD) model. As the obstacle length increases, flow distortion near the upwind side of the obstacle increases and the size of the recirculation zone behind the obstacle also increases. As the obstacle width increases, the size of the recirculation zone decreases, despite almost invariable flow distortion near the upwind side of the obstacle. Flow passing through an obstacle is separated, one part going around the obstacle and the other crossing over the obstacle. The size of the recirculation zone is determined by the distance between the obstacle and the point (reattachment point) at which both the flows converge. When the obstacle width is relatively large, flows are reattached at the obstacle surface and their recoveries occur. Resultant shortening of the paths of flows crossing over and going around decreases the size of the recirculation zone. To support this, the extent of flow distortion defined based on the change in wind direction is analyzed. The result shows that flow distortion is largest near the ground surface and decreases with height. An increase in obstacle length increases the frontal area fraction of flow distortion around the obstacle. In the cases of increasing the width, the frontal area fraction near the upwind side of the obstacle does not change much, but near the downwind side, it becomes larger as the width increases. The frontal area fraction is in a better correlation with the size of the recirculation zone than the building aspect ratios, suggesting that the frontal area fraction is a good indicator for explaining the variation in the size of the recirculation zone with the building aspect ratios.
In this paper, a segregated finite element program for the analysis of an axisymmetric steady flow has been developed in order to investigate the flow inside an annular pipe with a periodic obstacle. For the verification of the developed code, a developing pipe flow has been solved and the solution is in a good agreement with the existing results. For the analysis of the flow inside an annular pipe with a periodic obstacle, three types of periodic obstacle are considered. From the present numerical analysis, various physical variables including flow pattern, pressure distribution and residence time are investigated as a preliminary study to the heat transfer analysis of an annular pipe flow with a periodic obstacle.
Flow and scalar dispersion around Cheomseongdae are numerically investigated using a three-dimensional computational fluid dynamics (CFD) model with the renormalization group (RNG) $k-{\varepsilon}$ turbulence closure scheme. Cheomseongdae is an ancient astronomical observatory in Gyeongju, Korea, and is chosen as a model obstacle because of its unique shape, that is, a cylinder-shaped architectural structure with its radius varying with height. An interesting feature found is a mid-height saddle point behind Cheomseongdae. Different obstacle shapes and corresponding flow convergences help to explain the presence of the saddle point. The predicted size of recirculation zone formed behind Cheomseongdae increases with increasing ambient wind speed and decreases with increasing ambient turbulence intensity. The relative roles of inertial and eddy forces in producing cavity flow zones around an obstacle are conceptually presented. An increase in inertial force promotes flow separation. Consequently, cavity flow zones around the obstacle expand and flow reattachment occurs farther downwind. An increase in eddy force weakens flow separation by mixing momentum there. This results in the contraction of cavity flow zones and flow reattachment occurs less far downwind. An increase in ambient wind speed lowers predicted scalar concentration. An increase in ambient turbulence intensity lowers predicted maximum scalar concentration and acts to distribute scalars evenly.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.5
no.6
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pp.663-673
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2007
This paper presents a new moving obstacle detection method using an optical flow in mobile robot with an omnidirectional camera. Because an omnidirectional camera consists of a nonlinear mirror and CCD camera, the optical flow pattern in omnidirectional image is different from the pattern in perspective camera. The geometry characteristic of an omnidirectional camera has influence on the optical flow in omnidirectional image. When a mobile robot with an omnidirectional camera moves, the optical flow is not only theoretically calculated in omnidirectional image, but also investigated in omnidirectional and panoramic images. In this paper, the panoramic image is generalized from an omnidirectional image using the geometry of an omnidirectional camera. In particular, Focus of expansion (FOE) and focus of contraction (FOC) vectors are defined from the estimated optical flow in omnidirectional and panoramic images. FOE and FOC vectors are used as reference vectors for the relative evaluation of optical flow. The moving obstacle is turned out through the relative evaluation of optical flows. The proposed algorithm is tested in four motions of a mobile robot including straight forward, left turn, right turn and rotation. The effectiveness of the proposed method is shown by the experimental results.
The flow of non-rotation atmosphere with uniform stratification and wind past an isolated three dimensional topography obstacle is investigated with three-dimensional hydrostatic and non- hydrostatic numerical model. The characteristic of turbulence created the back of topography obstacle is usually defined by Froude number which is the function of upstream wind speed, the height of topography obstacle, and atmospheric stability. Turbulence tends to be formed more easily at the non-hydrostatic model than hydrostatic model. Especially, the difference between flow patterns of two models generated by isolated obstacle is more clear under low Froude number. The difference of flow patterns can be only seen at relatively low altitude, but at high altitude the patterns of two models are almost same. In this research, wind velocity in the parameters related with Froude number have great sensitivity at responsibility of numerical models. and slop of obstacle is also important factor at the flow pattern regardless of the species of numerical model
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.30
no.3
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pp.369-375
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2006
Large eddy simulation has been applied to simulate turbulent flow around a cubic obstacle mounted on a channel surface for a Reynolds number of 40000(based on the incoming bulk velocity and the obstacle height) using a Smagorinsky model and a Lagrangian dynamic model. In order to develop the LES to the practical engineering application, the effect of upwind scheme, turbulent sub-grid scale model were investigated. The computed velocities. turbulence quantifies, separation and reattachment length were evaluated by compared with the previous experimental results.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.18
no.7
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pp.578-586
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2006
The present study has been conducted to examine the effect of obstacles around a cooling tower and an air-guide to prevent recirculation. In order to analyze the interaction between external flow and cooling tower exit flow, the external region as well as the cooling, tower are included in computational domain. Two dimensional analysis is performed using the finite volume method with non-orthogonal and unstructured grid system. The standard ${\kappa}-{\varepsilon}$ turbulence model is used. To investigate the recirculation phenomena, flow and temperature fields are calculated with three approaches such as, the distance between cooling tower and obstacle, the allocated geometrical type, and the effect of height of obstacle. In addition, the air-guide is considered in the current computation. The mean recirculation rate increases with the height of obstacle. The effect of air-guide to reduce the mean recirculation rate is obviously observed.
Journal of Korean Institute of Industrial Engineers
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v.28
no.1
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pp.25-35
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2002
This paper presents a heuristic algorithm that a mobile robot avoids obstacles using optical flow. Using optical flow, the mobile robot can easily avoid static obstacles without a prior position information as well as moving obstacles with unknown trajectories. The mobile robot in this paper is able to recognize the locations or routes of obstacles, which can be detected by obtaining 2-dimensional optical flow information from a CCD camera. It predicts the possibilities of crash with obstacles based on the comparison between planned routes and the obstacle routes. Then it modifies its driving route if necessary. Driving acceleration and angular velocity of mobile robot are applied as controlling variables of avoidance. The corresponding simulation test is performed to verify the effectiveness of these factors. The results of simulation show that the mobile robot can reach the goal with avoiding obstacles which have variable routes and speed.
Kim, Byung-Gu;Lee, Chang-Hoon;Kim, Seog-Cheol;Jang, Dong-Du;Joo, Seok-Jun;Shim, Woo-Sup
Proceedings of the KSME Conference
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2007.05b
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pp.2923-2928
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2007
The study of model for velocity and turbulence within the urban canopy was carried out. To evaluate existing urban model we conducted wind tunnel experiment and large-eddy simulation (LES). Mean velocity profile and turbulence are measured within simple three different obstacle arrays. To obtain supplemental data and to verify morphological model large-eddy simulation was performed. Several methods have been used to achieve embodying the flow field in urban area. Recently, morphological method obtaining flow parameters from the statistical or physical representation of obstacle elements is a arising method. It was found that all morphological model, evaluated in this study, over predict the friction velocity, most sensitive one among the flow parameters. Velocity and turbulence in the urban canopy layer were improved by the correction using 'true' friction velocity.
The flow analysis is made to simulate the turbulent flow in the pipe with an obstacle. The models used are k-$\epsilon$, k-$\omega$, Spalart-Allmaras and Reynolds. The structured grid is used for the simulation The velocity vector, the pressure contour, the change of residual along the iteration number and the dynamic head are simulated for the comparison of four example cases. For the analysis, the commercial code is used.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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