• 제목/요약/키워드: Particle-laden flow

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발전소 굴뚝에서의 입자 분산에 대한 수치해석 (Numerical study of particle dispersion from a power plant chimney)

  • 심정보;유동현
    • 한국입자에어로졸학회지
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    • 제13권4호
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    • pp.173-182
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    • 2017
  • An Eulerian-Lagrangin approach is used to compute particle dispersion from a power plant chimney. For air flow, three-dimensional incompressible filtered Navier-Stokes equations are solved with a subgrid-scale model by integrating the Newton's equation, while the dispersed phase is solved in a Lagrangian framework. The velocity ratios between crossflow and a jet of 0.455 and 0.727 are considered. Flow fields and particle distribution of both cases are evaluated and compared. When the velocity ratio is 0.455, it demonstrates a Kelvin-Helmholtz vortex structure above the chimney caused by the interaction between crossflow and a jet, whereas the other case shows flow structures at the top of the chimney collapsed by fast crossflow. Also, complex wake structures cause different particle distributions behind the chimney. The case with the velocity ratio of 0.727 demonstrates strong particle concentration at the vortical region, whereas the case with the velocity ratio of 0.455 shows more dispersive particle distribution. The simulation result shows similar tendency to the experimental result.

고체입자가 부상된 자유 횡분류 유동에 대한 전산모사 연구 (I) -2상 분류궤적과 운동량 전달기구- (Numerical Simulation Study on Gas-Particle Two-Phase Jets in a Crossflow (I) -Two-Phase Jet Trajectory and Momentum Transfer Mechanism-)

  • 한기수;정명균
    • 대한기계학회논문집
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    • 제15권1호
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    • pp.252-261
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    • 1991
  • 본 연구에서는 2상 횡분류의 평균 유동특성을 비교적 정확히 예측할 수 있는 방법을 제시하는데 있다. 이를 위하여 2상 기체 분류속에 유입되는 자유흐름의 질량 유입을 Keffer와 Baines의 유입함수를 이용하기로 하며, 입자와 기체분류사이의 궤적 이탈을 고려하기로 한다. 이런 모델을 이용하여 2상 횡분류의 분출초기의 입자와 기 체분류의 속도비(particle to gas velocity ratio at the jet exit)가 유동에 미치는 영향을 알아보고자 한다.

고체입자가 부상된 균질 난류 전단유동의 2차-모멘트 모형화 (Second-Moment Closure Modelling of Particle-Laden Homogeneous Turbulent Shear Flows)

  • 신종근;서정식;한성호;최영돈
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제31권1호
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    • pp.29-39
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    • 2007
  • A second-moment closure is applied to the prediction of a homogeneous turbulent shear flow laden with mono-size particles. The closure is curried out based on a 'two-fluid' methodology in which both carrier and dispersed phases are considered in the Eulerian frame. To reduce the number of coupled differential equations to be solved, Reynolds stress transport equations and algebraic stress models are judiciously combined to obtain the Reynolds stress of carrier and dispersed phases in the mean momentum equation. That is, the Reynolds stress components for carrier and dispersed phases are solved by modelled transport equations, but the fluid-particle velocity covariance tensors are treated by the algebraic models. The present predictions for all the components of Reynolds stresses are compared to the DNS data. Reasonable agreements are observed in all the components, and the effects of the coupling of carrier and dispersed phases are properly captured in every aspects.

터빈익렬 유로에서 2상 유동에 따른 삭마량 예측 (Prediction of Erosion Rate in Passages of a Turbine Cascade with Two-Phase flow)

  • 유만선;김완식;조형희
    • 유체기계공업학회:학술대회논문집
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    • 유체기계공업학회 1999년도 유체기계 연구개발 발표회 논문집
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    • pp.301-308
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    • 1999
  • The present study investigates numerically particle laden flow through compressor cascades and a rocket nozzle. Engines are affected by various particles which are suspending in the atmosphere. Especially in the case of aircraft aviating in volcanic, industrial and desert region including many particles, each components of engine system are damaged severely. That damage modes are erosion of compressor blading and rotor path components, partial or total blockage of cooling passage and engine control system degradation. Numerical prediction and experimental data, erosion rates are predicted for two materials - ceramic, soft metal - on compressor blade surface. Aluminum oxide ($Al_2O_3$) Particles included in solid rocket propelant make ablative the rocket motor nozzle and imped the expansion processes of propulsion. By the definition of particle deposition efficiency, characteristics of particles impaction are considered quantitatively Stoke number is defined over the various particle sizes and particle trajectories are treated by Lagrangian approach. Particle stability is considered by definition of Weber number in rocket nozzle and particle breakup and evaporation is simulated in a rocket nozzle.

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전기자장에 의한 혼상류의 제어에 관한 수치해석 (Numerical Analysis on the Control of Particle-laden Flow Using Electromagnetic Field)

  • 남성원;신산신일
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산유체공학회 1996년도 춘계 학술대회논문집
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    • pp.125-130
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    • 1996
  • A numerical analysis is conducted on heat transfer and fluid flow of a plasma spraying process under the DC-RE hybrid electromagnetic field. Plasma flow is analyzed by using Eulerian approach and the equation of particle motion is simultaneously solved using a trajectory analysis with a lumped-heat-capacity model. Axisymmetric two dimensional electromagnetic fields governed by Maxwell's equations are solved based on a vector potential concept. The effects of the RF electromagnetic field on the temperature and velocity fields of the turbulent plasma flow are clarified. Control characteristics of phase changes and dispersed features of particles by applying the RF electromagnetic field are also clarified in an attempt to improve the plasma spraying process

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낮은 레이놀즈 수에서 두 개의 원형 실린더 주위 유동 및 입자 거동 해석 (Simulation of fluid flow and particle transport around two circular cylinders in tandem at low Reynolds numbers)

  • ;정석민;김동주
    • 한국입자에어로졸학회지
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    • 제17권4호
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    • pp.81-89
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    • 2021
  • Understanding particle-laden flow around cylindrical bodies is essential for the better design of various applications such as filters. In this study, laminar flows around two tandem cylinders and the motions of particles in the flow are numerically investigated at low Reynolds numbers. We aim to reveal the effects of the spacing between cylinders, Reynolds number and particle Stokes number on the characteristics of particle trajectories. When the cylinders are placed close, the unsteady flow inside the inter-cylinder gap at Re = 100 shows a considerable modification. However, the steady recirculation flow in the wake at Re = 10 and 40 shows an insignificant change. The change in the flow structure leads to the variation of particle dispersion pattern, particularly of small Stokes number particles. However, the dispersion of particles with a large Stokes number is hardly affected by the flow structure. As a result, few particles are observed in the cylinder gap regardless of the cylinder spacing and the Reynolds number. The deposition efficiency of the upstream cylinder shows no difference from that of a single cylinder, increasing as the Stokes number increases. However, the deposition on the downstream cylinder is found only at Re = 100 with large spacing. At this time, the deposition efficiency is generally small compared to that of an upstream cylinder, and the deposition location is also changed with no deposited particles near the stagnation point.

벽면난류에 대한 미세와 구조와 입자분산 (Particle Dispersion and Fine Scale Eddies in Wall Turbulence)

  • 강신정;타나하시 마모루;미야우치 토시오
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제30권11호
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    • pp.1101-1106
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    • 2006
  • To investigate a relation between fine scale eddies and particle dispersion in a near-wall turbulence, direct numerical simulations of turbulent channel flow laden particle are performed for $Re_{\tau}$=180. The motions of 0,8 million particles are calculated for several particle response times ($t_p$) which is the particle response time based on stokes’ friction law. The number density of particles has a tendency to increase with approaching the near-wall regions ($y^+$<20) except for cases of very small and large particle response times (i.e. $t_p$=0.02 and 15). Near the wall, the behavior and distribution of particles are deeply associated with the fine scale eddies, and are dependent on particle response times and a distance from the wall. The Stokes number that causes preferential distribution in turbulence is changed by a distance from the wall. The influential Stokes number based on the Burgers' vortex model is derived by using the time scale of the fine scale eddies. The influential Stokes number is also dependent on a distance from the wall and shows large value in the buffer layer.

입자온도 분포를 고려한 탄소입자와 산소에서의 이상폭발현상에 관한 연구 (On the two phase detonation in carbon laden oxygen : taking into account of inner particle temperature distribution)

  • 승성표;백승욱
    • 대한기계학회논문집
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    • 제12권5호
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    • pp.1104-1112
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    • 1988
  • 본 연구에서는 고체연소미립자로써 탄소입자와 산화제로써 순수 산소를 사용 하였으며, 매우 높은 대류 열 전달 상태에서 탄소입자 표면의 대류 열저항과 고체 내 부의 전도 열 저항에 의하여 발생하는 탄소입자 내부의 온도구배를 고려하여 탄소입자 와 순수 산소의 혼합물에 있어서 이상 폭발현상을 수치적으로 연구하였다.

고속 분립체 이송용 곡관의 내마모성 향상에 관한 연구 (A Study on the Improvement of Anti-abrasion Nature of Curved Ducts for High-velocity Particle-laden Gas Flow)

  • 권동구;김윤제
    • 에너지공학
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    • 제10권1호
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    • pp.33-39
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    • 2001
  • 석탄화력발전소에 정착되는 고속분립체 이송용 곡관의 내마모성 향상에 관한 수치해석 및 실험적 연구를 수행하였다. 22.5$^{\circ}$와 90$^{\circ}$ 곡관을 모델로 하여, 분립체에 의한 곡관의 마모를 감소시키기 위해 유동방향이 전환되는 부분에 와류장이 형성되도록 곡관의 단면형상을 변화시켰다. 삼차원, 난류유동장의 지배방정식을 유한체적법으로 이산화시키고, SIMPLE 알고리즘을 이용하여 해를 구하였다. 수치해석을 통해 마모감소를 위한 새로운 형상의 곡관을 설계하였다. 새로운 형상의 곡관을 제작, 운전중인 국내 화력발전소에 장착하여 마모실험을 수행하였으며 내마모성이 매우 향상되었음을 알 수 있었다.

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터빈 익렬 주위에서의 부유입자 유동 및 마모량 해석 (Analysis of Particle Laden Flow and Erosion Rate Around Turbine Cascade)

  • 김완식;조형희
    • 한국추진공학회지
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    • 제2권2호
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    • pp.14-23
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    • 1998
  • 본 연구에서는 제트 추진 기관의 터빈 익렬에서의 유동과 대기중에 부유되어 있는 입자들이 제트엔진 내부로 유입될 경우 이에 따른 압축기 날개의 마모 및 충돌 부위를 예측하기 위하여 수치해석을 수행하였다. 일반적으로 각종 항공기의 추진 기관용 가스 터빈 엔진은 대기중에 부유되어 있는 각종 입자들의 영향을 받게 된다. 특히, 화산 지역, 먼지 입자 부유물이 많은 공업지대 또는 사막지역을 비행하는 항공기의 경우는 모래 알갱이, 먼지, 및 연소 입자의 직접적인 영향을 받아 각 요소들에 심각한 부식 및 마모가 발생됨으로써 성능 저하 및 냉각통로의 막힘, 압축기와 터빈 날개의 손상 등이 예측되어 진다. 이러한 손상들은 초기에는 미세하게 발생하지만, 손상 정도가 점점 누적됨에 따라서 항공기의 안전 운전에 심각한 위험 요소로서 작용할 수 있으며, 경제적으로도 기관의 유지 보수비용의 증가를 가져 올 수 있다. 따라서 압축기에 화산재 또는 대기중에 부유되어 있는 금속 입자나 먼지 입자 등이 유입되었을 경우, 압축기 날개의 손상 부위와 정도를 예측하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 다양한 입자의 유입각에서 라그랑지안 방법을 적용하여 압축기 날개 유로로 부유된 입자의 궤적을 예측하고 입자의 충돌에 의한 충격량을 계산하였다. 아울러 정량적인 충돌량을 해석하기 위하여 입자 충돌 계수를 정의하여 압축기 날개 표면의 충돌특성을 해석하였다. 세라믹과 연강에 대한 날개 표면의 마모량을 계산하였으며, 이러한 예측들을 통하여 표면에의 코팅 등의 개선책을 찾을 수 있었다.

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