In this study, a conventional pipeline unsteady friction model has been integrated into Levenberg Marquardt method to calibrate friction coefficient in a pipeline system. The method of characteristics has been employed as the modeling platform for the frequency dependant model of unsteady friction. In order to obtain Hessian and Jacobian matrix for optimization, the direct differentiation of pressure to friction factor was calculated and sensitivities to friction for heads and discharges were formulated for implementation to the integration constant in the characteristic method. Using a hypothetical simple pipeline system, time series of pressure, introduced by a sudden valve closure, were obtained for various Reynolds numbers. Convergency in fiction factors were evaluated both in steady and unsteady friction models. The comparison of calibration performance between the proposed method and genetic algorithm indicates that faster and stabler behaviour of Levenberg Marquardt method than those of evolutionary calibration.
Park, Suk-Hwan;Jeon, Yun-Heung;Kim, Kyung-Min;Lee, Dong-Hyun;Cho, Hyung-Hee
The KSFM Journal of Fluid Machinery
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v.9
no.1
s.34
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pp.25-31
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2006
The present study investigates the effects of bleed flow on heat/mass transfer and pressure drop in a rotating channel with transverse rib turbulators. The hydraulic diameter $(D_h)$ of the square channel is 40.0mm. The bleed holes are located between the rib turbulators on leading surface and the hole diameter (d) is 4.5 mm. The square rib turbulators are installed on both leading and trailing surfaces. The rib-to-rib pitch is 10.0 times of the rib height(e) and the rib height-to-hydraulic diameter ratio $(e/D_h)$ is 0.055. The tests were conducted at various rotation numbers (0, 0.2, 0.4), while the Reynolds number and the rate of bleed flow to main flow (BR) were fixed at 10,000 and $10\%$, respectively. The results suggest that the heat/mass transfer characteristics in the internal cooling passage are influenced by rib turbulators, bleed flow and the Coriolis force induced by rotation. For the rotating ribbed passage with bleed flow, the heat/mass transfer on the leading surface is hardly affected by bleed flow, but that on the trailing surface decreases due to the diminution of main flow. The results also show that the friction factor decreases with the bleed flow.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.36
no.1
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pp.1-8
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2012
Numerical analysis has been carried out to investigate the fully developed flow and heat transfer characteristics of a plate heat exchanger. Multi-cell models with an inlet part and outlet part are used to perform the numerical simulation. The plate heat exchanger is characterized by a chevron angle of $20^{\circ}$ and a P/H ratio of 2.0~4.0. The working fluid is water and the Reynolds numbers range from 300 to 1,500. The correlation is given in the form of $f=CRe^m$ for the friction factor and $j=CRe^m$ for the Colburn factor. It is found that the fully developed flow starts from the third cell and the Nusselt number increases with decreasing P/H ratios.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.34
no.3
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pp.291-299
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2010
Aspect-ratio-based numerical analysis is carried out to investigate the air-side convective heat transfer characteristics in compact heat exchangers with circular tubes and flat tubes-plate fins. The RNG $k-{\varepsilon}$ model is adopted for turbulence analysis. The numerical analysis is carried out for aspect ratios ranging from 3.06 to 5.44 and for Reynolds numbers ranging from 1,000 to 10,000. The calculated results indicate a correlation between the friction factor and Colburn j factor in the compact heat exchanger system for the range of aspect ratios under consideration. The results obtained for circular tubes and flat tubes-plate fins in this study can be utilized to realize the optimal design of an air conditioning system.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.20
no.2
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pp.94-101
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2016
In this paper, aerodynamic effects on the flow field under the wing with varying aspect ratio were investigated by measuring pressures on the lower surface of wing and analysing velocity components using Particle Image Velocimetry at Reynolds numbers of $1.384{\times}10^5$ and $2.306{\times}10^5$. In case of aspect ratio 4.8 which keeps the wing tip at a distance of 80% chord length from the pylon, the vortex from the wing tip influenced the flow field under the wing by reducing static pressures on the lower surface and increasing the velocity in proximity of the wing tip. Throughout the results, it is observed that aerodynamic effects of wing tip on the flow field around pylon under wing become insignificant as the aspect ratio increases.
The full-scale measurements are compared with the wind tunnel test results for the long-span roof latticed spatial structure of Shenzhen Citizen Center. A direct comparison of model testing results to full-scale measurements is always desirable, not only in validating the experimental data and methods but also in providing better understanding of the physics such as Reynolds numbers and scale effects. Since the quantity and location of full-scale measurements points are different from those of the wind tunnel tests taps, the weighted proper orthogonal decomposition technique is applied to the wind pressure data obtained from the wind tunnel tests to generate a time history of wind load vector, then loads acted on all the internal nodes are obtained by interpolation technique. The nodal mean wind pressure coefficients, root-mean-square of wind pressure coefficients and wind pressure power spectrum are also calculated. The time and frequency domain characteristics of full-scale measurements wind load are analyzed based on filtered data-acquisitions. In the analysis, special attention is paid to the distributions of the mean wind pressure coefficients of center part of Shenzhen Citizen Center long-span roof spatial latticed structure. Furthermore, a brief discussion about difference between the wind pressure power spectrum from the wind tunnel experiments and that from the full-scale in-site measurements is compared. The result is important fundament of wind-induced dynamic response of long-span spatial latticed structures.
A series of model tests was carried out to investigate the vortex-induced vibration (VIV) characteristics of a free hanging PVC pipe under forced oscillation conditions. The prescribed displacement with a period and amplitude was forced at the top of the riser. The motion of the riser along its length was measured with underwater cameras in three dimensions. The top-excited responses in the inline direction and vortex-induced vibration in the cross-flow direction were examined in the time and frequency domains. Multi-peak frequencies in the VIV were demonstrated to be strongly dependent upon the Keulegan-Carpenter number, corresponding with the results of Blevin. It was found that the Reynolds numbers (excitation period) was a critical parameter for the dominant VIV characteristics, even under the condition of using the same Keulegan-Carpenter number, under the top-excited condition. In the resonance at the nth natural frequency by the forced-motion induced VIV frequency, the riser responded with a large amplitude and forced frequency, dominantly in the VIV CF direction.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.40
no.6
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pp.475-484
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2012
Numerical investigation is performed to understand the effects of thickness uncertainty of a supporting airfoil due to manufacturing processes on the aerodynamic characteristics of an airfoil used for measuring data in a wind tunnel testing. This is done by comparing the coefficients of lift, drag and moment of the airfoils. In this work, the airfoil model consists of three parts, one located in the center for measuring and two outer parts used for supporting. The study is carried out with a NACA64-418 airfoil and the turbulence model of Transition SST. It is found that the effect of thickness uncertainty of the airfoils used for supporting is not significant to the performance of the test airfoil at various angles of attack and Reynolds numbers.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.28
no.7
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pp.789-799
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2004
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.
This paper is the logical follow-up of four papers by the author on the subject "aerodynamics in Mars atmosphere". The aim of the papers was to evaluate the influence of two Mars atmosphere models (NASA Glenn and GRAM-2001) on aerodynamics of a capsule (Pathfinder) entering the Mars atmosphere and also to verify the feasibility of evaluating experimentally the ambient density and the ambient pressure by means of the methods by McLaughlin and Cassanto respectively, therefore to correct the values provided by the models. The study was carried out computationally by means of: i) a code integrating the equations of dynamics of an entry capsule for the computation of the trajectories, ii) two Direct Simulation Monte Carlo (DSMC) codes for the solution of the 2-D, axial-symmetric and 3-D flow fields around the capsule in the altitude interval 50-100 km. The computations verified that the entry trajectories of Pathfinder from the two models, in terms of the Mach, Reynolds and Knudsen numbers, were very different. The aim of the present paper is to continue this study, considering other aerodynamic problems and then to provide a contribution to a long series of papers on the subject "aerodynamics in Mars atmosphere". More specifically, the present paper evaluated and quantified the effects from the two models of: i) chemical reactions on aerodynamic quantities in the shock layer, ii) surface temperature, therefore of the contribution of the re-emitted molecules, on local (pressure, skin friction, etc.) and on global (drag) quantities, iii) surface recombination reactions (catalyticity) on heat flux. The results verified that the models heavily influence the flow field (as per the shock wave structure) but, apart from the surface recombination reactions, the effects of the different conditions on aerodynamics of the capsule are negligible for both models and confirmed what already found in the previous paper that, because of the higher values of density from the NASA Glenn model, the effects on aerodynamics of a entry capsule are stronger than those computed by the GRAM-2001 model.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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