Three-dimensional turbulent incompressible flow through the tip clearance of a linear turbine rotor cascade with high turning angle has been analyzed numerically. As a preliminary study to predict the tip clearance loss realistically, a generalized k-.epsilon. model derived by RNG (renormalized group) method is used for the modeling of Reynolds stresses to account for the strain rate of turbulent flow. The effects of the tip clearance flow on the passage vortex, the total pressure loss are considered qualitatively. The existences of vena contract and tip clearance vortex have been confirmed and it has been shown that as the size of the tip clearance increases, the accumulated flow through the tip clearance and the total pressure loss downstream of the cascade increase.
Simple spanwise distribution models of deviation angle and pressure loss coefficient due to the tip leakage flow are formulated for use in association with the streamline curvature method as a flow analysis. Combining these new models with the previous deviation and loss models due to secondary flow, a robust streamline curvature method is established for flow analysis of single-stage, subsonic axial turbines with wide ranges of turning angle, aspect ratio and blading type. At the exit from rotor rows, the flow variables are mixed radially according to a spanwise transport equation. The proposed streamline curvature method is tested against a forced vortex type turbine as well as a free vortex type one. The results show that the spanwise variations of flow angle, axial velocity and loss coefficients at rotor exit are predicted with good accuracy, being comparable to a steady three-dimensional Navier-Stokes analysis. This simple and fast flow analysis is found to be very useful for the turbine design at the initial design phase.
Counter-rotating axial flow fan(CRF) consists of two counter-rotating rotors without stator blades. CRF shows the complex flow characteristics of the three-dimensional, viscous, and unsteady flow fields. For the understanding of the entire core flow in CRF, it is necessary to investigate the three-dimensional unsteady flow field between the rotors. This information is also essential to improve the aerodynamic characteristics and to reduce the aerodynamic noise level and vibration characteristics of the CRF. In this paper, experimental study on the three-dimensional unsteady flow of the CRF is performed at the design point(operating point). Flow fields in the CRF are measured at the cross-sectional planes of the upstream and downstream of each rotor using the $45^{\circ}$ inclined hot-wire. The phase-locked averaged hot-wire technique utilizes the inclined hot-wire, which rotates successively with 120 degree increments about its own axis. Three-dimensional unsteady flow characteristics such as tip vortex, secondary flow and tip leakage flow in the CRF are shown in the form of the axial, radial and tangential velocity vector plot and velocity contour. The phase-locked averaged velocity profiles of the CRF are analyzed by means of the stationary unsteady measurement technique. At the mean radius of the front rotor inlet and the outlet, the phase-locked averaged velocity profiles show more the periodical flow characteristics than those of the hub region. At the tip region of the CRF, the axial velocity is decreased due to the boundary layer effect of the fan casing and the tip vortex flow. The radial and the tangential velocity profiles show the most unstable and unsteady flow characteristics compared with other position of rotors. But, the phase-locked averaged velocity profiles of the downstream of the rear rotor show the aperiodic flow pattern due to the mixture of the front rotor wake period and the rear rotor rotational period.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
/
제6권2호
/
pp.105-112
/
2013
The application of contra-rotating rotors for higher specific speed pump has been proposed in our studies, which is in principle effective for reducing the rotational speed and/or the pump size under the same specification of conventional axial flow pump. In the previous experiments of our prototype, the cavitation inception at the tip region of the rear rotor rather than that of the front rotor and the strong potential interaction from the suction surface of the rear rotor blade to the pressure surface of the front one were observed, indicating the possibility to further improve the pump performance by optimizing rotational speed combination between the two rotors. The present research aims at the design of rear rotor with lower rotational speed. Considering the fact that the incoming flow velocity defects at the tip region of the rear rotor, an integrated inflow model of 'forced vortex' and 'free vortex' is employed. The variation of maximum camber location from hub to tip as well as other related considerations are also taken into account for further performance improvement. The ideas cited above are separately or comprehensively applied in the design of three types of rear rotor, which are subsequently simulated in ANSYS CFX to evaluate the related pump performance and therefore the whole low speed design idea. Finally, the experimental validation is carried out on one type to offer further proofs for the availability of the whole design method.
헬리콥터의 후류가 공기력에 미치는 영향은 매우 크다. 하지만 후류의 형상은 매우 복잡하며 예상하기 힘들다. 본 연구에서는 수치적인 방법을 통하여 후류를 자세히 관찰할 것이다. 후류에서의 와류를 자세히 관찰하기 위한 수치적 방법으로는 와류격자법과 자유후류법을 사용하였다. 본 연구에서 제자리 비행에서의 후류 형상을 관찰하였다. 적절한 추력계수를 갖는 제자리 비행에서는 익단 와류 뿐 아니라 블레이드의 안쪽에서 발생하는 counter-rotating vortex도 관찰할 수 있다. 이러한 와류들이 아래로 내려가면서 익단 와류와 counter-rotating vortex가 서로 가까워지며 서로에게 영향을 끼치게 된다. 이에 따라 와류들은 자체적인 불안정성으로 인해 형상이 변한다.
Experiments were done for the three dimensional unsteady flow in a counter rotating axial flow fan under stable operating condition. Flow fields in a counter rotating axial flow fan were measured at cross-sectional planes of the upstream and downstream of each rotor. Cross sectional flow patterns were investigated through the acquired data by the $45^{\circ}$ inclined hot-wire. Flow characteristics such as tip vortex, secondary flow and tip leakage flow were confirmed through axial, radial and tangential velocity vector plot. Swirl velocity, which was generated by the front rotor, was recovered in the form of static pressure rise by the rear rotor except for hub and tip regions.
Three dimensional unsteady numerical calculations were performed to investigate unsteadiness of the tip leakage flow in an axial compressor. The first stage of the four-stage low-speed research axial compressor was examined. Since this compressor has a relatively large tip clearance, the unsteadiness of the tip leakage flow is induced. Through the results from the unsteady calculations, the process of the induced unsteady tip leakage flow was investigated. It was shown that the leakage flow that occurred at a rotor blade tip clearance affected the pressure distribution on the pressure side near the tip of the adjacent blade, thus caused the fluctuation of the pressure difference between the pressure side and suction side. Consequently, the unsteady tip leakage flow was induced at the adjacent rotor blade. The unsteady feature of the tip leakage flow was changed as the operating point was moved. The interface between the tip leakage flow and the main flow only affected the trailing edge region at the design point whereas the interface influenced up to the leading edge at the low flow rate point. As the flow rate decreased, additionally, it was seen that the vortex size of the tip leakage flow increased and the relatively large length scale disturbance occurred. On the other hand, using frequency analysis, it was shown that the unsteadiness was not associated with the rotor speed and was about 40% of the blade passing frequency. This feature was explained in the rotor relative frame of reference, and the frequency decreased as the flow rate decreased.
To generate electricity from wind energy, wind turbine generally has a rotor blade. Since this rotor blade is a kind of the rotating machinery, the wake from the rotor is very Important role in the side of the aerodynamic performances. Thus the study about wake is essential to analyze wind turbine aerodynamics. In this study wake characteristics are analyzed by hot-wire probe in the K.A.F.A(Korea Air Force Academy) wind tunnel. It is possible to analyze the wake characteristics by hot-wire probe from acquiring the velocity fluctuations at given positions in the flow. This velocity data are arranged by trigger signal at same azimuth of the blade in periodic manner of the rotor blade. From this various wake characteristics are found : radial and axial position of the tip vortex, vortex core characteristics in the flow etc.
The steady-state, incompressible and three-dimensional numerical analysis was performed to investigate the flow fields around the seabed tiller used for soil improvement in coastal fisheries and the pulling force and buoyancy generated by tiller operation. The turbulence model used in this study is a realizable $k-{\varepsilon}$. As a results, at a stationary current or a current speed of 1.2 knots, where rotor rotates in a clockwise direction, a typical vortex pair appears near the tip of the rotor except for the edge, and the strength of the vortex pair increases with the number of revolutions of the rotor. The pulling force of the tiller rotating in the counterclockwise direction increases with the number of revolutions. Also, when the current flows at 1.2 knots and the rotor rotates clockwise, the pulling force of the tiller acts on the upstream side irrespective of the number of rotations of the rotor, so that no force is applied. The buoyancy of the tiller acts on the seawater surface if the flow direction inside the rotor is the same as the direction of rotation of the rotor, regardless of the current velocity, otherwise it acts on the seabed.
Sengupta, Anal Ranjan;Biswas, Agnimitra;Gupta, Rajat
Wind and Structures
/
제33권6호
/
pp.471-480
/
2021
This present paper leads to investigation of blade-fluid interactions of cambered blade H-Darrieus rotor having EN0005 airfoil blades using comprehensive Computational Fluid Dynamics (CFD) analysis to understand its performance in low wind streams. For several blade azimuthal angle positions, the effects of three different low wind speeds are studied regarding their influence on the blade-fluid interactions of the EN0005 blade rotor. In the prevailing studies by various researchers, such CFD analysis of H-Darrieus rotors are very less, hence it is needed to improve their steady-state performance in low wind velocities. Such a study is also important to obtain important performance insights of such thin cambered blade rotor in its complete rotational cycle. It has been seen that the vortex generated at the suction side of the EN0005 blade rolls back to its leading edge due to the camber of the blade and thus a peak velocity occurs near to the nose position of this blade at its leading edge, which leads to peak performance of this rotor. Again, in the returning phase of the blade, a secondary recirculating vortex is generated that acts on the pressure side of EN0005 blade rotor that increases the performance of this cambered EN0005 blade rotor in its downstream position as well. Here, the aerodynamic performances have been compared considering Standard k-ε and SST k-ω models to check the better suited turbulence model for the cambered EN0005 blade H-Darrieus rotor in low tip speed ratios.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.