This numerical study focuses on the analysis of fume particle dispersion characteristics over the surface of target workpiece in laser micro-hole machining process. The effects of oblique stagnation flow over fume generating machining point are examined by carrying out a series of three-dimensional random particle simulations along with probabilistic particle generation model and particle drag correlation of low Reynolds number. Present computational model of fume particle dispersion is found to be capable of assessing and quantifying the fume particle contamination in precision hole machining which may influenced by different types of air flow patterns and their flow intensity. The particle size dependence on dispersion distance of fume particles from laser machining point is significant and the effects of increasing flow oblique angle are shown quite differently when slot blowing or slot suction flows are applied in micro-hole machining.
The potential of using a double-faced wall stagnation flow burner in mass production of carbon nanotubes was evaluated experimentally and computationally. With nitrogen-diluted premixed ethylene-air flames established on the Nickel-coated stainless steel double-faced wall, the propensities of carbon nanotube formation were experimentally determined using SEM and FE-TEM images and Raman spectroscopy, while the flame structure was computationally predicted using a 3-dimensional CFD code with a reduced reaction mechanism. The uniformity and yields of synthesized carbon nanotubes were evaluated in terms of the flame stretch rates. Results show substantial increase of area on the wall surface where uniform carbon nanotubes are synthesized with using the double-faced wall stagnation flow burner due to enhanced uniformity of temperature distribution along the wall surface and support the potential of using a double-faced wall stagnation flow burner in mass production of carbon nanotubes.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.10
no.3
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pp.260-270
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1998
The viscous plane stagnation-flow solidification problem is theoretically investigated. An analytic solution at the beginning of solidification is obtained by expanding the temperature and thickness of solidified layer in powers of time. An exact expression for the steady-state thickness of solidified layer is also obtained. The .fluid flow toward the cold substrate inhibits the solidification process. As Stefan number becomes larger, or Prandtl number becomes smaller, the solidification is more strongly inhibited by the fluid flow. The transient heat flux at the liquid side of solid-liquid interface is increased, as Stefan number or Prandtl number is increased.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.3
no.1
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pp.61-68
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1991
The purpose of this study is to investigate the heat transfer characteristics and the flow structure in the case of rectangular air jet impinging vertically on the flat heating surface. The maximum value of Nusselt number at stagnation point is observed at H/B=10. It is found that this trend has been caused by the effect of stretching of large scale vortex in the stagnation region. For potential core region the Nusselt number distribution in the downstream of the stagnation point decreases gradually and begins to increase at about X/B=3. From the flow visualization it could be seen that small eddy produced from the nozzle edge grows in large scale and that large scale eddy disturbed the thermal boundary layer on the heating plate. The local average Nusselt number becomes maximum at X/B=0.5 regardless of H/B variation.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.12
no.1
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pp.1-11
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2000
This study investigates the problem of phase change from liquid to solid in the inviscid stagnation flow. The solution of dimensionless governing equations is determined by the three dimensionless parameters of (temperature ratio/conductivity ratio), Stefan number, and diffusi-vity ratio. The solution at the initial stage of freezing is obtained by expanding it in powers of time, and the final equilibrium state is determined from the steady-state governing equations. The equilibrium state is dependent on (temperature ratio/conductivity ratio), but is independent of Stefan number and diffusivity ratio. The effect of fluid flow on the pure conduction problem can be clearly seen from the solution of the initial stage and the final equilibrium state, and the characteristics of the solidification process for all the dimensionless parameters are elucidated.
This article deals with the changes in flow air properties across an oblique shock wave for a real gas. The flow through is investigated to find a general form for oblique shock waves. The main objective of this work will result in the development of a new numerical algorithm to determine the effect of the stagnation pressure on supersonic flow for thermally and calorically imperfect gases with a molecular dissociation threshold, thus giving a better affinity to the physical behavior of the waves. So, the effects of molecular size and intermolecular attraction forces are used to correct a state equation, emphasizing the determination of the impact of upstream stagnation parameters on oblique shock waves. As results, the specific heat pressure does not remain constant and varies with the temperature and density. At Mach numbers greater than 2.0, the temperature rise considerably, and the density rise is well above, that predicted assuming ideal gas behavior. It is shown that caloric imperfections in air have an appreciable effect on the parameters developed in the processes is considered. Computation of errors between the present model based on real gas theory and a perfect gas model shows that the influence of the thermal and caloric imperfections associated with a real gas is important and can rise up to 16%.
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2004.03a
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pp.768-773
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2004
When a gas expands through a convergent nozzle in which the ratio of the ambient to the stagnation pressures is higher than that of the critical one, the issuing jet from the nozzle is underexpanded. If a flat plate is placed normal to the jet at a certain distance from the nozzle, a detached shock wave is formed at a region between the nozzle exit and the plate. In general, supersonic moist air jet technologies with nonequilibrium condensation are very often applied to industrial manufacturing processes. In spite of the importance in major characteristics of the supersonic moist air jets impinging to a solid body, its qualitative characteristics can not even know. In the present study, the effect of the nonequilibrium condensation on the underexpanded moist air jet impinging on a vertical flat plate is investigated experimentally. Flow visualization and impact pressure measurement are performed for various relative humidities and flat plate positions. The obtained results show the plate shock and Mach disk are dependent on the nozzle pressure ratio and the relative humidity, but for a given nozzle pressure ratio, the diameters of the plate shock and Mach disk depend on the stagnation relative humidity. The impact pressure deviation from the flow of without condensation is large, as the relative stagnation humidity increases.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.10
no.2
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pp.119-137
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2017
Although the stall stagnation phenomena have often been experienced in site and also analytically in numerical experiments in surges in systems of compressors and flow paths, the fundamental causes have not been identified yet. In order to clarify the situations, behaviours of infinitesimal disturbance waves superposed on a main flow were studied in a simplified one-dimensional flow model. A ratio of the amplifying rate of the system instability to the characteristic slope of the compressor element was surveyed as the instability enhancement factor. Numerical calculations have shown the following tendency of the factor. In the situation where both the sectional area ratio and the length ratio of the delivery flow-path to the suction duct are sufficiently large, the enhancement factors are greater in magnitude, which means occurrence of ordinary deep surges. However, in the situation where the area ratio and/or the length ratio is relatively smaller, the enhancement factor tends to lessen significantly, which situation tends to suppress deep surges for the same value of the characteristic slope. It could result in the stall stagnation condition. In the domain of area ratio vs. length ratio of the delivery duct to the suction duct, contour-lines of the enhancement factor behave qualitatively similar to those of the stall stagnation boundaries of a fan analytically obtained, suggesting that a certain range of the enhancement factor values could specify the stagnation occurrence. The significant decreases in the factors are observed to accompany appearances of phase lags and travelling waves in the wave motions, which macroscopically suggests breaking down of the complete surge actions of filling and emptying of the air in the delivery duct. The strength of the action is deeply related with acoustic interferences and is evaluated in terms of the volume-modified reduced resonance frequency proposed by the author. These observations have shown the fundamental cause and the sequence of the stall stagnation in principle.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.9
no.1
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pp.1-30
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2008
When the stagnation temperature of a perfect gas increases, the specific heats and their ratio do not remain constant any more and start to vary with this temperature. The gas remains perfect; its state equation remains always valid, except, it is named in more by calorically imperfect gas. The aim of this work is to trace the profiles of the supersonic axisymmetric Minimum Length Nozzle to have a uniform and parallel flow at the exit section, when the stagnation temperature is taken into account, lower than the dissociation threshold of the molecules, and to have for each exit Mach number and stagnation temperature shape of nozzle. The method of characteristics is used with the algorithm of the second order finite differences method. The form of the nozzle has a point of deflection and an initial angle of expansion. The comparison is made with the calorically perfect gas. The application is for air.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.14
no.6
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pp.512-518
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2002
The real chip and similarity model were used to investigate the thermal behavior and velocity distribution of air from the heat source with the location and the amount of heat experimentally and numerically, and compared. The heat generated in the block is not cooled by convection and show the high temperature by the stagnation of heat flow. After maintaining the high temperature of block by the natural convection, the sudden drop of temperature with the air flow was shown in the channel but the decreasing rate was small with the time. The inward block was effected by infinitesimal air flow generated between block and channel and outward block was effected by the entry condition.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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