This paper assesses the two-equation turbulence models available in a commercial code, FLUENT, for heat transfer in a turbulent heated pipe flow. In case of flow under $Re_D=10,000$, Standard $\kappa-\epsilon$ and Realizable $\kappa-\epsilon$ models overpredict the Nusselt number about $20\%$ compared with the experimental correlation, and RNG $\kappa-\epsilon$ model overpredicts about $30\%$ when the two-layer zonal method is employed. When wall function method is adopted, all $\kappa-\epsilon$ models show better predictions. Standard $\kappa-\omega$ and SST $\kappa-\omega$ models have the dependency on the first grid point ($0.3). As Reynolds number becomes high, the predictions of all $\kappa-\epsilon$ and $\kappa-\omega$ models are in a good agreement with the experimental correlation.
Jet pumps are used in a great number of engineering applications. In the present study, jet shapes, mixing chamber shapes, and numerical methods for predicting the performance of an annular-type jet pump are investigated to determine the optimal turbulence model. The flow fields are simulated by solving the momentum and the continuity equations with the standard ${\kappa}-{\epsilon}$ and the RNG ${\kappa}-{\epsilon}$ turbulence models at different Reynolds numbers. After that, they are compared with the corresponding experimental data to determine the optimal model. Next, various calculations are conducted to find an optimal shape using the selected turbulence model. The study shows us that the RNG ${\kappa}-{\epsilon}$ model predicts the performance more exactly, and also shows that the most effective performance can be achieved with $12^{\circ}$ reducing angle and 130mm throat length.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.20
no.5
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pp.1661-1670
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1996
Incompressible flow over a backward-facing step is computed by low Reynolds number turbulence models in order to compare with direct simulation results. In this study, selected low Reynolds number 1st and 2nd (Algebraic Stress Model : ASM) moment closure turbulence models are adopted and compared with each other. Each turbulence model predicts different flow characteristics, different re-attachment point, velocity profiles and Reynolds stress distribution etc. Results by .kappa.-.epsilon. turbulence models indicate that predicted re-attachment lengths are shorter than those by standard model. Turbulent intensity and eddy viscosity by low Reynolds number .kappa.-.epsilon. models are still greater than DNS results. The results by algebraic stress model (ASM) are more reasonable than those by .kappa.-.epsilon. models. The convective scheme is QUICK (Quadratic Upstream Interpolation for Convective Kinematics) and SIMPLE algorithm is adopted. Reynolds number based on step height and inlet free stream velocity is 5100.
Kim, Se-Hyun;Shin, You-Sik;Jun, You-Sin;Seo, Jong-Soo;Jeong, Hyo-Min;Chung, Han-Shik
Proceedings of the KSME Conference
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2003.04a
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pp.2083-2088
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2003
This study was performed to analyze the velocity and temperature distributions of the land aquaculture tank for fish breeding. In this study, we analyzed the velocity and temperature distributions in aquarium tank, and the finite volume method and standard ${\kappa}-{\epsilon}$ turbulence model with the SIMPLE computational algorithm are used to study the water flow in the aquarium. The main calculation parameters of the aquarium tank are the inlet flow rate with from 0.5 to 2.0L/M.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.20
no.1
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pp.304-320
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1996
A multiple production .epsilon. equation model was developed in the low Reynolds number $\kappa$-$\varepsilon$ model with the aids of DNS data. We derived the model theoretically and avoided the use of empirical correlations as much as possible in order for the model to have generality in the prediction of complex turbulent flow. Unavoidable model constants were, however, optimized with the aids of DNS data. All the production and dissipation models in the $\varepsilon$ equation were modified with damping functions to satisfy the wall limiting behavior. A new $f_{\mu}$ function, turbulent diffusion and pressure diffusion model for the k and .epsilon. equations were also proposed to satisfy the wall limiting behavior. By, computational investigation on the plane channel flows, we found that the multiple production model for .epsilon. equation could improve the near wall turbulence behavior compared with the standard production model without the complicated empirical modification. Satisfication of the wall limiting conditions for each turbulence model term was found to be most important for the accurate prediction of near wall turbulence behaviors.
The present work analyzed the effect of mixing vane shape on the flow structure and heat transfer downstream of mixing vane in a subchannel of fuel assembly, by obtaining velocity and pressure fields, turbulent intensity, flow-mixing factors, heat transfer coefficient and friction factor using three-dimensional RANS analysis. NJl5, NJ25, NJ35, NJ45, which were designed by the authors, were tested to evaluate the performances in enhancing the heat transfer. Standard $\kappa-\epsilon$ model is used as a turbulence closure model, and, periodic and symmetry conditions are set as boundary conditions. The flow blockage ratio is kept constant, but the twist angle of mixing vane is changed. The results with three turbulence models( $\kappa-\epsilon$, $\kappa-\omega$, RSM) were compared with experimental data.
A numerical study was made to choose the better turbulence model for the flow in the discharge flow path from a diffuser to a wall. In this study standard $\kappa-\epsilon$ model(SKE), RNG $\kappa-\epsilon$ model(RNG), and Reynolds stress model(RSM) were applied. In case of the flow with relatively high Reynolds number at a diffuser inlet, the pressure loss coefficients by RNG have a tendency to be near to those by SKE at small ratio(below about 0.35) of $h/D_o$, but to those by RSM at large ratio(above about 0.35). At large ratio RNG begins to enlarge the effects of rapid strain and streamline curvature. RNG & RSM are recommended as the appropriate turbulence models for this case. But it is noticeable that the velocity gradient pattern in RNG is same as in SKE, and also that the total pressure distribution in RNG is same as in RSM only at swirling flow area, same as in SKE only at main flow area.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.11
no.3
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pp.528-536
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1987
In a turbulent free shear flow, the large scale motion is characterized by the intermittent flow which arises from the interaction between the turbulent fluid and the irrotational fluid of the environment through the mean velocity gradient. This large scale motion causes a bulk convection whose effect is similar to the spatial diffusion process. In this paper, the total diffusion process is proposed to be approximated by weighted sum of the bulk convection due to the large scale motion and the usual gradient diffusion due to small scale motion. The diffusion term in conventional .kappa.-.epsilon. model requires on more equation of the intermittency transport equation. A production term of this equation means mass entrainment from the irrotational fluid to the turbulent one. In order to test the validity of the proposed model, a plane jet is predicted by this method. Numerical results of this model is found to yield better agreement with experiment than the standard .kappa.-.epsilon. model and Byggstoyl & Kollmann's model(1986). Present hybrid diffusion model requires further tests for the check of universality of model and for the model constant fix.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.28
no.1
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pp.1-6
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2016
This paper studies the wind pressure distribution over the Commonwealth Advisory Aeronautical Council building model (CAARC model) using CFD. We also considered the interaction between the CAARC model and other buildings. The Reynolds number based on the building height was 380,000. The number of sells for the simulation was about 500,000. The wind pressure was lowest when the wind direction was blowing at an angle 45 degrees of the CAARC model. When the gap between the two buildings in front of the CAARC was over 1/2 the horizontal length of the CAARC model, the wind pressure was higher than the pressure without the two buildings. When the distance between the two front buildings and the CAARC was less than 1.5 times the vertical length of the CAARC model, the wind pressure increased. Accordingly, the relative distance between two buildings or the distance from the CAARC model should be considered when extra wind exists due to other buildings.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.13
no.5
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pp.999-1011
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1989
A consideration on the trubulence models for describing the redeveloping turbulent boundary layer beyond separation-reattachment in the flow over a backward-facing step is given through experimental and numerical studies. By considering the blance among the measured values of respective terms in the transport equations for the turbulent kinetic energy and the turbulent shear stress, the recovering process of the redeveloping boundary layer from non-equilibrium to equilibrium has been investigated, which takes place slowly over a substantial distance in the downstream direction. In the numerical study, the standard K-.epsilon. model and the Reynolds stress model have been applied to two kinds of flow regions, one for the entire downstream region after the backward-facing step and another for the downstream region after reattachment. Then the results are compared to a meaningful extent, with the experimental values of the turbulent kinetic energy k, the turbulent energy production term P, the dissipation term K-.epsilon. model, a necessity for a new modelling has been brought forward, which can be also applied to the case of the nonequlibrium turbulent flow.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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