Large eddy simulation(LES) methodology used to model the isothermal swirling flows in a dump combustor and the turbulent premixed flame in a model gas turbine combustor. The LES solver was implemented on parallel computer consisting 16 processors. In isothermal flow simulation, the results was compared with that of ${\kappa}-{\varepsilon}$ model as well as experimental data, in order to verify the capability of LES code. To model the turbulent premixed flame in a gas turbine, the G-equation flamelet model was used. The results showd that LES and RANS well predicted the mean velocity field of a non-swirling flow. However, in swirling flow, LES showed a better performance in predicting the mean axial and azimuthal velocities, and the central recirculation zone than those of RANS. In a model gas turbine combustor, the operation condition of high pressure and temperature induced the different phenomena, such as flame length and flow-field information, comparing with the condition of ambient pressure and temperature. Finally, it was identified that the flame and heat release oscillations are related to the vortex shedding generated by swirl flow and pressure wave propagation.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.14
no.2
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pp.440-452
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1990
Comprehensive numberical computations have been made for four turbulent swirling jets with and without recirculation to critically evaluate the accuracy and universality of several exising turbulence models as well as of the modified k-.epsilon. model proposed in the present study. A numerical scheme based on the full Navier-Stoke equations ha been developed and used for this purpose. Inlet conditions are given by experiments, whenever possible, to minimize the error due to incorrect initial conditions. The standard k-.epsilon. model performs well for the strongly swirling jets with recirculation while it underpredicts the influence of swirl for weakly swirling jets. Rodi's swirl correction and algebraic stress model do not exhibit universality for the swirling jets. The present modified k-.epsilon. model derived from algebraic stress model accounts for anisotropy and streamline curvature effect on turbulence. This model performs consistently better than others for all cases. It may be because these flows have a strong dependence of stresses on the local strain of the mean flow. The predictions of truculence intensities indicate that this model successfully reflect the curvature effect in swirling jets, i.e. the stabilizing and destabilizing effects of swirl on turbulence transport.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.22
no.7
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pp.937-945
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1998
The purpose of this paper is to investigate the relationship between pressure recovery and turbulent characteristic value of velocity and pressure, in the case where a swirling flow streams into a conical diffuser. The results of both measurements of the wall pressure fluctuation and velocity fluctuation revealed them to role the large part of the total pressure loss of the flow. The cause of the fluctuation of flow was showed to be the flow separation at the inlet of diffuser at low intensity of swirl, but the flow of diffuser center was instable at high intensity of swirl. The static pressure recovery depends strongly on the magnitude of the turbulent energy in the diffuser, and that this magnitude of the turbulent energy varies as the intensity of swirl at the diffuser inlet.
Numerical calculations are carried out in order to evaluate the performance of low-Re Reynolds stress model based on SSG model for a swirling turbulent flow in a pipe. The results are compared with those of $\kappa-\epsilon$ model and GL model, and the experimental data. The finite volume method is used for the discretization, and the power-law scheme is employed as a numerical scheme. The SIMPLE algorithm is used for velocity-Pressure correction in the governing equations.
This paper deals with the experimental study of the turbulent characteristics in the swirling coaxial Jets. In this research, the experimental study has been carried out to investigate the effects of swirl number and equivalence ratio on the flow characteristics in nonreacting flow field of the model combustor which symplifys the continuous type combustor for the practical use. Author particularly Intends to find out the fuel-air mixing In the recirculation zone In order to make sure the effects of swirl number and equivalence ratio on the stabilization of flame.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.7
no.7
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pp.1-14
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1999
In the present study, the flame factor which primarily influence the simulation accuracy of the combustion process in a gasoline engine was modeled as a nonlinear function of turbulent intensity to laminar flame speed ratio. Multi-length-scale production rate model for turbulent kinetic energy equation was introduced to consider the different length scales of the swirling and tumbling motions in cylinder on the production rte of turbulent kinetic energy. By7 introducing the multi-length-scale production rate model for the turbulent kinetic energy equation, the predictions of turbulent burning velocity , cylinder pressure, mass burning rate and engine performance of a gasoline engine can much be improved.
In this study, numerical calculations are carried out in order to evaluate the performance of low-Re Reynolds stress model based on SSG model for a swirling turbulent flow in a pipe. The results are compared with those of k-ε model, GL model and the experimental data. The results show that low-Re Reynolds stress model and GL model give better results than k-ε model. In the region near the wall, low-Re Reynolds stress model improves the predictions. However, there is no large difference between the predictions with two Reynolds stress models.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.2
no.4
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pp.346-352
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2009
The objective of the present work is to improve numerical predictions of unsteady turbulent swirling flows in the draft tubes of hydraulic power plants. We present Large Eddy Simulation (LES) results on a simplified draft tube consisting of a straight conical diffuser. The basis of LES is to solve the large scales of motion, which contain most of the energy, while the small scales are modeled. LES strategy is here preferred to the average equations strategies (RANS models) because it resolves directly the most energetic part of the turbulent flow. LES is now recognized as a powerful tool to simulate real applications in several engineering fields which are more and more frequently found. However, the cost of large-eddy simulations of wall bounded flows is still expensive. Bypass methods are investigated to perform high-Reynolds-number LES at a reasonable cost. In this study, computations at a Reynolds number about 2 $10^5$ are presented. This study presents the result of a new near-wall model for turbulent boundary layer taking into account the streamwise pressure gradient (adverse or favorable). Validations are made based on simple channel flow, without any pressure gradient and on the data base ERCOFTAC. The experiments carried out by Clausen et al. [1] reproduce the essential features of the complex flow and are used to develop and test closure models for such flows.
A CFD study was conducted to evaluate the nuclear fuel assembly coolant mixing that is promoted by the flow-mixing vanes on the grid spacer. Four mixing vanes (split vane, swirl vane, twisted vane, hybrid vane) were chosen in this study. A single subchannel of one grid span is modeled using the flow symmetry. The three mixing vanes other than swirl vane generate a large crossflow between the subchannels and a skewed elliptic swirling flow in the subchannel near the grid spacer. The swirl vane induces a circular swirling flow in the subchannel and a negligible crossflow. The split vane and the twisted vane were predicted to result in relatively larger pressure drop across the grid spacer. Since the average turbulent kinetic energy in the subchannel rapidly decreases to a fully developed level downstream of the spacer, turbulent mixing caused by the mixing vanes appears to be not as effective as swirling flow mixing in the subchannel. In summary, the CFD analysis represented the overall characteristics of coolant mixing well in a nuclear fuel assembly with the flow mixing vanes on the grid spacer. The CFD study is therefore quite useful for the development of an advanced flow-mixing vane.
The study of swirling flow is of technical and scientific interest because it has an internal recirculation field, and its tangential velocity is related to the curvature of streamline. The fluid flow for tubes and elbow of heat exchangers has been studied largely through experiments and numerical methods, but studies about swirling flow have been insufficient. Using the particle image velocimetry(PTV) method, this study found the time averaged velocity distribution with swirl and without swirl along longitude sections and the results appear to be physically reasonable. In addition, streamwise mean velocity distribution was compares with that of other. Furthermore, other experimental investigation was performed to study the characteristics of turbulent water flow in a horizontal circular tube by using liquid crystal. 2D PIV technique is employed for velocity measurement and liquid crystal is used for heat transfer experiments in water. Temperature visualization was made quantitatively by calibrating the colour of the liquid crystal versus temperature using various approaches.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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