The hydraulic design optimization and performance analysis of mixed-flow pumps for waterjet marine vehicle propulsion has been carried out using mean streamline analysis and three-dimensional computational fluid dynamics (CFD) code. In the present study, the conceptual design optimization has been formulated with a non-linear objective function to minimize the fluid dynamic losses, and then the commercial CFD code was incorporated to allow for detailed flow dynamic phenomena in the pump system. Newly designed mixed-flow model pump has been tested in the laboratory. Predicted performance curves by the CFD code agree very well with experimental data for a newly designed mixed-flow pump over the normal operating conditions. The design and prediction method presented herein can be used efficiently as a unified hydraulic design process of mired-flow pumps for waterjet marine vehicle propulsion.
A three dimensional simulation of the fluid flow in an automotive torque converter was conducted adopting the mixing plane model implemented in the computational fluid dynamics program CFD-ACE. The present numerical results for performance characteristics showed a good agreement with the experimental results. In the flow of the torque converter, recirculating flow regimes were found mostly at the suction side of each element, which caused the performance decrease. The recirculating flow can be minimized by the optimization of the blade geometries.
An axial flow fan design system has been made by integrating the self-developed programs and I-DEAS. By using the system, an axial flow fan was designed, manufactured and verified through the wind tunnel experiments in coorperation with a refrigerator appliance division. It has been shown that the optimal design without the ambiguity of the design parameters can be possible by the three-dimensional flow simulations using a self-developed CID code, FANS-3D. (Flow Analysis code using Navier Stokes aguations in Three-Dimensional curvilinear coordinates). By virtue of the fluency of the data flow, an optimally designed fan which satisfies design conditions can be selected in a short time and less cost. The manufacturing processes of a Mock-up and an injection molding die have been automated through the self-made interface programs which connnect from the start to the end. It has been shown that the newly developed fan by this system has a superior performance characteristics to an existing fan.
Khalil, Khalid;Khan, Huzafa;Chahar, Divyansh;Townsend, Jamie F.;Rana, Zeeshan A.
Wind and Structures
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제34권6호
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pp.483-497
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2022
Three-dimensional (3D) computational fluid dynamics (CFD) analysis of flow around a hipped-roof building representative of UK inland conditions are conducted. Unsteady simulations are performed using three variations of the k-ϵ RANS turbulence model namely, the Standard, Realizable, and RNG models, and their predictive capability is measured against current European building standards. External pressure coefficients and wind loading are found through the BS 6399-2:1997 standard (obsolete) and the current European standards (BS EN 1991-1-4:2005 and A1:20101). The current European standard provides a more conservative wind loading estimate compared to its predecessor and the k-ϵ RNG model falls within 15% of the value predicted by the current standard. Surface shear stream-traces and Q-criterion were used to analyze the flow physics for each model. The RNG model predicts immediate flow separation leading to the creation of vortical structures on the hipped-roof along with a larger separation region. It is observed that the Realizable model predicts the side vortex to be a result of both the horseshoe vortex and the flow deflected off it. These model-specific aerodynamic features present the most disparity between building standards at leeward roof locations. Finally, pedestrian comfort and safety criteria are studied where the k-ϵ Standard model predicts the most ideal pedestrian conditions and the Realizable model yields the most conservative levels.
Two- and Three- dimensional numerical simulations are carried out to understand the combustion characteristics of LNG-fueled gas turbine combustor for power generation using imported and domestic natural gases. Reacting flow characteristics of the swirl stabilized natural gas combustor were understood from the numerical results with the flow conditions selected from the gas turbine operation data. The thermal influences of different natural gases were very small and the fuel composition and flow rate were considered to be tuned well. The flow structures of the recirculation and combustion region was understood from the comparison of the two- and three-dimensional results. The complexity of the three-dimensional swirl flows inside the gas turbine combustor with multiple swirlers was understood those resulting from the interactions of the stage and pilot burners.
Recently, environmental damage to urban area becomes serious problem due to the exhaust emissions by increasing the number of vehicle. Especially, exhaust emission from diesel vehicles are blown to be harmful to human health and environment. Photoacoustic Spectroscopy system is very useful technology for simultaneous and continuous measurement of the various components of the automotive exhaust gas. In this study, in order to reduce emission gases from automobile, we tried to develop the measurement system of Photoacoustic Spectroscopy. To improve performance of high sensitive Photoacoustic Spectroscopy system for automotive exhaust emissions, the shape of Photoacoustic Spectroscopy cell was optimized to use the flow analysis. And Exhaust emission data of the 1,500cc gasoline engine was fixed the working fluid. The characteristics of fluid flow for cell were analyzed by various conditions in detail.
Flow distribution and pressure drop analysis for an inlet plenum of a Pebble Bed Modular Reactor (PBMR) have been performed using Computational Fluid Dynamics. Three-dimensional Navier-Stokes equations have been solved in conjunction with $k-{\epsilon}$ model as a turbulence closure. Non-uniformity in flow distribution is assessed for the reference case and parametric studies have been performed for rising channels diameter, Reynolds number and angle between the inlet ports. Also, two different shapes of the inlet plenum namely, rectangular shape and oval shape, have been analysed. The relative flow mal-distribution parameter shows that the flow distribution in the rising channels for the reference case is strongly non-uniform. As the rising channels diameter decreases, the uniformity in the flow distribution as well as the pressure drop inside the inlet plenum increases. Reynolds number is found to have no effect on the flow distribution in the rising channels for both the shapes of the inlet plenum. The increase in angle between the inlet ports makes the flow distribution in the rising channels more uniform.
The indoor environments in high-rise buildings are generally well enclosed by defined boundary conditions. Here, a numerical simulation method based on the Lattice Boltzmann method (LBM), which aims to model and simulate the turbulent flow accurately in an enclosed environment, and its comparison with traditional computational fluid dynamics (CFD) results, are presented in this paper. CFD has become a powerful tool for predicting and evaluating enclosed airflows with the rapid advance in computer capacity and speed, and various types of CFD turbulence modeling and its application and validation have been reported. The LBM is a relatively new method; it involves solving of the discrete Boltzmann equation to simulate the fluid flow with a collision model instead of solving Navier-Stokes equations. In this study, the LBM-based scheme of flow pattern and particle dispersion analyses are validated using the benchmark test case of two- and three-dimensional and isothermal conditions (IEA/Annex 20 case); the prediction accuracy and advantages are also discussed by comparison with the results of CFD.
At present, most of the widely used system codes for nuclear safety analysis are one-dimensional, which cannot effectively simulate the flow field of the reactor core or other structures. This is true even for the system codes containing three-dimensional modules with limited three-dimensional simulation function such as RELAP-3D. In contrast, the computational fluid dynamics (CFD) codes excel at providing a detailed three-dimensional flow field of the reactor core or other components; however, the computational domain is relatively small and results in the very high computing resource consuming. Therefore, the development of coupling codes, which can make comprehensive use of the advantages of system and CFD codes, has become a research focus. In this paper, a review focus on the researches of coupled CFD and thermal-hydraulic system codes was carried out, which summarized the method of coupling, the data transfer processing between CFD and system codes, and the verification and validation (V&V) of coupled codes. Furthermore, a series of problems associated with the coupling procedure have been identified, which provide the general direction for the development and V&V efforts of coupled codes.
This study represents numerical study on the thermal and fluid flow characteristics of exhaust gas in a motorcycle muffler. The reference engine was used 124.cc small displacement. Numerical analysis with computational fluid dynamics(CFD) was carried out to investigate the exhaust gas that flow into a motorcycle muffler. The STAR-CD S/W used to three dimensional steady state CFD analysis in a muffler. And than We got the information of static pressure it is used to structural analysis ant the first baffle plate using the commercial CAE code ANSYS workbench. Exhaust gas flow third chamber from frist chamber and running second chamber. A simulation result shows that each chamber of muffler temperature is about 460 K, 445 and 463K and pressure is about 22,000 Pa, 16,000 Pa and 10,000 Pa.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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