Park, Sunho;Park, Se Wan;Rhee, Shin Hyung;Lee, Sang Bong;Choi, Jung-Eun;Kang, Seon Hyung
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.5
no.1
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pp.33-46
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2013
A computational fluid dynamics (CFD) code, dubbed SNUFOAM, was developed to predict the performance of ship resistance using a CFD tool kit with open source libraries. SNUFOAM is based on a pressure-based cell-centered finite volume method and includes a turbulence model with wall functions. The mesh sensitivity, such as the skewness and aspect ratio, was evaluated for the convergence. Two wall functions were tested to solve the turbulent flow around a ship, and the one without the assumption of the equilibrium state between turbulent production and dissipation in the log law layer was selected. The turbulent flow around a ship simulated using SNUFOAM was compared to that by a commercial CFD code, FLUENT. SNUFOAM showed the nearly same results as FLUENT and proved to be an alternative to commercial CFD codes for the prediction of ship resistance performance.
The numerical analysis by using CFX 11.0 commercial code was done for proper design of the heat exchanger. The present experimental studies were also conducted to investigate the effects of circulating solid particles on the characteristics of fluid flow, heat transfer and cleaning effect in the fluidized bed vertical shell and tube type heat exchanger with counterflow, at which a variety of solid particles such as glass ($3mm{\Phi}$), aluminum ($2{\sim}3mm{\Phi}$), steel ($2{\sim}2.5mm{\Phi}$), copper ($2.5mm{\Phi}$) and sand ($2{\sim}4mm{\Phi}$) were used in the fluidized bed with a smooth tube. Seven different solid particles have the same volume, and the effects of various parameters such as water flow rates, particle diameter, materials and geometry were investigated. The present experimental and numerical results showed that the flow velocity range for collision of particles to the tube wall was higher with heavier density solid particles, and the increase in heat transfer was in the order of sand, copper, steel, aluminum, and glass. This behavior might be attributed to the parameters such as surface roughness or particle heat capacity.
The unsteady flow past a circular cylinder which starts rotating or rotary oscillating impulsively from rest in a viscous fluid is investigated for Reynolds numbers Re=200 and 1000, rectilinear speed ratios ${\alpha}$ between 0.5 and 5.0, and forced oscillating frequencies $f_s$ between 0.1 and 2.0. Numerical solutions of the Navier-Stokes equations are obtained by using a finite volume method on an unstructured colocated grid. The objective of the study is to examine the effect of the rotating and rotary oscillating circular cylinder on the flow patterns and dynamics loads. The numerical results reveal that the $K\acute{a}rm\acute{a}n$ vortex street vanishes entirely behind the rotating cylinder when the ratio ${\alpha}$ exceeds the critical value, and the vortex shedding behind the rotary oscillating cylinder undergoes mainly three modes named 'synchronization', 'competition' and 'natural shedding' with the increase of $f_s$. Based on the amplitude spectra analysis of the lift coefficients, the regions of the classification of flow structure modes are presented, which provide important references for the flow control in the ocean engineering.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.15
no.6
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pp.1861-1871
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1991
In this study, the piping system conveying unsteady flow is considered. The effects of coupling between the pipe motion and the velocity and pressure of fluid are included for the dynamic stability and response analysis of the piping system. The dynamic equations for a piping system are derived by Newtonian dynamics. For the momentum and continuity equations, the concept of moving control volume is applied. Thus, the governing equations derived herein are valid for the applications to the vibration problems occurred when a piping system starts up or shuts down and also when the valves and pumps operate. For a simply supported straight pipe, the stability analysis is conducted for various nondimensional parameters. The dynamic responses, in both stable and unstable region of stability chart, are numerically tested by the use of central difference method.
Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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v.56
no.1
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pp.81-88
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2014
Accurate wind data is essential for predicting airborne spread of virus. OpenFOAM was used for computational fluid dynamics (CFD) simulation procedure which is under GNU GPL (General Public License). Using complex terrain, DEM (Digital Elevation Map) that was prepared from GIS information covering a research site is converted to a three dimensional surface mesh that is composed by quad and full hexahedral space meshes. Around this surface mesh, an extended computational domain volume was designed. Atmospheric flow boundary conditions were used at inlet and roughness height and was considered at terrain by using rough wall function. Two different wind conditions that was relatively stable during certain periods were compared in 3 different locations for validating the accuracy of the CFD computed solution. The result shows about 10 % of difference between the calculated result and measured data. This procedure can simulate a prediction of time-series data for airborne virus spread that can be used to make a web-based forecasting system of airborne virus spread.
This paper considers the research of the hybrid interrupter which adopts both rotating arc and thermal expansion technology. The operating principle of this device depends on rapid arc rotation due to the magnetic field created by the fault current through a coil which is mounted on contacts and also relies on the principle of thermal expansion created by arc energy in extinguishing chamber and finally causes pressure rise in expansion volume. To develope this type of interrupter, we introduced analytical analysis including electromagnetic and arc fluid simulation and experimental analysis including construction of current source generation facility and arc behavior measurements. In this research, the principle of the interrupting techniques are given and analytical and experimental results of hybrid interrupter which is developed by new technology is introduced.
Kim, Heuy-Dong;Lee, Young-Ki;Seo, Tae-Won;Raghunathan, Srinivasan
Proceedings of the KSME Conference
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2000.04b
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pp.520-524
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2000
A ejector system is one of the fluid machinery, which has been mainly used as an exhaust pump or a vacuum pump. The ejector system has often been pointed out to have only a limited efficiency because it is driven by pure shear action and the mixing action between primary and secondary streams. In the present work, numerical simulations were conducted to investigate the effects of the geometry and the mass flow ratio of supersonic ejector-diffuser systems on their mixing performance. A fully implicit finite volume scheme was applied to solve the axisymmetric Navier-Stokes equations, and the standard ${\kappa}-{\varepsilon}$ turbulence model was used to close the governing equations. The flow fields of the supersonic ejector-diffuser systems were investigated by changing the ejector throat area ratio and the mass flow ratio. The existence of the second throat strongly affected the shock wave structure inside the mixing tube as well as the spreading of the under-expanded jet discharging from the primary nozzle, and served to enhance the mixing performance.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.12
no.4
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pp.318-330
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2011
This paper investigates the convergence characteristics of the modified artificial compressibility method proposed by Turkel. In particular, a focus is mode on the convergence characteristics due to variation of the preconditioning factor (${\alpha}_u$) and the artificial compressibility (${\beta}$) in conjunction with an upwind method. For the investigations, a code using the modified artificial compressibility is developed. The code solves the axisymmetric incompressible Reynolds averaged Navier-Stokes equations. The cell-centered finite volume method is used in conjunction with Roe's approximate Riemann solver for the inviscid flux, and the central difference discretization is used for the viscous flux. Time marching is accomplished by the approximated factorization-alternate direction implicit method. In addition, Menter's k-${\omega}$ shear stress transport turbulence model is adopted for analysis of turbulent flows. Inviscid, laminar, and turbulent flows are solved to investigate the accuracy of solutions and convergence behavior in the modified artificial compressibility method. The possible reason for loss of robustness of the modified artificial compressibility method with ${\alpha}_u$ >1.0 is given.
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2017.05a
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pp.609-611
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2017
The hysteresis phenomena are frequently encountered in the wide variety of fluid flow systems of industrial and engineering applications. Hysteresis mainly appears during the transient change of pressure ratios, and this, in turn, influences the performance the supersonic wind tunnel. However, investigations on the hysteresis phenomenon particularly inside the supersonic wind tunnel are rarely studied. In the present study, numerical simulations are carried out to investigate hysteresis phenomenon of the shock waves inside the Supersonic Wind Tunnel. The unsteady, compressible flow through the supersonic wind tunnel is computationaly analyzed with an symmetric model. The Navier-Stokes equations are solved with Spalart-Allmaras turbulence model using a fully implicit finite volume scheme. The variaton in the flow field between the starting pressure ratio and operating pressure ratio of a supersonic wind tunnel is investigated in terms of hysteresis phenomenon.
A sorption cooler, which utilizes helium-4 as a working fluid, was previously developed and tested in KAIST. The cooler consists of a sorption pump and a thermosyphon. The developed sorption cooler aims to pre-cool a certain amount of the magnetic refrigerant of an adiabatic demagnetization refrigerator (ADR) from 4.5 K to 2.5 K. To simulate the high heat capacitance of the magnetic refrigerant, liquid helium was utilized not only as a refrigerant for the sorption cooling but also as a thermal capacitor. The previous experiment, however, showed that the lowest temperature of 2.7 K which was slightly higher than the target temperature (2.5 K) was achieved due to the radiation heat leak. This excessive heat leak would not occur when the sorption cooler is completely integrated with the ADR. Thus, based on the experimentally obtained pumping speed, the prediction model for the sorption cooler is developed in this study. The presented model in this paper assumes the sorption cooler is integrated with the ADR and the heat leak is negligible. The model predicts the amount of the liquid helium and the required time for the sorption cooling process. Furthermore, it is confirmed that the performance of the sorption cooler is enhanced by reducing the volume of the thermosiphon. The detailed results and discussions are summarized.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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