A new medical X-ray PIV technique was developed using a conventional medical X-ray tube. To acquire images of micro-scale particles, the X-ray PIV system consists of an x-ray CCD camera with high spatial resolution, and a X-ray tube with small a focal spot. A new X-ray exposure control device was developed using a rotating disc shutter to make double pulses which are essential for PIV application. Synchronization methodology was also developed to apply the PIV technique to a conventional medical X-ray tube. In order to check the performance and usefulness of the developed X-ray PIV technique, it was applied to a glycerin flow in an opaque silicon tube. Tungsten particles which have high X-ray absorption coefficient were used as tracer particles. Through this preliminary test, the spatial resolution was found to be higher than ultrafast MRI techniques, and the temporal resolution was higher than conventional X-ray PIV techniques. By improving its performance further and developing more suitable tracers, this medical X-ray PIV technique will have strong potential in the fields of medical imaging or nondestructive inspection as well as diagnosis of practical thermo-fluid flows.
Lee, Hyo Ryeol;Ahn, Jung Hwan;Kim, Bok Man;Kim, Hwa Young
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.23
no.2
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pp.103-108
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2014
Growing concerns about environmental pollution have led to an increase in the demand for compressed natural gas (CNG) vehicles in recent years. CNG vehicles are equipped with a cylinder valve installed in a high-pressure vessel to control the CNG flow. The cylinder valve must meet high quality safety standards because the pressure vessel stores high-pressure CNG. Therefore, safety evaluation of the cylinder valve is necessary to ensure the safety of CNG vehicles. In this study, fluid-structure interaction analysis for the structural integrity of the cylinder valve were conducted using a commercial finite element analysis code(ANSYS WORKBENCH V14). The CFD analysis was performed using a steady-state technique according to the inlet and outlet pressures in order to predict the pressure distribution. Structural analysis was performed by a static structure technique at the maximum working pressure to evaluate the structural integrity of the cylinder valve. From the results, the safety factor of the valve component is between 1.57 and 21.5.
In this study, the heat transfer and flow field of a condenser used for a Kim-chi refrigerator is analysed with numerical method. Main objective is to present the basic data for designing a new condenser model with improvement of heat transfer performance. For CFD analysis, a commercial code, STAR CCM+ was used. The water was used for the inner working fluid and the air was used for the outer fluid. The condenser type used in this study is a flat plate fin-and-tube heat exchanger. As analysis parameters, the effect of condenser geometry and air velocity was investigated. For validation of the numerical calculations, the results were compared with the experimental ones. The heat transfer rates for both results were consistent with each other by maximum 5 % error. Based on this comparison, the numerical analysis was done with some modifications. As a result, it has been observed that there is a suitable fin pitch with which heat transfer performance of condenser is maximized.
The present analysis deals with a numerical procedure for optimizing the shape of elliptical dimples in a cooling channel. The three-dimensional Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) analysis is employed in conjunction with the SST model for predictions of the turbulent flow and the heat transfer. Three non-dimensional geometric design variables, such as the ellipse dimple diameter ratio, ratio of the dimple depth to the average diameter, and ratio of the distance between dimples to the pitch are considered in the optimization. Twenty-one experimental points within design space are selected by Latin Hypercube Sampling. Each objective function values at these points are evaluated by RANS analysis and producing optimal point using surrogate model. The linear combination of heat transfer coefficient and friction loss related terms with a weighting factor is defined as the objective function. The results show that the optimized elliptical dimple shape improves considerably the heat transfer performance than the circular dimple shape.
Organic Rankine cycle (ORC) has been widely used to convert renewable energy such as solar energy, geothermal energy, or waste energy etc., to electric power. For a small scale output power less than 10 kW, turbo-expander is not widely used than positive displacement expander. However, the turbo-expander has merits that it can operate well at off-design points. Usually, the available thermal energy for a small scale ORC is not supplied continuously. So, the mass flowrate should be adjusted in the expander to maintain the cycle. In this study, nozzles was adopted as stator to control the mass flowrate, and radial-type turbine was used as expander. The turbine operated at partial admission. R245fa was adopted as working fluid, and supersonic nozzle was designed to get the supersonic flow at the nozzle exit. When the inlet operating condition of the working fluid was varied corresponding to the fluctuation of the available thermal energy, optimal operating condition was investigated at off-design due to the variation of mass flowrate.
Austenitic stainless steels such as AISI 316L have been used in equipment in which fluid flows at high speeds which can induce cavitation erosion on metallic surfaces due to the collapse of cavities, where the collapse is caused by the sudden change of local pressure within the liquid. Usually AISI 316L is susceptible to cavitation erosion. This research focuses on developing a better material to replace the AISI 316L used in equipment with high speed fluid flow, such as impellers. The effects of Rare Earth Metal (REM) additions on the cavitation erosion-corrosion resistance of duplex stainless steels were studied using metallographic examination, the potentiodynamic anodic polarization test, the tensile test, the X-ray diffraction test and the ultrasonic cavitation erosion test. The experimental alloys were found to have superior mechanical properties due to interstitial solid solution strengthening, by adding high nitrogen (0,4%), as well as by the refinement of phases and grains induced by fine REM oxides and oxy-sulfides. Corrosion resistance decreases in a gentle gradient as the REM content increases. However, REM containing alloys show superior corrosion resistance compared with that of other commercial alloys (SAF 2507, AISI 316L). Owing to their excellent mechanical properties and corrosion resistance, the alloys containing REM have high cavitation erosion-corrosion resistance.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.7
no.3
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pp.30-37
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2003
Spray angle of dual swirl injector is established according to the velocity ratio at orifice exit. Due to the internal mixing at recess and lack of correlation for the combined two fluid injection, prediction of spray angle is very difficult. This study deal with experimental work and numerical simulation on spray angle with different recess length. Among the multiphase flow models, the VOF model was selected to simulate the spray angle. Feasibility of numerical analysis are confirmed by comparing the results with the experimental data, and the effect of recess on spray angle are analyzed for single and combined spray case.
In this paper, a numerical study was performed to investigate the performance characteristics of a pre-heater. The effects of fin pitch and fin array type(in-line, staggered, leaned array) were reported in terms of Colburn j-factor and Fanning friction factor f, as a function of Re. Three-dimensional numerical simulation has been performed by using flow analysis program, FLUENT 13.0. The results show that Colburn j-factor decreases with the decrease of fin pitch attached in the annular tube. But the fin pitch has little effect on f-factor. The staggered array and leaned array show improved heat transfer performance compared with in-line array, so that Colburn j-factor was increased. It also shows that the f-factor of leaned array is the highest in the studied range of Reynolds number.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.18
no.12
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pp.1025-1032
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2006
This is to characterize the fluid mechanics of surfactant water solutions, which exhibit drag reduction in the turbulent flow as compared to pure water. The emphasis is placed on those fluid characteristic aspects of drag reducing solutions which are relevant for application in closed circulation loops for the purpose of pumping power savings, like hydronic cooling and heating systems in buildings. The experiments are carried out with the solutions of the surfactant Beraid DR-IW 616 in concentration of $100{\sim}3,000ppm$. The following key parameters are focused in this study: surfactant concentration, solution temperature and pipe diameter.
The heat transfer characteristics of horizontal and vertical mantle heat storage tanks are studied in order to replace the tank-coil heat exchanger for application in thermosyphon solar water heaters. In this study, 5 mantle storage tanks with different geometric shape are manufactured into stainless steel and each tank is tested. For the test, The inlet flow rate of the heat transfer fluid is maintained 1.2 lpm consistently. The heat transfer fluid temperature through the mantle is $70{\pm}1^{\circ}C$. The temperatures of 26 points included the ambient temperature are measured at every one minute. The measured data are used to calculate the overall heat transfer coefficient(UA) using the LMTD(Log Mean Temperature Difference) method and it is used on the analysis of the heat transfer characteristics to search for optimum arrangement.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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