International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.4
no.3
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pp.317-323
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2011
Mini centrifugal pumps having a diameter smaller than 100mm are employed in many fields; automobile radiator pump, ventricular assist pump, cooling pump for electric devices and so on. Further, the needs for mini centrifugal pumps would become larger with the increase of the application of it for electrical machines. It is desirable that the mini centrifugal pump design be as simple as possible as precise manufacturing is required. But the design method for the mini centrifugal pump is not established because the internal flow condition for these small-sized fluid machines is not clarified and conventional theory is not suitable for small-sized pumps. Therefore, we started research on the mini centrifugal pump for the purpose of development of high performance mini centrifugal pumps with simple structure. Three types of rotors with different outlet angles are prepared for an experiment. The performance tests are conducted with these rotors in order to investigate the effect of the outlet angle on performance and internal flow condition of mini centrifugal pumps. In addition to that, the blade thickness is changed because blockage effect in the mini centrifugal pump becomes relatively larger than that of conventional pumps. On the other hand, a three dimensional steady numerical flow analysis is conducted with the commercial code (ANSYS-Fluent) to investigate the internal flow condition. It is clarified from the experimental results that head of the mini centrifugal pump increases according to the increase of the blade outlet angle and the decrease of the blade thickness. In the present paper, the performance of the mini centrifugal pump is shown and the internal flow condition is clarified with the results of the experiment and the numerical flow analysis. Furthermore, the effects of the blade outlet angle and the blade thickness on the performance are investigated and the internal flow of each type of rotor is clarified by the numerical analysis results.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.16
no.5
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pp.873-882
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1992
The study is concerned with the rigid-plastic element analysis for axisymmetric hydromechanical deep drawing in which the fluid flow influences the metal deformation. Due to the fluid pressure acting on the sheet material hydromechanical deep drawing is distinguished from the conventional deep drawing processes. In considering the pressure effect, the governing equation for fluid pressure is solved and the result is reflected on the global stiffness matrix. The solution procedure consists of two stages ; i.e., initial bulging of the sheet surface before the initiation of steady fluid flow in the flange and fluid-lubricated stage. The problem is decoupled between fluid analysis and analysis of solid deformation by deformation by iterative feedback of mutual computed results. The corresponding experiments are carried out for axisymmetric hydro-mechanical deep drawing of annealled aluminium sheet as well as for deep drawing. It has been shown from the experiments that the limit drawing ratio for hydro-mechanical deep drawing is improved as compared with deep drawing. The computed results are in good agreement with the experiment for variation of punch head and chamber pressure with respect to the punch travel and for distribution of thicknees strain. It is thus shown that the present method of analysis can be effectively applied to the analysis of axisymmetric hydro-mechanical deep drawing processes.
This paper investigates the mechanical behavior of full-scale offshore fish cages under hydrodynamic loads. To simulate different cases, different materials were used in the fish cage and analyzed under different flow velocities. The cage system is studied in two parts: net cage and floating collar. Analyses were performed with the ANSYS Workbench program, which allows the Finite Element Method (FEM) and Computational Fluid Dynamics (CFD) method to be used together. Firstly, the fish cage was designed, and adjusted for FSI: Fluid (Fluent) analysis. Secondly, mesh structures were created, and hydrodynamic loads acting on the cage elements were calculated. Finally, the hydrodynamic loads were transferred to the mechanical model and applied as a pressure on the geometry. In this study, the equivalent (von Mises) stress, equivalent strain, and total deformation values of cage elements under hydrodynamic loads were investigated. The data obtained from the analyses were presented as figures and tables. As a result, it has been shown that it is appropriate to use all the materials examined for the net cage and the floating collar.
When an offshore foundation is exposed to waves and currents, local scour could develop around a pile and even lead to structural failure. Therefore, understanding and predicting the scour due to sediment transport around foundations are important in the engineering design. In this study, the flow and scour around a monopole foundation exposed to a current were investigated using a method that coupled the computational fluid dynamics (CFD) and discrete element method (DEM). The open source computation fluid dynamics library OpenFOAM and a sediment transport library were coupled in the OpenFOAM platform. The incipient motion of the particle was validated. The flow fields and sediment transport around the monopole were simulated. The scour depth development was simulated and compared with existing experimental data. For the upstream scour hole, the equilibrium scour depth could be reproduced qualitatively, and it was underestimated by about 23%.
Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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v.21
no.5
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pp.525-535
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2005
Using a three-dimensional computational fluid dynamics (CFD) model with the $k-{\varepsilon}$ turbulence closure scheme based on the renormalization group theory, flow regimes in urban street canyons are classified according to the building and street aspect ratios. The transition between skimming flow (SF) and wake interference flow (WIF) is determined with the size of double-eddy circulation generated behind the upwind building. The transition between WIF and isolated roughness flow (IRF) is determined with the flow reattachment distance from the upwind building. The critical aspect ratios at which the flow transition occurs are found and compared with those in previous studies. The results show that the flow-regime classification method used in this study is quite reasonable and that the values of the critical aspect ratios are generally consistent with those in fluid experiments or large-eddy simulation. The regression equation describing a relation between the building and street aspect ratios at the flow-regime transition is presented.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.23
no.3
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pp.408-418
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1999
Incompressible flow inside a circular cylinder Including periodically oscillating free surface waves was studied primarily by using a numerical method. We developed a finite difference scheme based on the MAC method applicable to three-dimensional free-surface flows, and applied it to the present flow model to study tho flow characteristics as well as the fluid stirring. To verify the validity of our scheme, we performed a simple experiment for flow visualization. We found that the numerical results show a reasonable agreement with the observed flow patterns.
A commercial CFD code is used to compute the 3-D viscous flow field within the inlet flow concentrator of the newly developed AHU (Air Handling Unit). To improve the performance of the AHU, the inlet air needs to be gradually accelerated to the fan's annular velocity without causing turbulence or flow separation. Three major geometric parameters were selected to specify the inlet shape of the AHU. The performance of the AHU could be measured by the inlet and outlet flow uniformity and the total pressure loss through the inlet flow concentrator. Several numerical calculations were carried out to determine the influence of the geometric parameters on the performance of the AHU. The best geometric values were decided to have efficient inlet shape with analyzing CFD calculation results.
Ion exchange membrane can transfer only cation or anion in electrically conductive fluids. Recent studies have revealed that such selective ion transport can initiate electroconvective instability, resulting vortical fluid motions on the membrane. This so-called electroconvective vortex (a.k.a. electroconvection (EC)) has been in the spotlight for enhancing an ion flux in electrochemical systems. However, EC under shear flow has not been investigated yet, although most related systems operate under pressure-driven flows. In this study, we present the direct visualization platform of EC under shear flow. On the transparent silicone rubber, microscale channels were fabricated between ion exchange membranes, while allowing microscopic visualization of fluid flow and ion concentration changes on the membranes. By using this platform, not only we visualize the existence of EC under shear flow, its unique characteristics are also identified: i) unidirectional vortex pattern, ii) its advection along the shear flow, and iii) shear-sheltering of EC vortices.
Rarefied gas flows through two-dimensional micro channels are studied numerically for the performance optimization of a nanomembrane-based Knudsen compressor. The effects of the wall temperature distributions on the thermal transpiration flow patterns are examined. The flow has a pumping effect, and the mass flow rates through the channel are calculated. The results show that a steady one-way flow is induced for a wide range of the Knudsen number. The DSMC(direct simulation Monte Carlo) method with VHS(variable hard sphere) model and NTC(no time counter) techniques has been applied in this work to obtain numerical solutions. A critical element that drives Knudsen compressor Is the thermal transpiration membrane. The membranes are based on aerosol or machined aerogel. The aerogel is modeled as a single micro flow channel.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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