Free energy based lattice Boltzmann method (LBM) has been used to simulate the rising bubble flows with large density ratio. LBM with compact discretization is able to reduce the spurious current of the static bubble test and be satisfied with the Laplace law. The terminal rise velocity and shape of the bubbles are dependent on Eotvos number, Morton number and Reynolds number. For single bubble flows, simulations are executed for various Eotvos number, Morton number and Reynolds number, and the results are agreed well with the experiments. For multiple bubbles, the bubble flow characteristics are related by the vortex pattern of the leading bubble. The coalescence of the bubbles are simulated successfully and the subsequent results are presented. The present method is validated for static, dynamic bubble test cases and compared to the numerical, experimental results.
Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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2002.10a
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pp.234-239
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2002
Acoustic sounds generated by a uniform flow around a two-dimensional circular cylinder at Re=200 are simulated using finite difference lattice Boltzmann method. A third-order-accurate up-wind scheme is used for spartial derivatives, and a second-order-accurate Runge-Kutta scheme is used for time marching. The results show that in capturing very small acoustic pressure fluctuation with same frequency of Karman vortex street compared with the pressure fluctuation around a circular cylinder. The propagation velocity of acoustic sound is presented that acoustic which approaches tire upstream due to Doppler effect in the uniform flow slowly propagates, while that for the downstream quickly propagates. It is also apparent that the size of sound pressure is proportional for central distance $r^{-1/2}$ of the cylinder.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.18
no.10
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pp.99-103
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2019
Recently, as the high-precision machinery industry has developed rapidly, peripheral equipment has been developed to improve machining efficiency. Peripheral equipment for machining includes cooling units, housings, oil separators, and much more. Oil, such as cleaning and cutting fluids, is used for machining. When waste oil is reused, the contamination of the workpieces and reduction in machining accuracy are generated by the waste oil, including sludge. Therefore, the development of an oil separator is necessary for efficiently separating oil, water, and sludge. The purpose of this study is to analyze the oil separation efficiency and flow characteristics of a high-speed centrifugal separator according to the rotation velocity and diffusion plate. The oil separation efficiency and flow characteristics were analyzed using hydrodynamic theory and computational fluid dynamics (CFD). The results of this study will be used as basic data for the development of a high-speed centrifugal separator.
International Journal of Aerospace System Engineering
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v.8
no.1
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pp.1-13
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2021
Contra-rotating fan is comprised of two rotors which are rotating in the opposite direction. The fan stages are named rotor-1 and rotor-2. Benefits from the use of contra rotation are in terms of better efficiency and improved thrust to weight ratio. Failure of contra-rotating fan stage blade in-service results in safety risks, repair costs, and revenue losses. This paper focuses on the vibration analysis and one way fluid-structure interaction of high aspect ratio, low speed contrarotating fan rotors. Modal analysis and modal pre-stress analysis of contra-rotating fan rotors were carried out to calculate the natural frequencies, One way fluid-structure interaction (FSI) was carried out where the computational analysis of the blades was performed using ANSYS CFX. The boundary conditions for CFD analysis were considered from the actual experimental velocity flow field at the inlet and pressure outlet. Based on the results obtained from the CFD analysis, the structural analysis such as deformation and Von-Misses stresses was carried out by using the finite element method (FEM) with ANSYS. The results provide necessary guidelines for the safe running of the contra-rotating fan. The analysis also will be helpful to understand the change of flow behavior due to a rotor deformation.
Feed-water valves (FWVs) are used to regulate the flow rate of water entering steam generators, which are very important devices in nuclear power plants. Due to the working environment of relatively high pressure and temperature, there is strength failure problem of valve body in some cases. Based on the thermo-fluid-solid coupling model, the valve body stress of the feed-water valve in the opening process is investigated. The flow field characteristics inside the valve and temperature change of the valve body with time are studied. The stress analysis of the valve body is carried out considering mechanical stress and thermal stress comprehensively. The results show that the area with relatively high-velocity area moves gradually from the bottom of the cross section to the top of the cross section with the increase of the opening degree. The whole valve body reaches the same temperature of 250 ℃ at the time of 1894 s. The maximum stress of the valve body meets the design requirements by stress assessment. This work can be referred for the design of FWVs and other similar valves.
In order to analyze the static and dynamic structural characteristics of the Obermeyer gate under overflow conditions, the force characteristics and vibration characteristics of the shield plate structure are studied based on the fluid-solid coupling theory. In this paper, the effects of the flow rate, airbag pressure and overflow water level on the structural performance of shield plate of air shield dam are explored through the method of controlling variables. The results show that the maximum equivalent stress and total deformation of the shield plate decrease first and then increase with the flow velocity. In addition, they are positively correlated with the airbag pressure. What's more, we find that the maximum equivalent stress of the shield plate decreases first and then increases with the overflow water level, and the total deformation of the shield plate decreases with the overflow water level. What's more importantly, the natural frequency of the shield structure of the Obermeyer gate is concentrated at 50 Hz and 100 Hz, so there is still the possibility of resonance. Once the resonance occurs, the free edge of the shield vibrates back and forth. This work may provide a theoretical reference for the safe and stable operation of the shield of the Obermeyer gate.
Using emulsion lubricant whose cooling effect and incombustibility are good and which is economical, I investigated lubricative mechanism and the behavior of scattered particles in the elastic fluid lubrication region with the line contact between rollers and plates and the light interference system. The results of the study are as follows: (1) The flow in the squeeze oil film is considered as comparatively wide clearance and narrow one, and in the former case the effect of the distribution of particles and the velocity on the flow. In the latter case, emulsion particles stay in the clearance an the oil film changes with the decrease of the oil film thickness. (2) In the wide clearance the velocity difference of the flow O/W or W/O emulsion is inverse proportional to the particle size. In the narrow clearance the distribution of the remained drops is different from one another and the scattered particles change more easily in O/W type than in W/O type. (3) At the beginning of the EHL the stagnation region with slow flowing velocity exists and the behavior at the region is different depending on the particle size. (4) By observing the dischromatic light interference line, emulsion oil passing through EHL region and the crack behavior at the beginning of EHL were found.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.36
no.6
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pp.601-607
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2012
In this study, we performed computational fluid dynamic simulations to explore how the detailed design of drug-eluting stents affects both the flow field in the vicinity of the stent as well as the concentration of the eluted drug at the endothelial cell surface. Simulations were performed on three idealized stent geometries we developed and on geometries approximating three commercial stents,: Medtronic's Aurora stent, Cordis's BX Velocity stent, and Boston Scientific's Wallstent. An important contribution of the present study is the introduction of the stent effectiveness index (EI), which provides a quantitative assessment of stent performance and an objective basis for comparing the performance of different stents. Among the three commercial stents studied, our simulations have revealed that the BX Velocity stent is associated with the lowest in-stent EI values for the range of flow Reynolds numbers studied ($200{\leq}Re{\leq}800$). In addition to commercial stent designs, we investigated the EI in three idealized stents and determined that a spiral stent provides excellent performance (low EI) under all flow conditions investigated.
The flow of the middle and downstream of the Yeongsan River is stagnant by two weirs of Seungchon and Juksan and the estuary dam and maintained in freshwater. In this study, the Environmental Fluid Dynamics Code-National Institute of Environment Research(EFDC-NIER) model was applied to the Yeongsan River to simulate water flow, temperature, and salinity stratification. The EFDC-NIER model is an improved model which can simulate multi-functional weirs operation, multiple algal species, and the vertical movement mechanism of algal based on the EFDC model. The simulation results for the water level, water temperature, velocity, and salinity reproduced the observed values well. The mean absolute error(MAE) of the model calibration in the annual variations of the water level was 0.1-0.3 m, water temperature was 0.8-1.7 ℃, velocity was 4.5-7.1 cm/sec, and salinity was 1.5 psu, respectively. In the case of scenario simulation for the full opening of the estuary dam, the water level of the estuary dam was directly impacted by the tide so it was predicted to rise - 1.35 m to 0.2 m on average sea level. The velocity was also predicted to increase from 2.7 cm/sec to 50.8 cm/sec, and the flow rate to increase from 53 ㎥/sec to 5,322 ㎥/sec.
Ha, Jae-Sun;Ryu, Jae-Sung;Kim, Seong-Su;Cho, Sung-Hwan;Yoon, Seok-Mann;Eom, Jae-Sik
Proceedings of the SAREK Conference
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2009.06a
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pp.863-868
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2009
The drag reduction(DR) for Betaine+Amin and Xantan Gum as kinds of surfactant and Polyacrylamide as kinds of polymer solution according to the fluid velocity, temperature and surfactant concentration were compared experimentally. For this study, two kinds of experimental apparatus for short time and long time measurement were established. Each experimental appratus was equipped with hot water storage tanks, pumps, testing pipe network, flowmeter, two pressure gauges and data logging system was built for them. Results showed that Betaine+Amin and Xanthan Gum as kinds of surfactant had appeared optimal DR around 200-500 ppm and their DR tended to be decreased when flow velocity increased but Polyacrylamide as kinds of polymer solution showed the opposite trend to be increased when flow velocity increased. The both of them showed above 40% DR in the case of better condition by the short term measurement. But Polyacrylamide as kinds of polymer solution showed more degradation than Betaine+Amin and Xanthan Gum as kinds of surfactant by the long term measurement. As a result, Betaine+Amin and Xanthan Gum as kinds of surfactant showed better materials to use to the district heating system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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