An analytic approach has been employed to study condensate film thickness distribution inside cave-shaped cavity of a flat plate heat pipe. The results indicate that the condensate film thickness largely depends on mass flow rate and local velocity of condensate. The increasing rate of condensate film for circular region reveals about 50% higher value than that of vertical region. The physical properties of working fluid affect significantly the condensate film thickness, such as the condensate film thickness for the case of FC-40 are 5 times larger than that of water. In comparison with condensation on a vertical wall, the average heat transfer coefficient in the cave-shaped cavity presented 10∼15% lower values due to the fact that the average film thickness formed inside the cave-shaped cavity was larger than that of the vertical wall with an equivalent flow length. A correlation formula which is based on the condensate film analysis for the cave-shaped cavity to predict average heat transfer coefficient is presented. Also, the critical minimum fill charge ratio of working fluid based on condensate film analysis has been predicted, and the minimum fill charge ratios for FC-40 and water are about Ψ$\_$crit/=3∼7%, Ψ$\_$crit/=0.5∼1.3% respectively, in the range of heat flux q"=5∼90kW/㎡.
Park, No-Suk;Kwon, Soon-Bum;Lee, Sun-Ju;Bae, Chul-Ho;Kim, Jeong-Hyun;Ahn, Hyo-Won
Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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v.19
no.4
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pp.421-428
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2005
Dissolved air flotation (OAF) is a solid-liquid separation system that uses fine bubbles rising from bottom to remove particles in water. In this study, we investigated the effect of L/W (L; Length, W; Width) on the hydro-dynamic behavior in DAF system using CFD (Computational Fluid Dynamics) and ADV (Acoustic Doppler Velocimetry) technique. The factual full-scale DAF system, L/W ratio of 1:1, was selected and various L/W ratio (2:1, 3:1, 4:1 and 5:1) conditions were simulated with CFD. For modelling, 2-phase (gas-liquid) flow equations for the conservation of mass, momentum and turbulence quantities were solved using an Eulerian-Eulerian approach based on the assumption that very small particle is applied in the DAF system. Also, for verification of CFD simulation results, we measured the factual velocity at some points in the full-scale DAF system with ADV technique. Both the simulation and the measurement results were in good accordance with each other. As the results of this study, we concluded that L/W ratio and outlet geometry play important role for flow pattern and fine bubble distribution in the flotation zone. In the ratio of 1:1, the dead zone is less than those in other cases. On the other hands, in the ration of 3:1, the fine bubbles were more evenly distributed.
Moshari, Shahab;Nikseresht, Amir Hossein;Mehryar, Reza
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.6
no.2
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pp.219-235
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2014
With the development of the technology of underwater moving bodies, the need for developing the knowledge of surface effect interaction of free surface and underwater moving bodies is increased. Hence, the two-phase flow is a subject which is interesting for many researchers all around the world. In this paper, the non-linear free surface deformations which occur during the water-exit of a circular cylinder due to its buoyancy are solved using finite volume discretization based code, and using Volume of Fluid (VOF) scheme for solving two phase flow. Dynamic mesh model is used to simulate dynamic motion of the cylinder. In addition, the effect of cylinder mass in presence of an external force is studied. Moreover, the oblique exit and entry of a circular cylinder with two exit angles is simulated. At last, water-exit of a circular cylinder in six degrees of freedom is simulated in 3D using parallel processing. The simulation errors of present work (using VOF method) for maximum velocity and height of a circular cylinder are less than the corresponding errors of level set method reported by previous researchers. Oblique exit shows interesting results; formation of waves caused by exit of the cylinder, wave motion in horizontal direction and the air trapped between the waves are observable. In 3D simulation the visualization of water motion on the top surface of the cylinder and the free surface breaking on the front and back faces of the 3D cylinder at the exit phase are observed which cannot be seen in 2D simulation. Comparing the results, 3D simulation shows better agreement with experimental data, specially in the maximum height position of the cylinder.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.19
no.7
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pp.72-80
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2018
With the ever increasing advances in computers and their computing power, computational fluid dynamics(CFD) has become an essential engineering tool in the design and analysis of engineering applications. Accordingly, many universities have developed and implemented a course on CFD for undergraduate students. On the other hand, many professors have used industrial examples supplied by computational analysis software companies as CFD examples. This makes many students think of CFD as difficult and confusing. This paper presents a simple CFD example used in the department of mechanical design engineering of Kangwon National University and shows its effectiveness. Most students answered that a simple CFD example is more comprehensive than an industrial example. Therefore, it is necessary to develop simple computational analysis problems in the engineering education field.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.55
no.1
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pp.56-65
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2018
Pressure oscillation caused by the compressibility of entrapped air in dam break flow is analyzed using an open source code, which is a two-phase compressible code for non-isothermal immiscible fluids. Since compressible flows are computed based on a pressure-based method, the code can handle the equation of state of barotropic fluid, which is virtually incompressible. The computed time variation of pressure is compared with other experimental and computational results. The present result shows good agreements with other results until the air is entrapped. As the entrapped air bubbles pulsate, pressure oscillations are predicted and the pressure oscillations damp out quickly. Although the compressibility parameter of water has been varied for a wide range, it has no effects on the computed results, because the present equation of state for water is so close to that of incompressible fluid. Grid independency test for computed time variation of pressure shows that all results predict similar period of pressure oscillation and quick damping out of the oscillation, even though the amplitude of pressure oscillation is sensitive to the velocity field at the moment of the entrapping. It is observed that as pressure inside the entrapped air changes quickly, the pressure field in the neighboring water adjusts instantly, because the sound of speed is much higher in water. It is confirmed that the period of pressure oscillation is dominated by the added mass of neighboring water. It is found that the temperature oscillation of the entrapped air is critical to the quick damping out of the oscillations, due to the fact that the time averaged temperature inside the entrapped air is higher than that of surrounding water, which is almost constant.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.26
no.1
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pp.82-93
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2002
The effects of the interaction between the flow and temperature field and a boundary layer due to a variety of the height of a vortex generator are experimentally investigated. The test facility consists of a boundary-layer wind tunnel with the vortex generator protruding from the bottom surface. In order to control the strength of the longitudinal vortices, the angle of attack and the spacing distance of the vortex generator are 20 degree and 40 mm, respectively. The height of the vortex generator (H) is 15 mm, 20 mm and 30 mm and the cord length of it is 50 mm. Three-component mean velocity measurements are made using a 5-hole probe system and the surface temperature distribution is measured by the hue capturing method using thermochromatic liquid crystals. By using the method mentioned above, the following conclusions are obtained from the present experiment. The boundary layer is thinned in the downwash region where the strong downflow and the lateral outflow of the boundary layer fluid occur and thickened in the upwash re,3ion where the longitudinal vortex sweeps low momentum fluid away from the bottom surface. In case that the height of the vortex generator increases, the averaged circulation and the maximum vorticity of the vortex pair decrease. The contours of the non-dimensional temperature show the similar trends fur all the cases (H=15 mm, 20 mm and 30 mm). The peak augmentation of the distribution of the local non-dimensional temperature occurs in the downwash region near the point of minimum boundary-layer thickness.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.14
no.11
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pp.5371-5376
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2013
The role of a main starting air valve is to supply compressed air to the diesel engine for starting the stopped diesel engine of a ship and cut off the air during normal operation. In this study, the main starting air valve with 80mm size was designed based on the developed valve with 50mm size. The concept design of the 80A main starting air valve was completed by using CATIA. Then, fluid analysis was performed to investigate the flow characteristics such as pressure and velocity distribution. Sequentially, structural analysis using FSI was performed. In this study, ANSYS CFX and ANSYS Workbench are utilized. The heavy weight of the body can deteriorate the strength performance of neighbor elements, leading to undesirable effect on flow characteristics. Thus, in this research, a lightweight design of the body was suggested satisfying strength requirement. The weight of the suggested design was reduced by 7kg, and the strength satisfied its requirement.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.34
no.9
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pp.89-96
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2006
In this study, fluid flow and thermal characteristics in a catalyst bed for nitrous oxide catalytic decomposition which is introduced as a hybrid rocket ignition system for small satellites were theoretically considered. To analyze the thermal phenomena of the catalyst bed, a so-called porous medium approach has been opted for modeling the honeycomb geometry of the catalyst bed. Using a Brinkman-extended Darcy model for fluid flow and the one-equation model for heat transfer, the analytical solutions for both velocity and temperature distributions in the catalyst bed are obtained and compared with experimental data to validate the porous medium approach. Based on the analytical solutions, parameters of engineering importance are identified to be the porosity of the catalyst bed, effective volumetric ratio, the ratio of the radius of the catalyst bed to the radius of a pore, heat flux generated by a heater, and pumping power. Their effects on thermal phenomena of the catalyst bed are studied.
The grooving corrosion is caused mainly by the different microstructures between the matrix and weld which is formed during the rapid heating and cooling cycle in welding. By this localized corrosion reaction of pipes, it evolves economic problems such as the early damage of industrial facilities and pipe lines of apartment, and water pollution. So lots of researches were carried out already about grooving corrosion mechanism of ERW carbon steel pipe but there is seldom study for water hammer happened by fluid phenomenon and corrosion rate by flow velocity. In this study, the analysis based on hydrodynamic and fracture mechanics was carried out. ANSYS, FLUENT and STAR-CD were used for confirmation of flow phenomenon and stress on the pipe. As the results, fatigue failure is able to be happened by water hammer and grooving corrosion rate is increased cause by turbulent. Grooving corrosion is happened on the pipe, then friction loss of fluid is occurred from corroded part. Erosion can be happened enough in corroded region of microscopic size that wear "V" form. Also pipe is able to be damaged by water hammer effects because of corroded region is general acting as a notch effects. Corrosion depth was more than half of total thickness, it can be damaged from water hammer pressure.
Most of the domestic cold storage rooms are inefficient for agricultural products because of temperature gradients inside the storage rooms. Temperature gradients are developed mainly by improper airflow pattern inside the storage room, which is a main cause of the spoilage of the agricultural products. There proper airflow pattern is essential to minimize these temperature gradients and the spoilage. The performance and characteristics of a cold storage room were determined as a function of airflow pattern and temperature distribution in forced circulation cold storage room. A commercial CFD(computational fluid dynamics) code was used to simulate 3-D airflow in the cold storage room. Solving the flow equations for the storage room, a standard k-$\varepsilon$ turbulent model was implemented to calculate steady state turbulent velocity distribution. The CFD prediction results were compared with temperature measurements inside the cold storage room. In case of pallet storage, Temperature gradients inside pallet storage was reduced because the contact area of cold air expanded through an alley of airflow in storage. But is case of bulk storage, the last temperature of storage considerably rose more than the initial temperature of storage. The reason was that bulk storage didn't include any alley of airflow in storage.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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