The slip effect from the molecular interaction between fluid particles and solid surface atoms plays a key role in microscale fluid transport and heat transfer since the relative importance of surface forces increases as the size of the system decreases to the microscale. There exist two models to describe the slip effect: the Maxwell slip model in which the slip correction is made on the basis of the degree of shear stress near the wall surface and the Langmuir slip model based on a theory of adsorption of gases on solids. In this study, as the first step towards developing a general purpose numerical code of the compressible Navier-Stokes equations for computational simulations of microscale fluid flow and heat transfer, two slip models are implemented into a finite element numerical code of a simplified equation. In addition, a pressure-driven gas flow in a microchannel is investigated by the numerical code in order to validate numerical results.
The aquaculture tank is used for breeding fish in sea water which was pumped up to land. The flow characteristics in the aquaculture were investigated with varying the tank geometry and flow rate. The numerical analysis has been employed for calculating the velocity and temperature distributions in a water tank of rectangular type. The finite volume method and SIMPLE algorithm with 3-dimensional standard $\kappa$-$\varepsilon$ turbulence model were used for the numerical analysis. For comparison with experimental results, the PIV system was applied to visualize the flow patterns quantitatively. The numerical results showed good agreements with the experimental results. The mean velocity and temperature versus aquarium depth were represented for various circulating flow rates. Especially, the aquaculture environment is recommended that the aquarium depth has to be d=0.5 m, and this case is the condition of higher velocity and temperature in winter season.
PCV(Positive Crankcase Ventilation) system is designed to remove blowby gas. In this system, a PCV valve is attached in a manifold suction tube to control the flow rate of blowby gas which generates various operating conditions of an automotive engine. As this valve plays a crucial role, the demand in its design is high owing to the small size and high velocity. For this reason, a numerical investigation was carried out to understand both the spool dynamic motion and internal fluid flow characteristics. As a result, the spool dynamic characteristics(i.e. displacement, velocity, acting force), increase in direct proportion to the magnitude of the pressure difference and indicate periodic oscillating motions. Moreover, the velocity at the orifice region decreases according to the increase in differential pressure due to energy loss caused by the sudden decrease of flow area at the orifice region and the increase of flow volume in front of the spool head. Finally, the mass flow rate at the outlet decreases with the increase of spool displacement.
This paper presents a the study on air curtain system of top and bottom bi-directional jet air discharge for blocking the spread of smoke in case of tunnel fire. The five kinds different air curtains of A, B, C, D, and E of models for various performance tested after manufactured. A results of the various performance test obtained the best efficiency from E model air curtain. And optimize the injection angle of the air curtain nozzle through the three-dimensional computational fluid dynamics (CFD) analysis and analyzed the effects of external pressure of tunnel. and also single factor design have been applied. At present, our attention is focused on the velocity distribution(flow width and flow position) of 1.5m on the ground in tunnel. Also, analyzed the influence of draft in the tunnel. Detailed effects of discharge angle of air curtain and velocity at nozzle exit are discussed.
Gas flow measurement in a closed duct was performed using multi-point Pitot tubes. Measurement uncertainty was assessed for this measurement method. The method was applied for the measurement of air flow into a gas turbine engine in an altitude engine test facility. 46 Pitot tubes, 15 total temperature Kiel probes and 9 static pressure tabs were installed in the engine inlet duct of inner diameter of 264 mm. Five tests were done in an airflow range of 2~10 kg/s. The flow was compressible and the Reynolds numbers were between 450,000 and 2,220,000. The measurement uncertainty was the highest as 6.1% for the lowest flow rate, and lowest as 0.8% for the highest flow rate. This is because the difference between the total and static pressures, which is also related to the flow velocity, becomes almost zero for low flow rate cases. It was found that this measurement method can be used only when the flow velocity is relatively high, e.g., 50 m/s. Static pressure was the most influencing parameter on the flow rate measurement uncertainty. Temperature measurement uncertainty was not very important. Measurement of boundary layer was found to be important for this type of flow rate measurement method. But measurement of flow non-uniformity was not very important provided that the non-uniformity has random behavior in the duct.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.2
no.4
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pp.295-302
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2009
The flow in the draft tube cone of Francis turbines operated at partial discharge is a complex hydrodynamic phenomenon where an incoming steady axisymmetric swirling flow evolves into a three-dimensional unsteady flow field with precessing helical vortex (also called vortex rope) and associated pressure fluctuations. The paper addresses the following fundamental question: is it possible to compute the circumferentially averaged flow field induced by the precessing vortex rope by using an axisymmetric turbulent swirling flow model? In other words, instead of averaging the measured or computed 3D velocity and pressure fields we would like to solve directly the circumferentially averaged governing equations. As a result, one could use a 2D axi-symmetric model instead of the full 3D flow simulation, with huge savings in both computing time and resources. In order to answer this question we first compute the axisymmetric turbulent swirling flow using available solvers by introducing a stagnant region model (SRM), essentially enforcing a unidirectional circumferentially averaged meridian flow as suggested by the experimental data. Numerical results obtained with both models are compared against measured axial and circumferential velocity profiles, as well as for the vortex rope location. Although the circumferentially averaged flow field cannot capture the unsteadiness of the 3D flow, it can be reliably used for further stability analysis, as well as for assessing and optimizing various techniques to stabilize the swirling flow. In particular, the methodology presented and validated in this paper is particularly useful in optimizing the blade design in order to reduce the stagnant region extent, thus mitigating the vortex rope and expending the operating range for Francis turbines.
VENKATESWARLU, M.;LAKSHMI, D. VENKATA;RAO, K. NAGA MALLESWARA
Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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v.20
no.3
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pp.203-224
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2016
The heat and mass transfer characteristics of the unsteady hydromagnetic natural convection flow with Hall current and Soret effect of an incompressible, viscous, electrically conducting, heat absorbing and optically thin radiating fluid flow past a suddenly started vertical infinite plate through fluid saturated porous medium in a rotating environment are taken into account in this paper. Derivations of exact analytical solutions are aimed under different physical properties. The velocity, concentration and temperature profiles, Sherwood number and Nusselt number are easily examined and discussed via the closed forms obtained. Soret effect and permeability parameter tends to accelerate primary and secondary fluid velocities whereas hall current, radiation and heat absorption have reverse effect on it. Radiation and heat absorption have tendency to enhance rate of heat transfer at the plate. The results obtained here may be further used to verify the validity of obtained numerical solutions for more complicated transient free convection fluid flow problems.
In this study CFD(Computational Fluid Dynamics) analysis of the steady fire-driven fuid flow for the performance test of ventilation at railway tunnel between Heuksok and Nodeul Station from Seoul Metro 9 is performed. There were fans with exhaust and intake modes and each was installed at the middle and both ends of the tunnel. For this test, the pool fire source of methyl alcohol with 1.5MW and smoke generators were installed between the middle of tunnel and Heuksok Station. In this test, the smoke behavior from natural convection was observed for 10 minutes from the ignition of pool fire and then fans with intake-modes at both sides of Heuksok effect of fan-on with intake mode located in the opposite side of the tunnel nearby Heuksok Station on fire-driven fluid flow is studied on when the boundary conditions of fan-on at the tunnel between Heuksok and Nodeul Station are the same as test. FLUENT, a commercial CFD code, is used for this analysis.
A study on the fluid flow with ultrasonic forcing was carried out to get the enhancement of turbulence by laying emphasis on the ultrasonic incidence angles and reflectors. A large water tank was made of the transparent acrylic plates and city water of $25^{\circ}C$ was used as working fluid. 7 angles ($30^{\circ},\;45^{\circ},\;60^{\circ},\;90^{\circ},\;120^{\circ},\;135^{\circ},\;150^{\circ}$) as the ultrasonic incidence angle and 4 materials (wood, acryl, glass, iron) as the reflector were selected arid experiments for the above were made. The velocity vector distribution, kinetic energy and turbulence intensity of the turbulence flow fields enhanced by ultrasonic forcing were measured, compared and discussed by using the PIV measurement which was possible to measure the velocities of simultaneous multipoints. In results, it was cleared that the incidence angle of ultrasonic and material of reflector influenced the enhancement of turbulence.
The Computational Fluid Dynamics (CFD) model is a method of studying the flow phenomenon of fluid using a computer and finding partial differential equations that dominate processes such as heat dispersion through numerical analysis. Through CFD, a lot of information about flow disorders such as speed, pressure, density, and concentration can be obtained, and it is used in various fields from energy and aircraft design to weather prediction and environmental modeling. The simulation used for fluid analysis in this study utilized Gexcon's (FLACS) CODE, such as Norway, through overseas journals, for the accuracy of the analysis results through many experiments. It was analyzed that a technology for treating two or more catalysts with physical properties under low-temperature atmospheric pressure conditions could not be found in the prior art. Therefore, it would be desirable to establish a continuous plan by reinforcing data that can prove the effectiveness of producing efficient synthetic oil (renewable oil) through the application that pyrolysis under low-temperature and atmospheric pressure conditions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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