The objective of this study is to get simulation data about pulsatile flow of a non-Newtonian fluid through a bifurcated tube. All the process was based on CFD method, with a commercial FVM code, SC/Tetra ver. 6.0 for solving, and with CATIA R16 for generating geometries. To define a non-Newtonian fluid, the following viscous models are used; the Powell-Eyring model, the modified Powell-Eyring model, the Cross model, the modified Cross model, the Carreau model, the Carreau-Yasuda model and the modified Power Law model. The flow calculation data using each model were compared with the other data of a existing paper. Finally, the Carreau model was recognized to give the best result with the SC/Tetra code, and the succeeding simulations are made with the model. For the pulsating flow condition, the sine wave type velocity profile is given as the inlet boundary condition. To investigate the effect of geometries and mesh, the pre-test is carried out with various curvature conditions of the bifurcated corner, and then with various mesh conditions. The final process is to calculate flow variables such as the wall shear stress (WSS) and the wall shear stress gradient (WSSG). To validate all the result, the simulation is compared with the existing data of the other papers. Generally speaking, there is a noticeable difference in the maximum and minimum value of WSS. It is not sure that the values in each data are on the exactly same location. However, the overall trend is similar. The next study needs to investigate the same situation by experimental method. Furthermore, if the flow is simulated with more pulsatile conditions, more data of flow field through a bifurcated tube could be achieved.
Di Paolo, Jose;Insfran, Jordan F.;Fries, Exequiel R.;Campana, Diego M.;Berli, Marcelo E.;Ubal, Sebastian
Advances in biomechanics and applications
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v.1
no.2
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pp.127-141
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2014
A preliminary study of a new pulsatile pump that will work to a frequency greater than 1 Hz, is presented. The fluid-structure interaction between a Newtonian blood flow and a piston drive that moves with periodic speed is simulated. The mechanism is of double effect and has four valves, two at the input flow and two at the output flow; the valves are simulated with specified velocity of closing and reopening. The simulation is made with finite elements software named COMSOL Multiphysics 3.3 to resolve the flow in a preliminary planar configuration. The geometry is 2D to determine areas of high speeds and high shear stresses that can cause hemolysis and platelet aggregation. The opening and closing valves are modelled by solid structure interacting with flow, the rhythmic opening and closing are synchronized with the piston harmonic movement. The boundary conditions at the input and output areas are only normal traction with reference pressure. On the other hand, the fluid structure interactions are manifested due to the non-slip boundary conditions over the piston moving surfaces, moving valve contours and fix pump walls. The non-physiologic frequency pulsatile pump, from the viewpoint of fluid flow analysis, is predicted feasible and with characteristic of low hemolysis and low thrombogenesis, because the stress tension and resident time are smaller than the limit and the vortices are destroyed for the periodic flow.
In this study, computational fluid dynamics was used to analyze the flow bias generated as air supplied by a fan passes through ducts, piping, and a coal separation screen. The flow bias of the air flow is mostly caused by the spatial characteristics of the fan volute and duct, and the internal baffle and the coal separation screen at the outlet cause strong pressure losses that dampen the flow bias. ANSYS CFX was used for computational fluid dynamics, and since the baffle and the coal separation screen are shaped like perforated plates with many small holes uniformly distributed, actual modeling for analysis was not possible. Therefore, the Porous Loss Model was applied. The evaluation of the flow bias was analyzed based on the velocity distribution of the Porous Loss Model at the outlet surface of the coal separation screen obtained from the computational fluid dynamics results.
Journal of the Korean Society for Geothermal and Hydrothermal Energy
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v.12
no.4
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pp.40-46
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2016
In order to improve air quality of indoor environment, studies of the underfloor air distribution (UFAD) system for application in buildings are actively in progress based on temperature and air flow distribution. However, although the age of air is the major evaluation parameter, there has been very little study on this parameter for the UFAD system. In this study, we investigated the age of air to reach the air diffuser, which is installed at the bottom of the interior by the UFAD system. Computational fluid dynamics simulations showed no regular pattern to the maximum value of the age of air in accordance with air flow rate and the velocity at air diffuser. These factors can be deduced from air movement by considering that air emitted from air conditioners was rotated according to the bottom shape of the floor, and then, the age of air in the rotation center was increased. The average age of air of internal interior was reduced considerably as the flow velocity at the underfloor air diffuser was increased from 0.5 m/s to 1.0 m/s However, the age of air was not substantially affected with change in the air volume. Moreover, when the flow velocity at the underfloor air diffuser was higher than 1.0 m/s, the age of air showed no significant difference with change in air volume or height of measurement. These results imply that indoor air quality is more substantially influenced by flow velocity than air volume, and the appropriate flow velocity is 1 m/s or more.
A cross-flow fan is generally used on the region within the low static pressure difference and the high flow rate. It relatively makes high dynamic pressure at low rotating speed because a working fluid passes through an impeller blade twice and blades have a forward curved shape. At off-design points, there are a rapid pressure head reduction, a noise increase and an unsteady flow. Those phenomena are remarkably influenced by the setting angle of a stabilizer. Therefore, it should be considered how the setting angle of a stabilizer affects on the performance and the flow fields of a cross-flow fan. It is also required to investigate the effect of the volumetric flow rate before occurring stall. Two-dimensional, unsteady governing equations are solved using a commercial code, STAR-CD, which uses FVM. PISO algorithm, sliding grid system and standard k - ε turbulence model are also adopted. Pressure and velocity profiles with various setting angles are graphically depicted. Furthermore, the meridional velocity profiles around the impeller are plotted with different flow rates for a given rotating speed.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2002.11b
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pp.289-294
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2002
In this study, performance, flow characteristics and noise of a cross-flow-fan system, used in indoor unit of the split-type air conditioner, were predicted by computational simulation. Triangular elements were used to mesh the calculation domain and quadrilateral elements were attached to the blade surfaces and walls to enhance the simulation quality. The unsteady incompressible Wavier-Stokes equations were solved using a sliding mesh technique on the interface between rotating fan region and the outside. Two stripes of velocity stream inside the cross-flow-fan were shown - the one was due to the eccentric vortex and the other was due to the normal entrance flow. As the flow rate increased, the center of the eccentric vortex moved toward the inner blade tip and rear-guide, and the exiting flow still had velocity variation along the stabilizer, which can increase the noise level. The acoustic pressure was calculated by using Lowson's equation. From the calculated acoustic pressure, it was found that the trailing edge is a dominant of acoustic generation.
Park, Jieun;Kim, Junghun;Hwang, Moonjung;Lee, Jongmin
Journal of Biomedical Engineering Research
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v.41
no.5
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pp.179-184
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2020
Purpose: The purpose of this study was to evaluate the effect according to the NEX, VENC, targeted cardiac phases on the velocity measurement of 4D phase-contrast MRI. Materials and Methods: The abdominal aortic phantom was made to experiment. The working fluid was mixed with water and glycerin to mimic the density and viscosity of human blood. The inlet velocity was Reynolds number 2000. The experimental conditions were NEX 1 and 4, VENC 102 cm/s and 200 cm/s, and 10 and 15 targeted cardiac phases, respectively. The average flow rate, average velocity, maximum velocity, and cross-section area were measured. Results: As a result of the case-by-case comparison, the error rate was less than 5%. There was no significant difference (p > 0.05). Conclusion: It is expected that this result will be useful for acquiring blood flow information in clinical practice.
This paper deals with the numerical and experimental study on the characteristics of the flow around a sunken vessel. Numerical simulation of the two dimensional steady flow on the midship section are carried out by the CFD code which is developed by using finite volume method and which includes the standard $textsc{k}$-$\varepsilon$ model with standard wall function. A experimental study is also carried out for the 1/100 scale model in circulating water channel. A velocity fields around the ship are measuremed by using particle image velocimetry technique. And the fluid forces acting on the ship hull by uniform current are measured by two axis load cell. The computed and measured velocity fields on the midship section are compared with each other in the view point of velocity dstribution and reattachement length, which shows good agreement in quality. The drag force on the vessel also showed the same tendency in both computational and experimental results. However, the quantitative disagreements are shown due to the three dimensional effect of the experiment. The result are used to determine the functional efficiency and stability of the vessel as a artificial reef.
For the structural integrity evaluation of pressurized water reactor (PWR) steam generator (SG) tubes subjected to transient hydraulic loading, determination of the tube-to-tube gap velocity and static pressure distributions along the tubes is prerequisite. This paper addresses both computational fluid dynamics (CFD) and analytical approaches for predicting the tube-to-tube gap velocity and static pressure distributions during blowdown following a feedwater line break (FWLB) accident at a PWR SG. First of all, a comparative study on CFD calculations of the transient velocity and pressure distributions in the SG secondary sides for two different models having 30 or no tubes is performed. The result shows that the velocities of sub-cooled water flowing between any adjacent two tubes of a tubed SG model during blowdown can be roughly estimated by applying the specified SG secondary side porosity to those of the no-tubed SG model. Secondly, simplified analytical approximate solutions for the steady two-dimensional SG secondary flow velocity and pressure distributions under a given discharge flowrate are derived using a line sink model. The simplified analytical solutions are validated by comparing them to the CFD calculations.
Using a computational fluid dynamics technique, the flow characteristics and particle residence time in a Taylor reactor were studied. Since flow characteristics in a Taylor reactor are dependent on the operating conditions, effects of the inlet flow velocity and reactor rotational speed were investigated. In addition, the particle residence time of $LiNiMnCoO_2$ (NMC), which is a cathode material in lithium-ion battery, is estimated in the Taylor vortex flow (TVF) region. Without considering the complex chemical reaction at the inlet, the effect of Taylor flow was studied. The results show that the particle residence time increases as the rotating speed increased and the flow rate decreased.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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