Drilling mud was used once in the step of separating the gas and powder they were transported to a surge tank. At that time, the fine powder, such as dust that is not separated from the gas, is included in the gas that was separated from the mud. The fine particles of the powder are collected to increase the density of the powder and prevent air pollution. To remove particles from air or another gas, a cyclone-type separator generally can be used with the principles of vortex separation without using a filter system. In this study, we conducted numerical simulations of air-particle flow consisting of two components in a cyclone separator in a mud handling system to investigate the characteristics of turbulent vortical flow and to evaluate the collection efficiency using the commercial software, STAR-CCM+. First, the single-phase air flow was simulated and validated through the comparison with experiments (Boysan et al., 1983) and other CFD simulation results (Slack et al., 2000). Then, based on one-way coupling simulation for air and powder particles, the multi-phase flow was simulated, and the collection efficiency for various sizes of particles was compared with the experimental and theoretical results.
The intermittent spray characteristics of a multi-hole diesel nozzle with a 2-spring nozzle holder were investigated experimentally. Without changing the total orifice exit area, the hole number of the multi-hole nozzle varied from 3 (d$\_$n/=0.42 mm) to 5 (d$\_$n/=0.32 mm). The time-resolved droplet diameters of the spray including the SMD (Saute. mean diameter) and the AMD (arithmetic mean diameter), injected intormittently from the multi-hole nozzles into still ambient ai., were measured by using a 2-D PDPA (phase Doppler particle analyze.). The 5-hole nozzle spray shows the smaller spray cone angle, the decreased SMD distributions and the small difference between the SMD and the AMD, compared with that of the 3-hole nozzle spray. From the SMD distributions with the radial distance, the spray structure can be classified into the three regions : (a) the inner region showing the high SMD distribution , (b) the mixing flow region where the shea. flow structure would be constructed : and (c) the outer region formed through the disintegration processes of the spray inner region and composed of fine droplets. Through the SMD distributions along the spray centerline, it reveals that the SMD decreases rapidly after showing the maximum value in the vicinity of the nozzle tip. The SMD remains the constant value near the Z/d$\_$n/=166 and 156.3 for the 3-hole and 5-hole nozzles, which illustrate that the disintegration processes of the 5-hole nozzle spray proceed more rapidly than that of the 3-hole nozzle spray.
Fischer-Tropsch 반응기 내 복잡한 반응과 흐름을 상세히 모델링하는 것은 CFD 분야에 있어 도전적 과제이다. Fischer-Tropsch 반응은 여러 가지 탄소수를 가진 탄화수소들을 만들어내는데, 탄화수소에는 무수히 많은 이성질체가 존재하는 이유로 모든 화학종에 대해서 각각의 반응속도식을 도출해 적용하는 것은 어렵다. 이의 극복을 위해 기존 연구들에서 사용된 반응속도식 모델링 방법론들을 분석한 뒤, 화학종별 상세한 반응속도식 적용을 위해 non-Anderson-Schulz-Flory 방법론을 선정하여 상세 모델링을 진행하였다. 또한 반응 특성상 다상 흐름 형태를 띠는데, 다상 흐름 모델링의 경우 상간의 간섭이나 분산상의 분포 및 유동 형태 등에 따라 적합한 모델링 방법론이 다르다. 그러나 기존 연구들에서는 타당성에 대한 논의나 근거 제시 없이 각양각색의 내부 흐름 모델링 방법론이 사용되고 있다. 실험을 통해 내부 흐름 형태를 관찰한 뒤 유동 형태에 따른 모델링을 진행하는 것이 최선이나, 자원 여건상 어려움이 있어, 본 연구에서는 전통적인 유체역학 이론에 근거해 내부 흐름 형태를 먼저 추론하고 Mixture 모델 방법론을 선정하여 체계적인 CFD 모델링을 진행함으로써, 사용된 방법론에 대한 근거를 마련하고자 하였다. 10가지 실험조건에서 진행한 실험 결과와 본 연구의 시뮬레이션 결과를 비교하였으며, 이를 통해 본 연구가 제안하는 체계적 모델링 방법론의 타당성을 입증하였다.
본 연구에서는 드릴비트 내부 유로의 최적설계를 위하여 암분유동해석을 수행하였다. 이를 위해 암분과 기체의 다상유동해석이 가능한 전산유체역학 코드인 Star-CCM+을 사용하였다. 실제 천공시험으로부터 획득한 결과값을 기체 및 암분의 해석조건으로 적용하였다. 내부 유로 설계에 관련된 핵심인자를 3가지로 결정한 후, 다구찌 기법을 활용한 실험계획법으로부터 3가지 설계인자에 대한 최적값을 조사하였다.
The two-fluid model is widely used for practical applications involving multi-phase flows in chemical reactor, nuclear reactor, desalination systems, boilers, and internal combustion engine. There are several modeling terms in the two-fluid model, which must be determined properly. This study suggests the best models for turbulent vertical bubbly flow.
The three-dimensional spatial structures of impeller flow created by a six bladed Rushton turbine have identified based on the volumetric velocity information from multi-plane stereoscopic PIV measurements. A total of 10 planes with 2 mm space with a 50 mm by 64 mm size of the field of view were targeted. To reduce the depth of focus, we adopted an angle offset configuration which satisfied the Scheimpflug condition. The distortion compensation procedure was utilized during the in situ calibration. Phase-locked instantaneous data were ensemble averaged and interpolated in order to obtain mean 3-D, volumetric velocity fields on a 60 degree sector of a cylindrical ring volume enclosing the turbine blade. Using the equi-vorticity surface rendering, the spatial structure of the trailing vortices was clearly demonstrated. Detail flow characteristics of the radial jet reported in previous studies of mixer flows were easily identified.
The three-dimensional spatial structures of impeller flow created by a six bladed Rushton turbine have identified based on the volumetric velocity information from multi-plane stereoscopic PIV measurements. A total of 10 planes with 2 mm space and a 50 mm by 64 mm size of the field of view were targeted. To reduce the depth of focus, we adopted an angle offset configuration which satisfied the Scheimpflug condition. The distortion compensation procedure was utilized during the in situ calibration. Phase-locked instantaneous data were ensemble averaged and interpolated in order to obtain mean 3-D. volumetric velocity fields on a 60 degree sector of a cylindrical ring volume enclosing the turbine blade. Using the equi-vorticity surface rendering, the spatial structure of the trailing vortices was clearly demonstrated. Detail flow characteristics of the radial jet reported in previous studies of mixer flows were easily identified.
The constrained melting inside an isothermally heated horizontal cylinder has been repeatedly investigated in many studies only for the moderate Rayleigh numbers. This study extends the range of Rayleigh numbers to systematically investigate the transition during melting processes, especially focusing on the complex multi-cellular flow pattern and thermal instability. The enthalpy-porosity formulation, with appropriate source terms to account for the phase change, is employed. For low Rayleigh numbers, initially developed single-cell base flow keeps the flow stable. For moderate Rayleigh numbers, even small disturbances in balance between thermal buoyance force and viscous force result in branched flow structure. For high Rayleight numbers, Benard type convection is found to develop within a narrow gap between thee wall and the unmelted solid. The marginal Rayleigh number and the corresponding wave number are in excellent agreement with those from linear stability theory.
본 연구에서는 개수로 후래시 증발기 내부를 단순화된 형태로 가정하여 앞서 언급된 운전조건 및 유입되는 기포의 갯수유량(혹은 기공률)에 따라 증발기 내부의 속 도 및 온도분포를 수치적으로 계산해 보고자 한다. 이를 위해 유동을 정상상태의 난 류유동으로 가정하였으며, 구형의 기포에 대해 평균적인 운동 및 성장을 지배하는 방 정식을 세우고 상변화에 의한 증발량을 구하였다. 즉 입구에서 유입된 기포들이 성 장하면서 자유표면을 통해서 빠져나가는 운동 궤적을 추적함으로써 증발기 내부 유동 의 속도 및 온도분포를 구하고 이를 바탕으로 총 증발량 및 증발성능을 예측해 보고자 하는 것이다. 그리고 이렇게 계산된 결과들을 기존의 실험값과 비교하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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