Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.21
no.8
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pp.1024-1033
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1997
The past several years have witnessed an ever-increasing acceptance and adoption of parallel processing, both for high performance scientific computing as well as for more general purpose applications. Furthermore with increasing needs to perform the complex flow calculations in an efficient manner, the use of the message passing model on distributed networks has emerged as an important alternative to the expensive supercomputers. This work attempts to provide a generic framework to enable the parallelization of all CFD-related works using the master-slave model. This framework consists of (1) input geometry, (2) domain decomposition, (3) grid generation, (4) flow computations, (5) flow visualization, and (6) output display as the sequential components, but performs computations for (2) to (5) in parallel on the workstation clustering. The flow computations are parallized by having multiple copies of the flow-code to solve a PDE on different spatial regions on different processors, while their flow data are exchanged across the region boundaries, and the solution is time-stepped. The Parallel Virtual Machine (PVM) is used for distributed communication in this work.
Friction reduction between machine components is important for improving their efficiency and lifespan. In recent years, surface texturing has received considerable attention as a viable means to enhance the efficiency and tribological performance of highly sliding mechanical components such as parallel thrust bearings, mechanical face seals, and piston rings. In this study, we perform lubrication analysis to investigate the effect of dimple shapes and orientations on the lubrication characteristics of a surface textured parallel thrust bearing. Numerical analysis involves solving the continuity and Navier-Stokes equations using a commercial computational fluid dynamics (CFD) code, FLUENT. We use dimples consisting of hemispherical and different semiellipsoidal orientations for simulation. We compare pressure and streamline distributions, load capacity, friction force, and leakage flowrate for different numbers of dimples and orientations. We find that the dimple shapes, orientations, and their numbers starting from an inlet influence the lubrication characteristics. The results show that partial texturing of the bearing inlet region, and the ellipsoidal dimples with the major axis aligned along the lubricant flow direction exhibit the best lubrication characteristics in terms of higher load capacity and lower friction. The results can be used in the design of optimum dimple characteristics for parallel thrust bearings, for which further research is required.
Kim, J.K.;Jang, K.J.;Kim, T.Y.;Cho, D.R.;Kim, S.D.;Choi, J.Y.
Journal of computational fluids engineering
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v.18
no.1
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pp.83-90
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2013
OpenMP is becoming more and more useful as a simple parallel processing paradigm on SMP (Shared Memory Multi-Processors) computing environment with the development of multi-core processors. However, very few data is available publically regarding the OpenMP performance in CFD (Computational Fluid Dynamics). In the present study a CFD test suite is prepared for the performance evaluation of OpenMP on various multi-core systems. The test suite is composed of two-dimensional numerical simulations for inviscid/viscous and reacting/non-reacting flows using three different levels of grid systems. One to five test runs were carried out on various systems from dual-core dual threads to 16-core 32-threads systems by changing the number of threads engaged for each test up to 80. The results exhibit some interesting results and the lessons learned from the tests would be quite helpful for the further use of OpenMP for CFD studies using multi-core processor systems.
Flow-field design has much influence over the performance of proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) because it affects the pressure magnitude and distribution of the reactant gases. To obtain the pressure magnitude and distribution of reactant gases in four kinds of flow-field designs without additional measurement equipment, computational fluid dynamics (CFD) analysis was performed. After the CFD analysis, the performance values of PEMFC according to the flow-field configurations were measured via a single cell test. As expected, the pressure differences due to different flow-field configurations were related to the PEMFC performance because the actual performance results showed the same tendency as the results of the CFD analysis. A large pressure drop resulted in high PEMFC performance. So, the single serpentine configuration gave the highest performance. On the other hand, the parallel flow-field configuration gave the lowest performance because the pressure difference between inlet and outlet was the lowest.
With the power of supercomputers increasing exponentially, there is an insatiable need for more advanced multi-disciplinary aerospace CFD simulations. A particular current interest is the 3D viscous turbulent simulation of the highly nonlinear aspects of aero-icing. The applications of CFD in that field are literally light-years behind aerodynamics, with a significant number of users still mired in correlations, or 2D, inviscid, incompressible, and, yes, Panel Methods simulations! Thus, the disparity of tools between aerodynamics and icing departments within an organization leads to a disconnect that makes ice protection a downstream isolated process that is not an integral part of the aerodynamic behavior of an aerospace system (aircraft, rotorcraft, jet engine, UAV, etc.). While 3D RANS has been recently introduced, it is still considered computationally too demanding for industry when wide parametric studies for certification are required. In addition, not unlike the situation in aerodynamics say 20 years ago, naysayers are at every corner claiming that CFD is not reliable and is of limited use.
Precise leakage prediction for annular type seals of turbomachinery is necessary for enhancing their efficiency and various prediction methods have been developed. As the seal passage is designed intricately, the analysis based on Bulk-flow concept which has been mainly used in predicting seal leakage is limited. In order to improve the seal leakage prediction, full Navier-Stokes Equations with turbulent model derived in the seal flow passage have to be solved. In this study, 3D CFD (Computational Fluid Dynamics) analysis has been performed for predicting leakage of various non-contact type anular seals using FLUENT. Compared to the results by Bulk-flow model analysis, experiment, and 2D CFD analysis, the result of 3D CFD analysis shows improvement in predicting seal leakage, especially for the parallel grooved pump seal.
In this paper, the coupling of fine-mesh computational fluid dynamics (CFD) thermal-hydraulics (TH) code and neutronics code is achieved using the Ansys Fluent User Defined Function (UDF) for code development, including parallel meshing mapping, data computation, and data transfer. Also, some CFD schemes are designed for mesh mapping and data transfer to guarantee physical conservation in the coupling computation. Because there is no rigorous research that gives robust guidance on the various CFD schemes that must be obtained before the fine-mesh coupling computation, this work presents a quantitative analysis of the CFD meshing and mapping schemes to improve the accuracy of the value and location of key physical prediction. Furthermore, the effect of the sub-pin scale coupling computation is also studied. It is observed that even the pin-resolved coupling computation can also create a large deviation in the maximum value and spatial locations, which also proves the significance of the research on mesh mapping and data transfer for CFD code in a coupling computation.
In the last decade, laser surface texturing (LST) has emerged as a viable option of surface engineering. Many problems related with mechanical components such as thrust bearings, mechanical face seals and piston rings, etc, LST result in significant improvement in load capacity, wear resistance and reduction in friction force. It is mainly experimentally reported the micro-dimpled bearing surfaces can reduce friction force, however, precise theoretical results are not presented until now. In this paper, a commercial computational fluid dynamics(CFD) code, FLUENT is used to investigate the lubrication characteristics of a parallel thrust bearing having 3-dimensional micro-dimple. The results show that the pressure, velocity and density distributions are highly affected by the location and number of dimple. The numerical method and results can be use in design of optimum dimple characteristics, and further researches are required.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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