A Numerical Analysis of NOx production in Hydrogen-Air flame is performed using the quasi-laminar reaction modelling. As results, in low global strain rate region, $U_F/D_F\;{\leq}\;50,000$, the quasi-laminar reaction modelling reproduces the experimentally observed EINOx half power scaling that the ratio of EINOx and flame residence time, $L_f^3(D_F^2U_F)$, is proportional to the square root of global strain rate. Thus, it suggests that turbulence-chemistry interaction has a minor impact on the trend of NOx production in low global strain rate region. However, the quasi-laminar reaction modelling predicts the higher temperature and NOx than experimentally observed. This overprediction may be due to the lack of radiation and quasi-laminar reaction modelling.
The present study aims to generate turbulent inflow data to more accurately represent the turbulent flow around a square cylinder when the inflow turbulence level is significant. The modified random flow generation (RFG) technique in conjunction with a previously developed LES code is successfully adopted into a finite element based fluid flow solver to generate the required inflow turbulence boundary conditions for the three-dimensional (3-D) LES computations of transitional turbulent flow around a square cylinder at Reynolds number of 22,000. The near wall region is modelled without using wall approximate conditions and a wall damping coefficient is introduced into the calculation of sub-grid length scale in the boundary layer of the cylinder wall. The numerical results obtained from simulations are compared with each other and with the experimental data for different inflow turbulence boundary conditions in order to discuss the issues such as the synthetic inflow turbulence effects on the 3-D transitional flow behaviour in the near wake and the free shear layer, the basic mechanism by which stream turbulence interacts with the mean flow over the cylinder body and the prediction of integral flow parameters. The comparison among the LES results with and without inflow turbulence and the experimental data emphasizes that the turbulent inflow data generated by the present RFG technique for the LES computation can be a viable approach in accurately predicting the effects of inflow turbulence on the near wake turbulent flow characteristics around a bluff body.
Numerical simulations were carried out using standard Reynolds stress turbulence model(LRR model) and modified RSM(Janicka model ) to validate these models in combustion flow fields. Two flames were selected for use as a benchmark data for model testing. One is a conventional jet diffusion flame that has the effect of suppression of turbulence by combustion. The other is a triple jet diffusion flame that designed to give high turbulence to the periphery of the flame and to remove the low Reynolds-number flow fields. As a result, it was found that the modification of standard RSM model is indispensable in the modelling of flames with low turbulence region. And it is also necessary to improve the existing modified models for the universal use.
This paper demonstrates a computational method in predicting aerodynamic noise generated from wind turbines. Low frequency noise due to displacement of fluid and leading fluctuation, according to the blade passing motion, is modelled on monopole and dipole sources. They are predicted by Farassat 1A equation. Airfoil self noise and turbulence ingestion noise are modelled upon quadrupole sources and are predicted by semi-empirical formulas composed on the groundwork of Brooks et al. and Lowson. Aerodynamic flow in the vicinity of the blade should be obtained first, while noise source modelling need them as numerical inputs. Vortex Lattice Method(VLM) is used to compute aerodynamic conditions near blade. In the use of program X-foil [M.Drela] boundary layer characteristics are calculated to obtain airfoil self noise. Wind turbine blades are divided into spanwise unit panels, and each panel is considered as an independent source. Retarded time is considered, not only in low frequency noise but also In turbulence ingestion noise and airfoil self noise prediction. Numerical modelling is validated with measurement from NREL [AOC15/50 Turbine) and ETSU [Markham's VS45] wind turbine noise measurements.
Current expertise in air-water turbulent flows on stepped chutes is limited to laboratory experiments at low to moderate Reynolds numbers on flat horizontal steps. In this study, highly turbulent air-water flows skimming down a large-size stepped chute were systematically investigated with a $22^{\circ}$ slope (Fig. 1). Turbulence manipulation was conducted using vanes or longitudinal ribs to enhance interactions between skimming flows and cavity recirculating regions (Fig. 2). Systematic experiments were performed with seven configurations. The results demonstrated the strong influence of vanes on the air-water flow. An increase in flow resistance was observed consistently with maximum flow resistance achieved with vanes placed in a zigzag pattern.
Thermalhydraulic reactor simulation of tomorrow will require a new generation of codes combining at least three scales, the CFD scale in open medium, the component scale and the system scale. DNS will be used as a support for modelling more macroscopic models. NEPTUNE is such a new generation multi-scale platform developed jointly by CEA-DEN and EDF-R&D and also supported by IRSN and FRAMATOME-ANP. The major steps towards the next generation lie in new physical models and improved numerical methods. This paper presents the advances obtained so far in physical modelling for each scale. Macroscopic models of system and component scales include multi-field modelling, transport of interfacial area, and turbulence modelling. Two-phase CFD or CMFD was first applied to boiling bubbly flow for departure from nucleate boiling investigations and to stratified flow for pressurised thermal shock investigations. The main challenges of the project are presented, some selected results are shown for each scale, and the perspectives for future are also drawn. Direct Numerical Simulation tools with Interface Tracking Techniques are also developed for even smaller scale investigations leading to a better understanding of basic physical processes and allowing the development of closure relations for macroscopic and CFD models.
This paper aims at presenting the state of the art, the recent progress, and the perspective for the future, in the modelling of two-phase flow in the horizontal legs of a PWR. All phenomena relevant for safety analysis are listed first. The selection of the modelling approach for system codes is then discussed, including the number of fluids or fields, the space and time resolution, and the use of flow regime maps. The classical two-fluid six-equation one-pressure model as it is implemented in the CATHARE code is then presented and its properties are described. It is shown that the axial effects of gravity forces may be correctly taken into account even in the case of change of the cross section area or of the pipe orientation. It is also shown that it can predict both fluvial and torrential flow with a possible hydraulic jump. Since phase stratification plays a dominant role, the Kelvin-Helmholtz instability and the stability of bubbly flow regime are discussed. A transition criterion based on a stability analysis of shallow water waves may be used to predict the Kelvin-Helmholtz instability. Recent experimental data obtained in the METERO test facility are analysed to model the transition from a bubbly to stratified flow regime. Finally, perspectives for further improvement of the modelling are drawn including dynamic modelling of turbulence and interfacial area and multi-field models.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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제10권3호
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pp.227-239
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2017
The accuracy of turbulence models for the Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) equations in rough-wall flows is evaluated using data from large-eddy simulations (LES) of boundary layers with favourable and adverse pressure gradients. Some features of the flow (such as flow reversal in the roughness sublayer) cannot be captured accurately by any model, due to the fundamental model formulation. In mild pressure gradients most RANS models are sufficiently accurate for engineering applications, but if strong favourable or adverse pressure gradients are applied (especially those leading to separation) the model performance rapidly degrades.
Research being undertaken at the University of Auckland has enabled Vortec Energy to improve the performance of the Vortec 7 Diffuser Augmented Wind Turbine. Computational Fluid Dynamic (CFD) modelling of the Vortec 7 was used to ascertain the effectiveness of geometric modifications to the Vortec 7. The CFD work was then developed to look at new geometries, and refinement of these led to greater power augmentation for a given diffuser exit area ratio. Both full scale analysis of the Vortec 7 and a wind tunnel investigation of the development design have been used for comparison with the CFD model.
Modelling an equilibrium atmospheric boundary layer (ABL) in computational wind engineering (CWE) and relevant areas requires the boundary conditions, the turbulence model and associated constants to be consistent with each other. Among them, the inflow boundary conditions play an important role and determine whether the equations of the turbulence model are satisfied in the whole domain. In this paper, the idea of modeling an equilibrium ABL through specifying proper inflow boundary conditions is extended to the SST $k-{\omega}$ model, which is regarded as a better RANS model for simulating the blunt body flow than the standard $k-{\varepsilon}$ model. Two new sets of inflow boundary conditions corresponding to different descriptions of the inflow velocity profiles, the logarithmic law and the power law respectively, are then theoretically proposed and numerically verified. A method of determining the undetermined constants and a set of parameter system are then given, which are suitable for the standard wind terrains defined in the wind load code. Finally, the full inflow boundary condition equations considering the scale effect are presented for the purpose of general use.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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