Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.23
no.10
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pp.1340-1346
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1999
The turbulent shear flow around a surface-mounted vertical fence was investigated using the two-frame PTV system. The Reynolds number based on the fence height(H) was 2950. From this study, it is revealed that at least 400 instantaneous velocity field data are required for ensemble average to get reliable turbulence statistics, but only 100 field data are sufficient for the time-averaged mean velocity information. Various turbulence statistics such as turbulent intensities, turbulence kinetic energy and Reynolds shear stress were calculated from 700 instantaneous velocity vector fields. The fence flow has an unsteady recirculation region behind the fence, followed by a slow relaxation to the flat-plate boundary layer flow. The time-averaged reattachment length estimated from the streamline distribution is about 11.2H. There exists a region of negative Reynolds shear stress near the fence top due to the highly convex (stabilizing) streamline-curvature of the upstream flow. The large eddy structure in the separated shear layer seems to have significant influence on the development of the separated shear layer and the reattachment process.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.24
no.3
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pp.382-389
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2000
The instantaneous and ensemble averaged flow characteristics of a round jet issuing normally into a crossflow was studied using a flow visualization technique and Particle Image Velocimetry measurements. Experiments were performed at a jet-to-crossflow velocity ratio, 3.3, and two Reynolds numbers, 1050 and 2100, based on crossflow velocity and jet diameter. Instantaneous laser tomographic images of the vertical center plane of the crossflow jet showed that there exist very different natures in the flow structures of the near field jet even though the velocity ratio is the same. It was found that the shear layer becomes much thicker when the Reynolds number is 2100 due to the strong entrainment of the inviscid fluid by turbulent interaction between the jet and crossflow. The mean and second order statistics were calculated by ensemble averaging over 1000 realizations of instantaneous velocity fields. The detail characteristics of mean flow field, stream wise and vertical r.m.s. velocity fluctuations, and Reynolds shear stress distributions were presented. The new PlV results were compared with those from previous experimental and LES studies.
The present study is concerned with a simple numerical method for estimating the hindered settling velocity of noncolloidal suspensions with bidisperse size distribution of particles. The method is based on an effective-medium theory which uses the conditional ensemble averages for describing the velocity fields or other physical quantities of interest in the suspension system with the particles randomly placed. The effective-medium theory originally developed by Acrivos and Chang[1] for monodisperse suspensions is modified for the bidisperse case. Using the radial distribution functions and stream functions the hindered settling velocity of the suspended particles is calculated numerically. The predictions by the present method are compared with the previous experimental results by Davis and Birdsell[2] and Cheung et al.[3]. It is shown that the estimations by the effective-medium model of the present study reasonably agree with the experimental results.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.33
no.5
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pp.637-645
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2009
The main purpose of this study lies on the improvement of micro dilution tunnel based on the typical porous tube type chamber. The characteristics of flow and temperature fields for steady state has been obtained by numerical analysis using FLUENT. Three different geometrical variations of the porous tube; a) increase of thickness at center, b) step increase of thickness at center and downstream, c) tapered increase of thickness, have been proposed. Accordingly results are obtained and compared in terms of penetration velocity and velocity ratio to therrmophoretic velocity for improvement against particulate deposition inside the tube. The penetration velocity and velocity ratio distributions in the upstream portion and portion of impinging of dilution air are apparently shown to be improved for the case of the step and tapered change of porous tube. The tapered change of tube thickness addition are shown to be the most effective among three geometrical changes. In addition, the considerable improvement against deposition are shown that its thickness should be at least 2mm.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.2
no.1
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pp.12-19
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2001
Study of turbulent mixing layers has been a popular subject from the point of view of both practical application and phenomenological importance in engineering field. Turbulent mixing layers can be applied in many fields where rapid transition to turbulence is desirable in order to prevent boundary layer separation or to enhance mixing. The ability to control mixing, structure and growth of the shear flow would obviously have a considerable impact on many engineering applications. In addition to practical applications, free shear flows are one of the simplest flows to understand the fundamental mechanism in the transition process to turbulence. After the discovery of large-scale vortical structure in free shear flows many researchers have investigated the physical mechanism of generation and dissipation processes of the vortical structure. This study investigated the role of the large-scale vortical structures in the turbulent mixing layer using LES(Large-Eddy Simulation). The result shows that the pairing interaction of the vortical structure plays an important role in the growth rate of a mixing layer. It is found that the turbulence quantities depend strongly on the velocity ratio. It is also found that the vorticity in the high-velocity-side can extract energy from the mean flow, while the vorticity in the low-velocity-side lose energy by the viscous dissipation. Finally the results suggest the guideline to obtain the desired flow by control of the velocity ratio.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.29
no.1
s.232
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pp.123-130
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2005
A digital in-line holographic particle image velocimetry (HPIV) which can be applied to measure three-dimensional velocity fields of turbulent flows was developed. There are three different implementation methods of HPIV: traditional film-based HPIV, intermediate HPIV and digital HPIV. The traditional film-based HPIV and intermediate HPIV method is rather troublesome to do experiments and takes long calculation time, compared with the digital HPIV, Configuration of the digital in-line HPIV is simple and the data processing routine is similar to conventional 2D PIV methods. The digital HPIV velocity field measurement consists of four steps: recording, numerical reconstruction, particle extraction and velocity extraction. In the velocity extraction process, we improved PTV algorithm to extract the displacement of particle each placed in 3D space. The developed digital in-line HPIV system was applied to a vertical jet flow. The 3D velocity vectors measured by the digital HPIV method in the near field are in a good agreement with 2D PIV results.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.18
no.5
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pp.1310-1321
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1994
Turbulent coherent structures in the intermediate wake of a stationary and rotating cylinder, spin rate S=0.7, situated in a uniform were experimentally investigated using a conditionalphase average technique. Measurements were carried out at a section of 8.5 diameters downstream form the center of cylinder and a Reynolds number of $Re=6.5{\times}10^{3}.$/TEX> The phase averaged velocity and velocity vector fields, contours of vorticity, turbulent intermittency function and velocity fluctuation energy are presented and discussed in relation to the large scale coherent structures by Karman vortices that shed periodically from the cylinder. Coherent wake structures of the rotating cylinder is almost identical with stationary cylinder, but the lateral displacement and shrinkage of turbulent wake region is occured by rotation. Rotation of the cylinder result in that the deflection of wake center to deceleration region(Y/D${\simeq}-0.3)$ and the decrease of mean velocity defect(10%), vorticity strength of large scale structures(19%), total velocity fluctuation energy(12%).
This paper presented an investigation of macromolecular suspension in a grooved channel by using the dissipative particle dynamics (DPD) with finitely extensible non-linear elastic (FENE) bead spring chains model. Before studying the movement and evolution of macromolecules, the DPD method was first validated by modeling the simple fluid flow in the grooved channel. For both simple fluid flow and macromolecular suspension, the flow fields were analyzed in detail. It is found that the structure of the grooved channel with sudden contraction and expansion strongly affects the velocity distribution. As the width of the channel reduces, the horizontal velocity increases simultaneously. Vortices can also be found at the top and bottom corners behind the contraction section. For macromolecular suspension, the macromolecular chains influence velocity and density distribution rather than the temperature and pressure. Macromolecules tend to drag simple fluid particles, reducing the velocity with density and velocity fluctuations. Particle trajectories and evolution of macromolecular conformation were investigated. The structure of the grooved channel with sudden contraction and expansion significantly influence the evolution of macromolecular conformation, while macromolecules display adaptivity to adjust their own conformation and angle to suit the structure so as to pass the channel smoothly.
Physical and mechanical properties of rocks are of interest in many fields, including materials science, petrophysics, geophysics and geotechnical engineering. Uniaxial compressive strength UCS is one of the key mechanical properties, while density and porosity are important physical parameters for the characterization of rocks. The economic interest of carbonate rocks is very important in chemical or biological procedures and in the field of construction. Carbonate rocks exploitation depends on their quality and their physical, chemical and geotechnical characteristics. A fast, economic and reliable technique would be an evolutionary advance in the exploration of carbonate rocks. This paper discusses the ability of ultrasonic wave velocity to evaluate some mechanical and physical parameters within carbonate rocks (collected from different regions within Tunisia). The ultrasonic technique was used to establish empirical correlations allowing the estimation of UCS values, the density and the porosity of carbonate rocks. The results illustrated the behavior of ultrasonic pulse velocity as a function of the applied stress. The main output of the work is the confirmation that ultrasonic velocity can be effectively used as a simple and economical non-destructive method for a preliminary prediction of mechanical behavior and physical properties of rocks.
In this study, the thermal stratification in solar seasonal thermal storage tanks was numerically simulated. The effects of the aspect ratio (AR) and inlet velocity on the thermal stratification in the diffuser type heat storage tank were investigated. The temperature distributions inside the tank were similar with velocity fields. Jet flows from opposite diffusers encountered each other at the tank center region. Thereafter, the downward flows occurred, and this flows strongly affected the thermal stratification. When AR was smaller than 2, these downward flows influenced a further distance and enhanced mixing inside the tank. Thermal stratification was evaluated by thermocline thickness and degree of stratification, and AR of 3 had the highest degree of stratification. The inlet velocity effect was expressed with the ratio (Re/Ri) of Reynolds and Richardson numbers. The second-order approximation was found for the relationship between the thermocline thickness and log Re/Ri.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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