International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.4
no.1
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pp.76-83
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2011
This study highlights especially the mechanism of vortex cavitation occurrence from the end of the suction duct in a double-suction volute pump and pump oscillation which causes cavitation noise from the pump. In this study, full 3D numerical simulations have been performed using a commercial code inside the pump from the inlet of suction duct to the outlet of delivery duct. The numerical model is based on a combination of multiphase flow equations with the truncated version of the Rayleigh-Plesset model predicting the complicated growth and collapse process of cavity bubbles. The experimental investigations have also been performed on the cavitating flow with flow visualization to evaluate the numerical results.
Tornadoes are the most devastating meteorological natural hazards. Many empirical and theoretical numerical models of tornado vortex have been proposed, because it is difficult to carry out direct measurements of tornado velocity components. However, most of existing numerical models fail to explain the physical structure of tornado vortices. The present paper proposes a new empirical numerical model for a tornado vortex, and its load effects on a low-rise and a tall building are calculated and compared with those for existing numerical models. The velocity components of the proposed model show clear variations with radius and height, showing good agreement with the results of field measurements, wind tunnel experiments and computational fluid dynamics. Normal stresses in the columns of a low-rise building obtained from the proposed model show intermediate values when compared with those obtained from existing numerical models. Local forces on a tall building show clear variation with height and the largest local forces show similar values to most existing numerical models. Local forces increase with increasing turbulence intensity and are found to depend mainly on reference velocity Uref and moving velocity Umov. However, they collapse to one curve for the same normalized velocity Uref / Umov. The effects of reference radius and reference height are found to be small. Resultant fluctuating force of generalized forces obtained from the modified Rankine model is considered to be larger than those obtained from the proposed model. Fluctuating force increases as the integral length scale increases for the modified Rankine model, while they remain almost constant regardless of the integral length scale for the proposed model.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.39
no.11
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pp.891-896
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2015
This experimental study investigated the wake flow around an elastically supported circular cylinder. In this study, the Reynolds numbers are varied in the region of $1.4{\times}10^4{\leq}Re{\leq}3.2{\times}10^4$. Under these conditions, we have captured the process of the wake mechanism and the moving path of the vortex by measuring the velocity at each position in the wake around the cylinder. Further, these facts from the wind tunnel test are proved by a flow visualization test through a water channel. From the result, we have arrived at the following conclusions : i) The process (formation${\rightarrow}$growth${\rightarrow}$collapse) of vortex is observed in the wake around the cylinder, ii) The vortex efflux angle is approximately $16^{\circ}{\sim}17^{\circ}$ under the experimental conditions. These angles have no relationship with the velocity change and the existence of flow-induced vibrations of the cylinder, and iii) The moving path of the vortex center is obtained by spectrum analysis of the fluctuating velocity behind the cylinder. These are confirmed by conducting visualization tests.
Lee Hyun;Kim Mi-Young;Choi Jang-Woon;Choi Min-Seon;Lee Young-Ho
한국가시화정보학회:학술대회논문집
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2003.11a
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pp.39-42
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2003
Leading edge extension(LEX) in a highly swept shape applied to a delta wing features the modern air-fighters. The LEX vortices generated upon the upper surface of the wing at high angle of attack enhance the lift force of the delta wing by way of increased negative suction pressure over the surfaces. The present 3-D stereo PIV includes the Identification of 2-D cross-correlation equation, stereo matching of 2-D velocity vectors of two cameras, accurate calculation of 3-D velocity vectors by homogeneous coordinate system, removal of error vectors by a statistical method followed by a continuity equation criterion and so on. A delta wing model with or without LEX was immersed in a circulating water channel. Two high-resolution, high-speed digital cameras$(1280pixel\times1024pixel)$ were used to allow the time-resolved animation work. The present dynamic stereo PIV represents the complicated vortex behavior, especially, in terms of time-dependent characteristics of the vortices at given measuring sections. Quantities such as three velocity vector components, vorticity and other flow information can be easily visualized via the 3D time-resolved post-processing to make the easy understanding of the LEX effect or vortex emerging and collapse which are important phenomena occurring in the field of delta wing aerodynamics.
Kim, Beom-Seok;Lee, Hyun;Kim, Jeong-Hwan;Lee, Young-Ho
Proceedings of the KSME Conference
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2004.04a
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pp.1672-1677
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2004
Leading edge extension(LEX) in a highly swept shape applied to a delta wing features the modem air-fighters. The LEX vortices generated upon the upper surface of the wing at high angle of attack enhance the lift force of the delta wing by way of increased negative suction pressure over the surfaces. The present 3-D stereo PIV includes the Identification of 2-D cross-correlation equation, stereo matching of 2-D velocity vectors of two cameras, accurate calculation of 3-D velocity vectors by homogeneous coordinate system, removal of error vectors by a statistical method followed by a continuity equation criterion and so on. A delta wing model with or without LEX was immersed in a circulating water channel. Two high-resolution, high-speed digital cameras($1280pixel{\times}1024pixel$) were used to allow the time-resolved animation work. The present dynamic stereo PIV represents the complicated vortex behavior, especially, in terms of time-dependent characteristics of the vortices at given measuring sections. Quantities such as three velocity vector components, vorticity and other flow information can be easily visualized via the 3D time-resolved post-processing to make the easy understanding of the LEX effect or vortex emerging and collapse which are important phenomena occurring in the field of delta wing aerodynamics.
Potential fuel economy improvements and environmental legislation have renewed interest in Gasoline Direct Injection (GDI) engines. Computational models of fuel injection and mixing processes pre-ignition are being developed for engine optimisation. These highly transient thermofluid models require verification against temporally and spatially resolved data-sets. The authors have previously established the capability of PDA to provide suitable temporally and spatially resolved spray characteristics such as mean droplet size, velocity components and qualitative mass distribution. This paper utilises this data-set to assess the predictive capability of a numerical model for GDI spray prediction. After a brief description of the two-phase model and discretisation sensitivity, the influence of initial spray conditions is discussed. A minimum of 5 initial global spray characteristics are required to model the downstream spray characteristics adequately under isothermal, atmospheric conditions. Verification of predicted transient spray characteristics such as the hollow-cone, cone collapse, head vortex, stratification and penetration are discussed, and further improvements to modelling GDI sprays proposed.
After the collapse of the Tacoma bay bridge at Tacoma Washington, the accurate prediction of aerodynamics became crucial to the sound design of bridges. CFD(Computational Fluid Dynamics) becomes important tool for the prediction on wind effects on the bridge due to the recent development of CFD. The usage of CFD is further prompted by the advantages in using CFD, such as low-cost and fast feed-back of design. In this paper, an unsteady compressible Reynolds averaged Navier-Stokes code is used for the computation of the flow over bridges. Coakley's ��q-${\omega}$ �� two-equation turbulence model is used for the turbulent eddy viscosity. For accurate and stable computations, the local preconditioning method is adapted to the code. Aerodynamic characteristics of a couple bridges are presented to show the validity and the accuracy of the method.
Experiment and numerical investigation are performed on swirling water flow in a vertical circular tube. This kind of flow is used in heat exchangers, combustion chambers, thermal power plants, and other mechanical equipment to move slurries or to convey materials. However, limited information on swirling flow in vertical circular tubes is available. In the current paper, the three-dimensional particle image velocimetry(PIV) technique is employed to compare the measured velocity profiles of water along the vertical circular tube with those of non-swirl flow. In addition, computational fluid dynamics(CFD) code was applied to calculation of the flow velocities with swirl.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.23
no.6
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pp.770-777
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1999
In this study a phase diagram has been used to investigate the unsteadiness of two-dimensional lid-driven closed flows within a square cavity for twelve Reynolds numbers; $7.5{\times}10^3,\; 8{\times}10^3,\; 8.5{\times}10^3,\; 9{\times}10^3,\; 9.5{\times}10^3,\; 10^4,\;1.5{\times}10^4,\;2{\times}10^4,\; 3{\times}10^4,\; 7.5{\times}10^4$ and $10^5$. The results indicate that the first critical Reynolds number at which the flow unsteadiness of sinusoidal fluctuation appears from the temporal variation of total kinetic energy curves is assumed of sinusoidal fluctuation appears form the temporal variation of total kinetic energy curves is assumed to be in the neigh-bourhood of $Re=8.5{\times}10^3$ The second critical Reynolds number where the periodic amplitude and frequency collapse to random disturbance being existed around $Re=1.5{\times}10^4$ The exponentially decreasing vortices formed at the lower two corners are found commonly at the time-mean flow pattern of $Re=3{\times}10^4$.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.17
no.12
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pp.17-25
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2016
Revetments help protect levee slopes from erosion. If the design of the revetment is not appropriate, the levee may collapse as a result of scouring due to the strong flow velocity and tractive force. Therefore, when designing a revetment, it is very important to calculate the representative velocity. However, the average velocity and depth calculated by 1-D varied flow analysis are generally applied to the design, which do not reflect the increase in velocity caused by the free and force vortex. Therefore, it is necessary to correct the representative velocity in order to ensure the stability of the revetment in a meandering channel. In this study, the applicability of the method of calculating the representative velocity considering the curve and scour was studied (by comparing it with) the average and maximum velocities determined by numerical simulation. The representative velocity corrected for the effect of the curve and scour and the maximum velocity calculated by the numerical simulation were found to match quite well. In addition, the riprap size of the gabion in the meandering and straight channels were compared by applying them to the conventional design formulas. In the future, it is necessary to perform additional numerical simulations for various rivers with different characteristics, in order to propose a method of designing a suitable revetment for Korean characteristics. At this time, the results of this study are expected to be able to be used as basic data.
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