Immersed boundary-Lattice Boltzmann Method (IB-LBM) is used for the analysis of flow over the circular cylinder in the concept of fluid-structure interaction analysis (FSI). Recently, IB-LBM has shown the enormous possibility for the application of various biomedical engineering fields, such as the movement of a human body or the behavior of the blood cells and/or particle-based drug delivery system in blood vessels. In order for the numerical analysis of the interaction between fluid and solid object, immersed boundary method and lattice Boltzmann method are coupled to analyze the flow over a cylinder for low Reynolds laminar flow (Re=10, 20, 40 and 100) with Zhu-He boundary condition at the boundary. With the developed IB-LBM, the flow around the cylinder in the uniform flow is analyzed for the laminar flow and the drag and lift coefficients and recirculation length are compared to the previous results.
The present work is concerned with the study of the influence of inhomogeneous initial stresses in a hollow cylinder containing a compressible inviscid fluid on the propagation of axisymmetric longitudinal waves propagating in this cylinder. The study is carried out using the so-called three-dimensional linearized theory of elastic waves in bodies with initial stresses to describe the motion of the cylinder and using the linearized Euler equations to describe the flow of the compressible inviscid fluid. It is assumed that the inhomogeneous initial stresses in the cylinder are caused by the internal pressure of the fluid. To solve the corresponding eigenvalue problem, the discrete-analytic solution method is applied and the corresponding dispersion equation is obtained, which is solved numerically, after which the corresponding dispersion curves are constructed and analyzed. To obtain these dispersion curves, parameters characterizing the magnitude of the internal pressure, the ratio of the sound velocities in the cylinder material and in the fluid, and the ratio of the material densities of the fluid and the cylinder are introduced. Based on these parameters, the influence of the inhomogeneous initial stresses in the cylinder on the dispersion of the above-mentioned waves in the considered hydro-elastic system is investigated. Moreover, based on these results, appropriate conclusions about this influence are drawn. In particular, it is found that the character of the influence depends on the wavelength. Accordingly, the inhomogeneous initial stresses before (after) a certain value of the wavelength lead to a decrease (increase) of the wave propagation velocity in the zeroth and first modes.
The characteristics of flow past a square cylinder submerged under the free surface have been numerically studied. An immersed boundary method was adopted for implementation of the cylinder cross-section in a Cartesian grid system. Also, a level-set method was used to capture the interface of the two fluids. The case for Reynolds number 150 was examined. At the specific Reynolds number, by varying the gap ratio(0.25, 0.40, 0.55, 0.70, 1.00, 1.50, 2.50, 5.00) the effects of the free surface on the force coefficients and Strouhal number of vortex shedding were identified. The presence of the free surface very close to the cylinder significantly affects the shedding pattern, resulting in considerable deviation of the force coefficients and Strouhal number from those of the single-phase flow. In addition, the influence of Froude number was considered in this study. By increasing Froude number(0.2-0.4), flow topology change was identified at the specific gap ratios(0.40, 0.70, 1.50, 5.00).
In this study, 2D computations of the Aeolian tones for some obstacles (circular cylinder, square cylinder and NACA0012 airfoil) are simulated. First of all, we calculate the flow noise generated by a uniform flow around a two-dimensional circular cylinder at Re=150 are simulated by applying the finite difference lattice Boltzmann method (FDLBM). The third-order-accurate up-wind scheme (UTOPIA) is used for the spatial derivatives, and the second-order-accurate Runge-Kutta scheme is applied for the time marching. The results show that we successively capture very small acoustic pressure fluctuation with the same frequency of the Karman vortex street compared with the pressure fluctuation around a circular cylinder. The propagation velocity of the acoustic waves shows that the points of peak pressure are biased upstream due to the Doppler effect in the uniform flow. For the downstream, on the other hand, it is faster. To investigate the effect of the lattice dependence, furthermore, simulations of the Aeolian tones at the low Reynolds number radiated by a square cylinder and a NACA0012 airfoil with a blunt trailing edge at high incidence are also investigated.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2006.05a
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pp.111-112
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2006
A new MR cylinder with built-in valves using Magneto - Rheological fluid (MR valve) is proposed for fluid power control systems. The MR fluid is a newly developed functional fluid whose obvious viscosity is controlled by the applied magnetic field intensity. This MR cylinder, which is composed of cylinder with small clearance and piston with electromagnet, has the characteristics of simple, compact and reliable structure. This paper presents a method to control the pressure of MR cylinder by using Generalized Predictive Control (GPC) algorithm. The differential pressure is controlled by applying magnetic field intensity to MR fluid. The use of GPC controller is to generate a control sequence by minimizing a cost function in such a way that the future system output is driven close to reference over finite prediction horizons. Experimental results from real time control using GPC method compared with conventional PID control method are also shown in this paper.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.14
no.1
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pp.92-99
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2006
The swirl ratio of a charge in the cylinder was estimated by calculating the ratio of the rotary speed of charge which could be simulated from the rotary speed of paddle in the swirl measurement apparatus, to the engine speed which could be calculated by measuring intake air flow rate. The automation of the swirl ratio measurement for cylinder head was achieved by controling both valve lift in cylinder head and a suction pressure of surge tank using two step-motors. The number of measurement position for calculating mean swirl ratio was varied by adjusting the interval of valve lift. The mean swirl ratio with varying the number of measurement position showed nearly constant value. Two measurement methods for measuring the swirl ratio were compared, one was to control the suction pressure of the surge tank with PID (proportional, integral, differential) mode with by-pass valve controlled by the step motor and the other did not control the surge tank pressure by fixing the by-pass valve. The difference of the mean swirl ratio between the two measurement methods showed nearly constant value with varying the number of measurement position. This means that the w/o PID control method could be preferred to the PID control method which has been used, due to the simpleness of the swirl measurement.
Kim, Hee-Jin;Jang, Gi-Wong;Kim, Seong-Il;Han, Sung-Hyun
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.25
no.1
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pp.87-99
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2022
We propoes a study on the dynamic characteristics analysis and position control of 5-degree multi-joint manipulators for untact remote working at construction sites and manufacturing plants. The main frame of freedom multi-joint manipulator consists of five elements, boom cylinder, boom cylinder, arm cylinder, bucket cylinder, and rotation joint and link. In addition, the main purpose of the proposed system is to realize the work of the manufacturing process or construction site by remote control. Motion control of the entire system is a servo valve control method by hydraulic servo cylinders for one to four joints, and a servo motor control method is applied for five joints. The reliability of the proposed method was verified through performance experiments by computer simulation.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.33
no.1
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pp.62-70
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2009
In this paper, the fluid flow behavior past a pair of rectangular cylinders placed in a two dimensional horizontal channel has been investigated using Lattice-Boltzmann Method(LBM). The LBM has built up on the D2Q9 model and the single relaxation time method called the Lattice-BGK(Bhatnagar-Gross-Krook)model. Streamlines, velocity, vorticity and pressure contours are provided to analyze the important characteristics of the flow field for a wide range of non dimensional parameters that present in our simulation. Special attention is paid to the effect of spacing(d) between two cylinders and the blockage ratio A(=h/H), where H is the channel height and h is the rectangular cylinder height. for different Reynolds numbers. The first cylinder is called upstream cylinder and the second one as downstream cylinder. The downstream fluid flow fields have been more influenced by its blockage ratios(A) and Reynolds numbers(Re) whereas the upstream flow patterns(in front of downstream cylinder) by the gap length(d) between two cylinders. Moreover, it is observed that after a certain gap, both upstream and downstream flow patterns are almost similar size and shape. The simulation result has been compared with analytical solution and it is found to be in excellent agreement.
Lee Suk-Young;Jeong Ku-Seob;Jeon Chung-Hwan;Chang Young-June
Journal of Mechanical Science and Technology
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v.19
no.2
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pp.704-715
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2005
In this study, to investigate in-cylinder tumble or swirl intake flow of a gasoline engine, the flow characteristics were examined with opening control valve (OCV) and several swirl control valves (SCV) which intensify intake flow through steady flow experiment, and also turbulent characteristics of in-cylinder flow field were investigated by 2-frame cross-correlation particle image velocimetry (PIV) method. In the investigation of intake turbulent characteristics using PIV method, the different flow characteristics were showed according to OCV or SCV figures. The OCV or SCV installed engine had higher vorticity and turbulent kinetic energy than a baseline engine, especially around the wall and lower part of the cylinder. Above all, SCV B type was superior to the others. About energy dissipation and reynolds shear stress distribution, a baseline engine had larger loss than OCV or SCV installed one because flow impinged on the cylinder wall. It should be concluded, from what has been said above, as swirl component was added to existing tumble flow adequately, it was confirmed that turbulent intensity was enlarged, flow energy was conserved effectively through the experiment. In other words, there is a suggestion that flow characteristics as these affected to in-cylinder combustion positively.
Park, Jong-Chun;Moon, Jin-Kook;Yoon, Hyun-Sik;Lee, Byung-Hyuk;Chun, Ho-Hwan;Suh, Sung-Bu
Journal of Ocean Engineering and Technology
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v.19
no.3
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pp.1-10
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2005
The effect of rotation on the unsteady laminar flaw past a circular cylinder is numerically investigated in the present study. The numerical solutions for the 2D Navier-Stokes equation obtained, using two different numerical methods. One is an accurate spectral method and the other is a finite volume method(FVM). First, the flaw around a stationary circular cylinder is investigated to understand the basic phenomenon of flaw separation and bluff body wake. Next, the flow characteristics of the laminar flow, past a rotating circular cylinder, are investigated, using a FVM developed in this study. By the effect of rotation, it is seen that values of lift increase, while the values of mean drag decrease. Further, the criteria of angular velocity, at which the Karman vorteces disappear, is also determined.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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