The feasibility of wave energy extraction from a heaving truncated cylinder and the corresponding response of the linear electric generator (LEG) composed of spring, magnet, and coil has been investigated in the frame of three-dimensional linear potential theory. The heaving motion of a circular cylinder is calculated by means of the matched eigenfunction expansion method. Further, the analytical results are validated by numerical results using the ANSYS AQWA commercial code. By the action of a heaving circular cylinder, the magnet suspended by a spring can slide vertically inside the heaving cylinder. The mechanical power is extracted from the magnet motion relative to the coil/stator which is attached to the cylinder. The coupled ODE of a heaving cylinder and LEG system in waves is derived to obtain the magnet motion relative to a cylinder. To maximize the relative motion of the magnet, both the buoy draft and the LEG system parameters (spring stiffness, damping) should be selected properly for generating the double resonance considering the peak frequency of the target spectrum.
A numerical method using FLUENT code was employed to investigate fluid drag and lift forces on a cylinder in a group of circular cylinders, subjected to a uniform cross flow. The cylinders can be arranged in tandem or in a staggered arrangements relative to the free stream flow. A vortex street behind the cylinder pairs or jets between the cylinders forms according to the arrangements. Vibration on a cylinder can occurs due to vortex shedding, fluid-elastic stiffness and wake galloping. The flow is first investigated and then the forces acting on the cylinder are calculated. The lift and drag forces on an elastically mounted cylinder in the wake of an upstream fixed cylinder arise from the mean flow plus velocity and pressure gradients in the wake. The analytical results of two staggered cylinder were compared with the existing experimental ones for validation of the present method. The analytical results of the forces were in good agreement with the experimental ones. The present method can be used for the analysis of the fluid induced vibration where the group of circular cylinders are subjected to a cross flow.
To improve the efficiency of internal combustion engines, it is necessary to understand mixed air-fuel in-cylinder flow processes accurately at intake and compression strokes. There is experimental and numerical methods to analyse in-cylinder flow process. In numerical method, standard $k-{\varepsilon}$ model with wall function was mostly adopted in in-cylinder flow process. But this type model was not efficiently predicted in the near wall region. Therefore in the present study, low Reynolds number $k-{\varepsilon}$ model was adopted near the cylinder wall and standard $k-{\varepsilon}$ model in other region. Also QUICK scheme was used for convective difference scheme. This study takes axisymmetric reciprocating model engine motored at 200rpm with a centrally located valve, incorporated 60 degree seat angie, and flat piston surface excluding inlet port. Because in-cylinder flow processes are undergoing unsteady and compressible, averaged cylinder pressure and inlet velocity at arbitrary crank angle are determined from thermodynamic analytic method and incylinder states at that crank angle are iteratively determined from the numerical analytic method.
The two-dimensional circular cylinder freely falling in a channel has been simulated by using Immersed boundary - lattice Boltzmann method in order to analyze the characteristics of motion originated by the interaction between the fluid and the solid. The wide range of the solid/fluid density ratio has been considered to identify the effect of the solid/fluid density ratio on the motion characteristics such as the falling time, the terminal velocity and the trajectory in the vertical and horizontal directions. In addition, the effect of the gap between the cylinder and the wall on the motion of two-dimensional circular cylinder freely falling has been revealed by taking into account a various range of the gap size. The Reynolds number in terms of the terminal velocity is diminished as the cylinder becomes close to the wall at the initial dropping position, since the repulsive force induced between the cylinder and wall constrains the vertical motion. Quantitative information about the flow variables such as the pressure coefficient and vorticity on the cylinders is highlighted.
The cast iron cylinder liner of the marine engine must be scrapped after its inner surface was definitely worn out due to the friction between the surface and piston ring during the operating. In this research, the restoring method of the worn out cast iron cylinder liner are discussed based on the results of experimental work of the thermal plastic deformation technique.
The cylinder liners of low speed engine are one of a important equipment in merchant ship. But, the precision machining method of cylinder liner is not developed sufficiently. This paper shows a new honing method using by CBN honing stones.
The IB-SEM numerical method combines the spectral/hp element method and the rigid immersed boundary method. This method avoids the problems of low computational efficiency and errors that are caused by the re-division of the grid when the solids move. Based on the Fourier transformation and the 3D immersed boundary method, the 3D IB-SEM system was established. Then, using the open MPI and the Hamilton HPC service, the computational efficiency was increased substantially. The flows around a cylinder and a sphere were simulated by the system. The surface of the cylinder generates vortices with alternating shedding, and these vortices result in a periodic force acting on the surface of the cylinder. When the shedding vortices enter the flow field behind the cylinder, a recirculation zone is formed. Finally, the three-dimensional pore flow was successfully investigated.
In the present study, two-dimensional numerical investigation of flow past a square cylinder beneath the free surface has been performed to identify the effects of presence of the free surface. 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 two fluids. To prevent transition to three-dimensional flow, Reynolds number chosen for this simulation was 150. The cases for Froude number 0.2 and gap ratio(h/D) between 0.25 and 5.00 were examined. At the specific Reynolds number, we study the effects of gap ratio on flow characteristics around a square cylinder by computing flow fields, force coefficients and Strouhal number.
The motion response analysis of a submerged elliptic cylinder in waves is presented and the elliptic cylinder is a simplification of the section of submarine in this paper. The method is based on boundary integral method and two-dimensional 3 degree motions are calculated in regular harmonic waves. The fully nonlinear free surface boundary condition is assumed in an numerical domain and this solution is matched along an assumed boundary as a linear solution composed of transient Green function, The large amplitude motions of an elliptic cylinder are directly simulated and effects of wave frequency, wave amplitude and the distance from buoyancy center to gravity center are discussed.
Three-dimensional characteristics of fluid flow and heat transfer around a wavy circular cylinder having sinusoidal variation in cross sectional area along the spanwise direction are numerically investigated using the immersed boundary method. The three different wavelengths of ${\pi}4$, ${\pi}3$ and ${\pi}2$ at the fixed wavy amplitude of 0.1 have been considered to investigate the effects of waviness especially on the forced convection heat transfer around a wavy cylinder when the Reynolds and Prandtl numbers are 300 and 0.71, respectively. The present computational results for a wavy cylinder are compared with those for a smooth cylinder. The time- and total surface-averaged Nusselt number for a wavy cylinder with ${\lambda}={\pi}/2$ is larger than that for a smooth cylinder, whereas that with ${\lambda}={\pi}/4$ and ${\pi}/3$ is smaller than that for a smooth cylinder. However, because the surface area exposed to heat transfer for a wavy cylinder is larger than that for a smooth cylinder, the total heat transfer rate for a wavy cylinder with different wavelengths of ${\lambda}={\pi}/4$, ${\pi}/3$ and ${\pi}/2$ is larger than that for a smooth cylinder.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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