Petit, Olivier;Bosioc, Alin I.;Nilsson, Hakan;Muntean, Sebastian;Susan-Resiga, Romeo F.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.4
no.1
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pp.199-208
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2011
This work presents numerical results, using OpenFOAM, of the flow in the swirl flow generator test rig developed at Politehnica University of Timisoara, Romania. The work shows results computed by solving the unsteady Reynolds Averaged Navier Stokes equations. The unsteady method couples the rotating and stationary parts using a sliding grid interface based on a GGI formulation. Turbulence is modeled using the standard k-${\varepsilon}$ model, and block structured wall function ICEM-Hexa meshes are used. The numerical results are validated against experimental LDV results, and against design velocity profiles. The investigation shows that OpenFOAM gives results that are comparable to the experimental and design profiles. The unsteady pressure fluctuations at four different positions in the draft tube is recorded. A Fourier analysis of the numerical results is compared whit that of the experimental values. The amplitude and frequency predicted by the numerical simulation are comparable to those given by the experimental results, though slightly over estimated.
The effects of the uniform and spatially varying ground motions on the stochastic response of fluid-structure interaction system during an earthquake are investigated by using the displacement based fluid finite elements in this paper. For this purpose, variable-number-nodes two-dimensional fluid finite elements based on the Lagrangian approach is programmed in FORTRAN language and incorporated into a general-purpose computer program SVEM, which is used for stochastic dynamic analysis of solid systems under spatially varying earthquake ground motion. The spatially varying earthquake ground motion model includes wave-passage, incoherence and site-response effects. The effect of the wave-passage is considered by using various wave velocities. The incoherence effect is examined by considering the Harichandran-Vanmarcke and Luco-Wong coherency models. Homogeneous medium and firm soil types are selected for considering the site-response effect where the foundation supports are constructed. A concrete gravity dam is selected for numerical example. The S16E component recorded at Pacoima dam during the San Fernando Earthquake in 1971 is used as a ground motion. Three different analysis cases are considered for spatially varying ground motion. Displacements, stresses and hydrodynamic pressures occurring on the upstream face of the dam are calculated for each case and compare with those of uniform ground motion. It is concluded that spatially varying earthquake ground motions have important effects on the stochastic response of fluid-structure interaction systems.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.29
no.12
s.243
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pp.1574-1585
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2005
In this paper, a spectral element model is developed for the uniform straight pipelines conveying internal unsteady fluid. Four coupled pipe-dynamics equations are derived first by using the Hamilton's principle and the principles of fluid mechanics. The transverse displacement, the axial displacement, the fluid pressure and the fluid velocity are all considered as the dependent variables. The coupled pipe-dynamics equations are then linearized about the steady state values of the fluid pressure and velocity. As the final step, the spectral element model represented by the exact dynamic stiffness matrix, which is often called spectral element matrix, is formulated by using the frequency-domain solutions of the linearized pipe-dynamics equations. The FFT-based spectral dynamic analyses are conducted to evaluate the accuracy of the present spectral element model and also to investigate the structural dynamic characteristics and the internal fluid transients of an example pipeline system.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.44
no.2
s.152
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pp.166-173
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2007
Collision analysis problems between ship to ship can be generally classified into the external mechanics(outer dynamics) and internal mechanics(inner dynamics). The former can be also dealt with the concept of fluid-structure interaction and the use of rigid body dynamic program, depending on the ways handling the hydrodynamic pressure due to surrounding water. In this study, full scale ship collision simulation was carried out, such as a DWT 75,000 ton striking ship collided at right angle to the middle of a DWT 150,000 struck ship with 10 knots velocity, coupling MCOL, a rigid body mechanics program for modeling the dynamics of ships, to hydrocode LS-DYNA. It could be confirmed that more suitable damage estimation would be performed in the case of the collision simulations with consideration of surrounding water through the comparison with the collision simulation results of fixed struck ships without it. Through this study, the opportunity could be obtained to establish a more effective ship collision simulation technique between ship to ship.
The free vibration analysis of fluid conveying Timoshenko pipeline with different boundary conditions using Differential Transform Method (DTM) and Adomian Decomposition Method (ADM) has not been investigated by any of the studies in open literature so far. Natural frequencies, modes and critical fluid velocity of the pipelines on different supports are analyzed based on Timoshenko model by using DTM and ADM in this study. At first, the governing differential equations of motion of fluid conveying Timoshenko pipeline in free vibration are derived. Parameter for the nondimensionalized multiplication factor for the fluid velocity is incorporated into the equations of motion in order to investigate its effects on the natural frequencies. For solution, the terms are found directly from the analytical solution of the differential equation that describes the deformations of the cross-section according to Timoshenko beam theory. After the analytical solution, the efficient and easy mathematical techniques called DTM and ADM are used to solve the governing differential equations of the motion, respectively. The calculated natural frequencies of fluid conveying Timoshenko pipelines with various combinations of boundary conditions using DTM and ADM are tabulated in several tables and figures and are compared with the results of Analytical Method (ANM) where a very good agreement is observed. Finally, the critical fluid velocities are calculated for different boundary conditions and the first five mode shapes are presented in graphs.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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v.3
no.3
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pp.44-49
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2002
A study of free vibration of axisymmetric circular plates based on Mindlin theory using a pseudospectral method is presented. The analysis is based on Chebyshev polynomials that are widely used in the fluid mechanics research community. Clamped, simply supported and flee boundary conditions are considered, and numerical results are presented for various thickness-to-radius ratios.
Arbitrary Lagrangian Eulerian finite element methods gain interest for the capability to control mesh geometry independently from material geometry, the ALE methods are used to create a new undistorted mesh for the fluid domain. In this paper we use the ALE technique to solve fuel slosh problem. Fuel slosh is an important design consideration not only for the fuel tank, but also for the structure supporting the fuel tank. "Fuel slosh" can be generated by many ways: abrupt changes in acceleration (braking), as well as abrupt changes in direction (highway exit-ramp). Repetitive motion can also be involved if a "sloshing resonance" is generated. These sloshing events can in turn affect the overall performance of the parent structure. A finite element analysis method has been developed to analyze this complex event. A new ALE formulation for the fluid mesh has been developed to keep the fluid mesh integrity during the motion of the tank. This paper explains the analysis capabilities on a technical level. Following the explanation, the analysis capabilities are validated against theoretical using potential flow for calculating fuel slosh frequency.
The two-dimensional incompressible flow of a linear viscoelastic fluid we considered in this research has rapidly oscillating initial conditions which contain both the large scale and small scale information. In order to grasp this double-scale phenomenon of the complex flow, a multiscale analysis method is developed based on the mathematical homogenization theory. For the incompressible flow of a linear viscoelastic Maxwell fluid, a well-posed multiscale system, including averaged equations and cell problems, is derived by employing the appropriate multiple scale asymptotic expansions to approximate the velocity, pressure and stress fields. And then, this multiscale system is solved numerically using the pseudospectral algorithm based on a time-splitting semi-implicit influence matrix method. The comparisons between the multiscale solutions and the direct numerical simulations demonstrate that the multiscale model not only captures large scale features accurately, but also reflects kinetic interactions between the large and small scale of the incompressible flow of a linear viscoelastic fluid.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.20
no.1
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pp.131-140
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2012
In this study, using the governing equation for thermohydrodyamic lubrication involving the homogeneous mixture of incompressible fluid derived by based on the principle of continuum mechanics, it is discussed the effects of water within engine oil on the performance of high speed journal bearing of a turbocharger. The governing equations are the general equations being able to be applied on the mixture of Newtonian fluid and non- Newtonian fluid. Here, the fluid viscosity index, n of power-law non-Newtonian fluid is supposed to be 1 for the application of the journal bearing in a turbocharger lubricated with the mixture of two Newtonian fluid, for example, water within engine oil. The results related with the bearing performance are shown that the bearing friction is to decrease and the side leakage and bearing load increase as increasing the water content in an engine oil.
In this study, using the governing equation for thermohydrodyamic lubrication involving the homogeneous mixture of incompressible fluid derived by based on the principle of continuum mechanics, it is discussed the effects of water within turbine oil on the performance of high speed journal bearing of a steam turbine shipping engine. The governing equation is the general equation being able to be applied on the mixture of Newtonian fluid and non-Newtonian fluid. Here, the fluid viscosity index, n of power-law non-Newtonian fluid is supposed to be 1 for the application of the journal bearing in a steam turbine shipping engine lubricated with the mixture of two Newtonian fluid, for example, water within turbine oil. The results related with the bearing performance are showed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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