This paper concentrates on the development of a computational design program to determine nozzle size in water jet, combing the numerical optimization technique with the flow analysis code. To achieve the above objective, a two-dimensional model was developed for investigating the fluid flow in water jet and calculating the velocity and pressure distributions. The mathematical formulation as a standard ${k}-\varepsilon$ model was solved employing a general thermo fluid-mechanics computer program, PHOENICS code, which is based on the Semi-Implicit Method Pressure Linked Equations(SIMPLE) algorithm. The developed code was applied to water jet design to determine the nozzle size, and investigated the effect of the change of nozzle location. Calculated results showed that the flow pattern is not changed as the change of nozzle location.
Three-dimensional, statistical-mechanical formulations of problems are usually untractable analytically, and therefore they are commonly solved numerically. However, their one-dimensional counterparts are always to be solved analytically. In general analytical solutions sheds more insights to the problems than numerical solutions. Hence, solutions of one-dimensional problems may provide key properties to the problems, when they are extended to three dimensions. In this article, thermodynamic properties of one-dimensional fluid comprising molecules of rigid rods are analyzed statistical-mechanically. Molecules of rigid rods are characterized with repulsive or excluded volume effect. It is observed that this feature is well reflected in thermodynamic functions such as Helmholtz free energy. volumetric equation of state. chemical potential, entropy, etc.
de Borst, Rene;Rethore, Julien;Abellan, Marie-Angele
Interaction and multiscale mechanics
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제1권1호
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pp.83-101
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2008
A derivation is given of two-scale models that are able to describe deformation and flow in a fluid-saturated and progressively fracturing porous medium. From the micromechanics of the flow in the cavity, identities are derived that couple the local momentum and the mass balances to the governing equations for a fluid-saturated porous medium, which are assumed to hold on the macroscopic scale. By exploiting the partition-of-unity property of the finite element shape functions, the position and direction of the fractures are independent from the underlying discretization. The finite element equations are derived for this two-scale approach and integrated over time. The resulting discrete equations are nonlinear due to the cohesive crack model and the nonlinearity of the coupling terms. A consistent linearization is given for use within a Newton-Raphson iterative procedure. Finally, examples are given to show the versatility and the efficiency of the approach.
Increasing usage of tank cars and their intrinsic instability due to sloshing of contents have caused growing maintenance costs as well as more frequent hazards and defects like derailment and fatigue of bogies and axels. Therefore, varieties of passive solutions have been represented to improve dynamical parameters. In this task, assuming 22 degrees of freedom, dynamic analysis of partially filled tank car traveling on a curved track is investigated. In order to consider stochastic geometry of track; irregularities have been derived randomly by Mont Carlo method. More over the fluid tank model with 1 degree of freedom is also presented by equivalent mechanical approach in terms of pendulum. An active suspension system for described car is designed by using linear quadratic optimal control theory to decrease destructive effects of fluid sloshing. Eventually, the performance of the active suspension system has been compared with that of the passive one and a study is carried out on how active suspension may affect the dynamical parameters such as displacements and Nadal's derailment index.
This paper presents a model of a layered, delaminated composite beam. The beam is modelled by beam finite elements, and the delamination is modelled by additional boundary conditions. In the present study, the laminated beam contains only one delaminated region through the thickness direction which extends to the full width of the beam. It is also assumed that the delamination is open. The influence of the delamination length and position upon changes in the bending natural frequencies of the composite laminated cantilever beam is investigated.
Membrane structures are quite sensitive to wind and therefore the fluid-solid interaction can not be neglected in dynamic analysis. A boundary element method (BEM) for 3D simulation of wind-structure interaction in tensile membrane structures is presented in this paper. The flow is treated as incompressible and potential. The flow field is solved with boundary element method codes and structural simulation is performed by finite element method software ANSYS. The nonlinear equations system is solved iteratively, with segregated treatment of the fluid and structure equations. Furthermore this method has been demonstrated to be effective by typical examples. Besides, the influence of several parameters on the wind-structure interaction, such as rise-span ratio, prestress and the wind velocity are investigated according to this method. The results provide experience in wind resistant researches and engineering.
International Journal of Vascular Biomedical Engineering
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제4권2호
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pp.13-18
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2006
Direct injection of a fibrinolytic agent to the intra-arterial thrombosis may increase the effectiveness of thrombolysis by enhancing the permeation of thrombolytic agents into the blood clot. Permeation of fibrinolytic agents into a clot is influenced by the surface pressure, which is determined by the injection velocity of fibrinolytic agents. Computational fluid dynamic methods were used in order to predict clot lysis for different jet velocities and nozzle arrangements. Firstly, thrombolysis of a clot was mathematically modeled based on the pressure and lysis front velocity relationship. Direct injection of a thrombolytic agent increased the speed of thrombolysis significantly and the effectiveness was increased as the ejecting velocity increased. The nine nozzles model showed about 20% increase of the lysed volume, and the one and seventeen nozzles models did not show significant differences. Secondly, thrombolysis was modeled based on the enzyme transport and the fluid flow equations, and quasi steady numerical analysis was performed. Clot lysis efficiency was also increased as injection velocity increased.
In this work, a mathematical model of beam-column system carrying a double eccentric end mass system is investigated, and solved analytically based on the exact solution analysis. The model considers the case in which the double eccentric end mass is a rigid storage tank containing fluid. Both Timoshenko and Bernoulli-Euler beam bending theories are considered. Equation of motion, general solution and boundary conditions for the present system model are developed and presented in dimensional and non-dimensional format. Several important non-dimensional design parameters are introduced. Symbolic and/or explicit formulae of the frequency and mode shape equations are formulated. To the authors knowledge, the present reduced closed form symbolic and explicit frequency equations have not appeared in literature. For different applications, the results are validated using commercial finite element package, namely ANSYS. The beam-column system investigated in this paper is significant for many engineering applications, especially, in mechanical and structural systems.
In thisstudy, the vibration problem ofthermo elastic carbon nanotubes conveying pulsating viscous nano fluid subjected to a longitudinal magnetic field is investigated via Euler-Bernoulli beam model. The controlling partial differential equation of motion is arrived by adopting Eringen's non local theory. The instability domain and pulsation frequency of the CNT is obtained through the Galerkin's method. The numerical evaluation of thisstudy is devised by Haar wavelet method (HWM). Then, the proposed model is validated by analyzing the critical buckling load computed in presentstudy with the literature. Finally, the numerical calculation ofsystem parameters are shown as dispersion graphs and tables over non local parameter, magnetic flux, temperature difference, Knudsen number and viscous parameter.
This paper presents a method for assessing the dynamic responses of gravity-based structures (GBS) under various seismic loads, with a focus on fluid-structure-ground interactions. Models of GBSs and their surrounding environments were developed, incorporating interaction effects among the structure, seawater, and seabed. Dynamic responses of the GBS subjected to three seismic loads-Chi-Chi, Northridge01, and Northridge02-were calculated, with consideration of both horizontal and vertical accelerations, as well as displacements. Parametric studies indicated that the primary factors affecting the dynamic responses of GBS were seismic loads characterized by significant input forces and accelerations. The frictional force on the ground had minimal impact on the horizontal and vertical displacements of the GBS. Weight emerged as a critical factor in anchoring the GBS to the ground and minimizing vertical accelerations and displacements.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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