Mesh generation for the region of interest is prerequisite for numerical analysis of governing partial differential equations describing phenomena with proper physic. Mesh generation is, however, usually considered as a major obstacle for a routine application of numerical approaches in Engineering applications. Therefore automatic mesh generation is highly pursued. In this paper automated quadrilateral surface mesh generation is proposed. According to the present method, Cartesian cells of proper resolution for a region bounding the whole region of interest are first generated and the interior cells are identified. Then projecting their surface meshes onto the boundary surfaces gives surface mesh consisting of quadrilateral cells. This method has been implemented as an application program, and example cases are given.
Proceedings of the Korea Society for Simulation Conference
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2001.10a
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pp.373-379
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2001
There is a big issue to generate 3D hexahedral finite element (FE) model, since a process to divide the whole domain into several simple-shaped sub-domains is required before generating a continuous mesh with mapped mesh generators. In general, it is nearly impossible to set up proper division numbers interactively to keep mesh connectivity between sub-domains on a complicated arbitrary-shaped domain. If mesh continuity between sub-domains is not required in an analysis, this complicated process can be omitted. Element-free Galerkin method (EFGM) can accept discontinuous meshes, which only requires nodal information. However it is difficult to choose a reasonable influenced domain in moving least squares scheme with non-uniformly distributed nodes in discontinuous FE models. A new FE scheme fur discontinuous mesh is proposed in this paper by applying improved EFGM with some modification to derive FE approximated function in discontinuous parts. Its validity is evaluated on linear elastic problems.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.22
no.2
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pp.133-138
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2005
The deformation of sheet metal due to the residual stress during blanking or piercing process, is numerically simulated by means of a commercial finite element code. Two dimensional plain strain problem is solved and then its result is applied to the deformation analysis of the lead frame. The plain strain element is applied to the 2D problem to observe the Von Mises equivalent stress concentration at the both shearing edges. As the punch penetrates into the sheet material, the stress concentration generated on both edges is getting increased to be the shearing surface. The limits of the punching depth applied to the simulation is 16% and 24% of the sheet thickness for the plain strain element and the hexahedral element, respectively. The hexahedral element and the limit of punching depth were applied to the deformation analysis of the lead frame for the blanking process. The FEM results for the lead deformation were very good agreement with the experimental ones. This paper shows that the coarse mesh has enabled to analyze the lead deformation generated due to the blanking mechanism. This simple approach to save the calculation time will be very effective to the design of the blanking tools in industries.
This paper presents a study of the effects of the free surface to marine propeller including the mesh effect of the models. In the present study, we conduct the numerical simulation for propeller performance employing the openwater test. The numerical simulations compare the meshing strategies for the propeller and show the effects on both thrust and torque. OpenFOAM is applied to solve the propeller problem and then open water performances of KCS propeller (KP505) are estimated using a Reynold-averaged Navier-Stokes equations (RANS) solver and the turbulence of the $K-{\omega}$ SST model. Unstructured meshes are used in the numerical simulation employing hexahedral meshing for mesh generation. The arbitrary mesh interfacing (AMI) and multiple rotating frame (MRF) are compared to define the best meshing strategy. The meshing strategies are evaluated through 3 classifications, i.e., coarse, medium, and fine mesh. Thus, the propeller can be performed utilizing the best mesh strategy. The computational results are validated by comparison with the experimental results. The $K_T$, $K_Q$, and efficiency of the propeller are compared to an experimental result and for all of the meshing strategies. Thus, the simulations show the influence of meshing in order to perform the propeller performances.
In order to reduce weight of a high-speed railroad vehicle, the main body has been manufactured by hollow section extrusion using aluminum alloys. A porthole die has utilized for the hollow section extrusion process, which causes complicated die geometry and flow characteristics. Design of porthole die is very difficult due to such a complexity. The three-dimensional finite element analysis for hollow section is also an arduous job from the viewpoint of appropriate mesh construction and tremendous computation time. In the present work, mismatching refinement, an efficient domain decomposition method with different mesh density for each subdomain, is implemented for the analysis of the hollow section extrusion process. In addition, a modified grid-based approach with the surface element layer is utilized lot three-dimensional mesh generation of a complicated shape with hexahedral elements. The effects of porthole design are discussed through the simulation for extrusion of an underframe part of a railroad vehicle. An experiment has also been carried out for the comparison. Comparing the velocity distribution at the outlet with the thickness variation of the extruded part, it is concluded that the analysis results can provide reliable measures whether the die design is acceptable to obtain uniform part thickness. The analysis results are then successfully reflected on the industrial porthole die design.
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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1999.05a
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pp.5-8
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1999
The present work is concerned with three-dimensional finite element analysis of the hollow section extrusion process using a porthole die. For economic computation, mismatching refinement, an efficient domain decomposition method with different mesh density for each subdomain, is implemented. The proposed method improves the computational efficiency significantly, especially fur the three-dimensional analysis of extrusion problems. As a numerical example, extrusion of the underframe part of a railroad vehicle are analyzed. For three-dimensional mesh generation of a complicated shape with hexahedral elements, a modified grid-based approach with the surface element layer is utilized. The analysis results are then successfully reflected on the industrial porthole die design.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.41
no.6
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pp.373-380
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2017
In this study, we conducted computational fluid dynamics (CFD) simulations for the unsteady hydrodynamic interaction of multiple thrusters by solving Reynolds averaged Navier-Stokes equations. A commercial CFD software, STAR-CCM+ was used for all simulations by employing a ducted thruster model with combination of a propeller and No. 19a duct. A sliding mesh technique was used to treat dynamic motion of propeller rotation and non-conformal hexahedral grid system was considered. Four different combinations in tilting and azimuth angles of the thrusters were considered to investigate the effects on the propulsion performance. We could find that thruster-hull and thruster-thruster interactions has significant effect on propulsion performance and further study will be required for the optimal configurations with the best tilting and relative azimuth angle between thrusters.
Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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v.56
no.1
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pp.81-88
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2014
Accurate wind data is essential for predicting airborne spread of virus. OpenFOAM was used for computational fluid dynamics (CFD) simulation procedure which is under GNU GPL (General Public License). Using complex terrain, DEM (Digital Elevation Map) that was prepared from GIS information covering a research site is converted to a three dimensional surface mesh that is composed by quad and full hexahedral space meshes. Around this surface mesh, an extended computational domain volume was designed. Atmospheric flow boundary conditions were used at inlet and roughness height and was considered at terrain by using rough wall function. Two different wind conditions that was relatively stable during certain periods were compared in 3 different locations for validating the accuracy of the CFD computed solution. The result shows about 10 % of difference between the calculated result and measured data. This procedure can simulate a prediction of time-series data for airborne virus spread that can be used to make a web-based forecasting system of airborne virus spread.
Zullah, Mohammed Aisd;Choi, Young-Do;Kim, Kyu-Han;Lee, Young-Ho
한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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2009.11a
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pp.600-605
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2009
A general purpose viscous flow solver Ansys CFX is used to study a Savonius type wave energy converter in a 3D numerical viscous wave tank. This paper presents the results of a computational fluid dynamics (CFD) analysis of the effect of blade configuration on the performance of 3 bladed Savonius rotors for wave energy extraction. A piston-type wave generator was incorporated in the computational domain to generate the desired incident waves. A complete OWC system with a 3-bladed Savonius rotor was modeled in a three dimensional numerical wave tank and the hydrodynamic conversion efficiency was estimated. The flow over the rotors is assumed to be two-dimensional (2D), viscous, turbulent and unsteady. The CFX code is used with a solver of the coupled conservation equations of mass, momentum and energy, with an implicit time scheme and with the adoption of the hexahedral mesh and the moving mesh techniques in areas of moving surfaces. Turbulence is modeled with the k.e model. Simulations were carried out simultaneously for the rotor angle and the helical twist. The results indicate that the developed models are suitable to analyze the water flows both in the chamber and in the turbine. For the turbine, the numerical results of torque were compared for all the cases.
In the present study, the preliminary results of a large-scale seismic response analysis of a super-high-rise steel frame considering soil-structure interaction are presented. A seismic response analysis under the excitation of the JR Takatori record of the 1995 Hyogoken-Nanbu earthquake is conducted. Precise meshes of a 31-story super-high-rise steel frame and a soil region, which are constructed completely of hexahedral elements, are generated and combined. The parallel large-scale simulation is performed using K computer, which is one of the fastest supercomputers in the world. The results are visualized using an offline rendering code implemented on K computer, and the feasibility of using a very fine mesh of solid elements is investigated. The computation performance of the analysis code on K computer is also presented.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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