Jo, Byung-Wan;Tae, Ghi-Ho;Schlangen, Erik;Kim, Chang-Hyun
Computers and Concrete
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제2권2호
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pp.165-176
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2005
This paper discusses 2D lattice models of beams for simulating the fracture of brittle materials. A simulation of an experiment on a concrete beam subjected to bending, in which two overlapping cracks occur, is used to study the effect of individual beam characteristics and different arrangements of the beams in the overall lattice. It was found that any regular orientation of the beams influences the resulting crack patterns. Methods to implement a wide range of Poisson's ratios are also developed, and the use of the lattice to study arbitrary micro-structures is outlined. The crack patterns that are obtained with lattice are in good agreement with the experimental results. Also, numerical simulations of the tests were performed by means of a lattice model, and non-integer dimensions were measured on the predicted lattice damage patterns.
A new bounce back boundary method of the second order in error is proposed for the lattice Boltzmann fluid simulation. This new method can be used for the arbitrarily irregular lattice geometry of a non-slip boundary. The traditional bounce back boundary condition for the lattice Boltzmann simulation is of the first order in error. Since the lattice Boltzmann method is the second order scheme by itself, a boundary technique of the second order has been desired to replace the first order bounce back method. This study shows that, contrary to the common belief that the bounce back boundary condition is unilaterally of the first order, the second order bounce back boundary condition can be realized. This study also shows that there exists a generalized bounce back technique that can be characterized by a single interpolation parameter. The second order bounce back method can be obtained by proper selection of this parameter in accordance with the detailed lattice geometry of the boundary. For an illustrative purpose, the transient Couette and the plane Poiseuille flows are solved by the lattice Boltzmann simulation with various boundary conditions. The results show that the generalized bounce back method yields the second order behavior in the error of the solution, provided that the interpolation parameter is properly selected. Coupled with its intuitive nature and the ease of implementation, the bounce back method can be as good as any second order boundary method.
한국지구물리탐사학회 2003년도 Proceedings of the international symposium on the fusion technology
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pp.661-668
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2003
This paper presents Lattice-Boltzmann simulation techniques for single-phase and two-phase fluid flow in porous media. Numerical experiments were performed in a digital rock sample from X-ray microtomography. Computed results showed very good agreement with laboratory measurements of permeability and relative permeability. Two applications using these simulation techniques show the potential of the Lattice-Boltzmann flow simulation to solve many difficult problems coupled with fluid flow in porous media.
본 연구에서는 SLM(Square Lattice Model)과 HLM(Hexagonal Lattice Model)을 개선하여 만든 RHLM(Rotated Hexagonal Model)을 제시하고, 이를 이용하여 양방향 보행 교통류의 시뮬레이션 모형을 개발하였다. $20{\times}20$의 400개 셀에서 진행되었으며, 시간의 변화에 따른 속도, 밀도, 교통류율로 평가하였다. 본 모형을 같은 조건에서 SLM과 비교해본 결과, 기존의 모형이 보행자의 움직임이 불필요한 동작과 비논리적 방향으로 이동하는 것을 모형에 반영하였다면, 본 모형은 보행자의 직진 움직임과 자연스러운 회피 방법을 통해 보행교통류의 최단경로 움직임을 표현할 수 있었다. 또한 보행교통류의 더 높은 곳에서 용량을 가지고 보행을 할 수 있는 현상을 반영할 수 있었고, 보행교통류의 경우 밀도가 높아지더라도 속도가 0이 되는 상황은 잘 일어나지 않는 것을 반영할 수 있음을 알 수 있었다.
This paper discusses 2D lattice models of beams for simulating the fracture of brittle materials. A simulation of an experiment on a connote beam subjected to bending, in which two overlapping cracks occur, is used to study the effect of individual beam characteristics and different arrangements of the beams in the overall lattice. It was found that my regular orientation of the beams influences the resulting crack patterns. Methods to implement a wide range of poisson's ratios are also developed, the use of the lattice to study arbitrary micro-structures is outlined The crack pattern that n obtained with lattice m in good agreement with the experimental results. Also, numerical simulations of the tests were performed by means of a lattice model, and non-integer dimensions were measured on the predicted lattice damage patterns.
In this research, the simulation method for acoustic sounds by a uniform flow around a two-dimensional circular cylinder by using the finite difference lattice Boltzmann model is explained. To begin with, we examine the boundary condition which determined with the distribution function $f_i^{(0)}$ concerning with density, velocity and internal energy at boundary node. Very small acoustic pressure fluctuation, with same frequency as that of Karman vortex street, is compared with the pressure fluctuation around a circular cylinder. The acoustic sound' propagation velocity shows that acoustic approa ching the upstream, due to the Doppler effect in the uniform flow, slowly propagated. For the do wnstream, on the other hand, it quickly propagates. It is also apparently the size of sound pressure was proportional to the central distance $r^{-1/2}$ of the circular cylinder. The lattice BGK model for compressible fluids is shown to be one of powerful tool for simulation of gas flows.
In this research, a numerical simulation for the acoustic sounds around a two-dimensional circular cylinder in a uniform flaw was developed, using the finite difference lattice Boltzmann model. We examine the boundary condition, which is determined by the distribution function concerning density, velocity, and internal energy at the boundary node. Pressure variation, due to the emission of the acoustic waves, is very small, but we can detect this periodic variation in the region far from the cylinder. Daple-like emission of acoustic waves is seen, and these waves travel with the speed of sound, and are synchronized with the frequency of the lift on the cylinder, due to the Karman vortex street. It is also apparent that the size of the sound pressure is proportional to the central distance to the circular cylinder. The lattice BGK model for compressible fluids is shown to be a powerful tool for the simulation of gas flaws.
A comparative analysis of thermal models in the lattice Boltzmann method(LBM) for the simulation of laminar natural convection in a square cavity is presented. A HYBRID method, in which the thermal equation is solved by the Navier-Stokes equation method while the mass and momentum conservation are resolved by the lattice Boltzmann method, is introduced and its merits are explained. All the governing equations are discretized on a cell-centered, non-uniform grid using the finite-volume method. The convection terms are treated by a second-order central-difference scheme with a deferred correction method to ensure stability of the solutions. The HYBRID method and the double-population method are applied to the simulation of natural convection in a square cavity and the predicted results are compared with the benchmark solutions given in the literatures. The predicted results are also compared with those by the conventional Navier-Stokes equation method. In general, the present HYBRID method is as accurate as the Navier-Stokes equation method and the double-population method. The HYBRID method shows better convergence and stability than the double-population method. These observations indicate that this HYBRID method is an efficient and economic method for the simulation of incompressible fluid flow and heat transfer problem with the LBM.
본 연구에서는 연속체 이론을 배경으로 하며 일반적으로 많이 사용되는 Navire-Stokes방정식이 아닌 입자의 확률분포를 배경으로 하는 Boltzmann 방정식을 이용하여 자유수면을 포함하는 유동을 해석하는 전산시뮬레이션 코드를 개발하였다. 댐 붕괴시뮬레이션에 적용하여 코드의 검증을 수행하였으며, 기존의 실험 및 계산결과와 비교함과 동시에 격자볼츠만 시뮬레이션의 특성을 분석하였다. 공학적 응용을 위해서 임의 형상의 물체가 존재시에 자유수면 시뮬레이션도 수행하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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