Kang H. K;Tsutahara M;Shikata K;Kim E. R;Kim Y. T;Lee Y. H
Journal of computational fluids engineering
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v.10
no.1
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pp.8-15
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2005
Aerodynamic sounds generated by a uniform flow around a two-dimensional circular cylinder at Re=150 are simulated by applying the finite difference lattice Boltzmann method. Thethird-order-accurate up-wind scheme (UTOPIA) is used for the spatial derivatives, and the second-order-accurate Runge-Kutta scheme is applied for the time marching. We have succeed in capturing very small pressure fluctuations with the same frequency of the Karman vortex street compared with the pressure fluctuation around a circular cylinder. The propagation velocity of the acoustic waves shows that the points of peak pressure are biased upstream due to the Doppler effect in the uniform flow. For the downstream, on the other hand, it is faster. It is also apparent that the amplitude of sound pressure is proportional to r /sup -1/2/,r being the distance from the center of the circular cylinder. To investigate the effect of the lattice dependence, furthermore, 2D computations of the tone noises radiated by a square cylinder and NACA0012 with a blunt trailing edge at high incidence and low Reynolds number are also investigate.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.28
no.5
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pp.717-727
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2004
In this study, we simulate the aerodynamic sounds generated by a two-dimensional circular cylinder in a uniform flow are simulated by applying the finite difference lattice Boltzmann method (FDLBM). The third-order-accurate up-wind scheme (UTOPIA) is used for the spatial derivatives. and the second-order-accurate Runge-Kutta scheme is applied for the time marching. The results show that we successively capture very small acoustic pressure fluctuations with the same frequency of the Karman vortex street compared with the Pressure fluctuation around a circular cylinder The propagation velocity of the acoustic waves shows that the points of peak pressure are biased upstream due to the Doppler effect in the uniform flow For the downstream. on the other hand. it quickly Propagates. It is also apparent that the amplitude of sound Pressure is Proportional to $r^{-1/2}$, r being the distance from the center of the circular cylinder. To investigate the effect of the lattice dependence furthermore a 2D computation of the tone noise radiated by a NACA0012 with a blunt trailing edge at high incidence and low Reynolds number is also investigated.
In this study, 2D computations of the Aeolian tones for some obstacles (circular cylinder, square cylinder and NACA0012 airfoil) are simulated. First of all, we calculate the flow noise generated by a uniform flow around a two-dimensional circular cylinder at Re=150 are simulated by applying the finite difference lattice Boltzmann method (FDLBM). The third-order-accurate up-wind scheme (UTOPIA) is used for the spatial derivatives, and the second-order-accurate Runge-Kutta scheme is applied for the time marching. The results show that we successively capture very small acoustic pressure fluctuation with the same frequency of the Karman vortex street compared with the pressure fluctuation around a circular cylinder. The propagation velocity of the acoustic waves shows that the points of peak pressure are biased upstream due to the Doppler effect in the uniform flow. For the downstream, on the other hand, it is faster. To investigate the effect of the lattice dependence, furthermore, simulations of the Aeolian tones at the low Reynolds number radiated by a square cylinder and a NACA0012 airfoil with a blunt trailing edge at high incidence are also investigated.
Korean Journal of Computational Design and Engineering
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v.18
no.6
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pp.399-406
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2013
This paper describes a new simulation technique for advection-diffusion phenomena over the sea surface using the lattice Boltzmann method (LBM), capable of predicting oil dispersion from tankers. The LBM is used to solve the pollutant transport problem within the framework of the ocean environment. The sea space is represented by the lattices, where each lattice has the information on oil transportation. Since dispersed oils (i.e., oil droplets) at sea are transported by convection due to waves, buoyancy, and turbulent diffusion, the conservation of mass and many physical oil transport rules were used in the prediction model. Since the LBM is modeled using the uniform lattices and simple rules, it can be easily accelerated by the parallel mechanism, for example, GPU-accelerated method. The proposed model using the LBM is used to simulate a simple pollution event with the oil pollutants of 10,000 kL. The simulation results indicate that the LBM method accelerated with the GPU is 6 times faster than that without the GPU.
An edgetone is the discrete tone or narrow-band sound produced by an oscillating free shear layer, impinging on a rigid surface. In this paper, 2-dimensional edgetone to predict the frequency characteristics of the discrete oscillations of a jet-edge feedback cycle is presented using lattice Boltmznan model with 21 bits, which is introduced a flexible specific heat ratio y to simulate diatomic gases like air. The blown jet is given a parabolic inflow profile for the velocity, and the edges consist of wedges with angle 20 degree (for symmetric wedge) and 23 degree (for inclined wedge), respectively. At a stand-off distance w, the edge is inserted along the centerline of the jet, and a sinuous instability wave with real frequency is assumed to be created in the vicinity of the nozzle exit and to propagate towards the downward. Present results presented have shown in capturing small pressure fluctuating resulting from periodic oscillation of the jet around the edge. The pressure fluctuations propagate with the speed of sound. Their interaction with the wedge produces an irrotational feedback field which, near the nozzle exit, is a periodic transverse flow producing the singularities at the nozzle lips. It is found that, as the numerical example, satisfactory simulation results on the edgetone can be obtained for the complex flow-edge interaction mechanism, demonstrating the capability of the lattice Boltzmann model with flexible specific heat ratio to predict flow-induced noises in the ventilating systems of ship.
Mass and flow resistance in a square ribbed microchannel have been studied numerically using the Lattice Boltzmann Method. It has been build up on two dimensional nine velocity vectors model with single relaxation time method called the Lattice Bhatnagor-Gross-Krook model. To analyze the roughness effect on the flow resistance namely the friction factor and mass flow has been discussed at the slip flow regime, $0.01{\leq}Kn{\leq}0.10$, where Kn is the Knudsen number. The wall roughness is considered by square microelements with a relative roughness height up to maximum 10% of channel height. The velocity profiles in terms of streamlines near the riblets are demonstrated to be responsible for the roughness effect. It is found that the roughness effect leads to increase the flow resistance with roughness height but it is decreased significantly with increasing the space between two roughness elements as well as the Knudsen number. In addition, the mass flow decreased linearly with increasing both roughness height and gap but significantly changed at the slip flow regime.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.27
no.4
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pp.511-519
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2003
A stratified flow is simulated using the finite difference lattice Boltzmann method (FDLBM). The effect of body force (gravity) in a simple one-dimensional model with the lattice BGK 9 velocity is examined. The effect of body force in the compressible fluid is greatly different from that of the incompressible fluid In a compressible fluid under gravitational force, the density stratification is not sufficient and the entropy stratification is essential. The numerical simulation of a line sink compressible stratified flow in two-dimensional channel is also carried out. The results show that selective withdrawal is established when the entropy of the upper part increases. and the simulated results using FDLB method are satisfactory compared with the theoretical one.
For the reduction of fuel consumption of high speed, the aerodynamic drag must be reduced. In early vehicle design process, it is very important to have information about aerodynamic characteristics of design models. In this phase CFD methods are usually used to predict the aerodynamic forces. But commercial programs using turbulence models cannot give a good agreement with experimental result and have also problems with convergence. PowerFLOW employs a new technology called DIGITAL PHYSICS, which provides a different approach to simulating fluids. DIGITAL PHYSICS uses a lattice-based approach (extended from lattice-gas and lattice-Boltzmann methods) where time, space and velocity are discrete. This discrete system represents the Wavier-Stokes continuum behavior without the numerical instability Issues of traditional CFD solvers, such as convergence. In this paper, aerodynamic performance of vehicles are simulated using PowerFLOW by Exa and results are compared with experimental wind tunnel data.
Journal of the Korean Society for Marine Environment & Energy
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v.15
no.4
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pp.273-280
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2012
The numerical simulation using the Lattice Boltzmann Method in the field of computational fluid dynamics becomes wider in the engineering applications because of its simplicity of update rules compared to the conventional Navier-Stokes solvers. Here, a two-dimensional D2Q9 LB model is numerically tested with a few new computational treatment on the free surface. The single relaxation time is applied under the gravitational field where applied only in the higher density fluid because of its big density difference. At the free surface, the reconstruction techniques in combination with boundary conditions is adopted in order to get some distribution function coming into the fluid site from the air one, and surface tension, early stable test for the gravitional field is considered in it. With the implementation of the gravitational profile, conserving the overall mass and grid dependency are observed during the calculations and freesurface advance track is well captured with an experiment.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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