A.A.Salehi Neyshabouri;R.Barron;A.M.Ferreira da Silva
Water Engineering Research
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v.2
no.3
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pp.179-185
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2001
The time consuming and expensive nature of experimental research on scouring processes caused by flowing water makes it attractive to develop numerical tools for the predication of the interaction of the fluid flow and the movable bed. In this paper the numerical simulation of scour by a wall jet is presented. The flow is assumed to be two-dimensional, and the alluvium is cohesionless. The solution process, repeated at each time step, involves simulation of a turbulent wall jet flow, solution of the convection-diffusion of sand concentration, and prediction of the bed deformation. For simulation of the jet flow, the governing equations for momentum, mass balance and turbulent parameters are solved by the finite volume method. The SIMPLE scheme with momentum interpolation is used for pressure correction. The convection-diffusion equation is solved for sediment concentration. A boundary condition for concentration at the bed, which takes into account the effect of bed-load, is implemented. The time rate of deposition and scour at the bed is obtained by solving the continuity equation for sediment. The shape and position of the scour hole and deposition of the bed material downstream of the hole appear realistic.
Kim, Hyeon-Jun;Hong, Jung-Goo;Kim, Dae-Hee;Shin, Hyun-Dong
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.32
no.9
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pp.659-668
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2008
Combustion instability has been considered as very important issue for developing gas turbine and rocket engine. There is a need for fundamental understanding of combustion instability. In this study, combustion instability was numerically and experimentally investigated in a dump combustor with bluff body. The fuel and air mixture had overall equivalence ratio of 0.9 and was injected toward dump combustor. The pressure oscillation with approximately 256Hz was experimentally obtained. For numerical simulation, the standard k-$\varepsilon$ model was used for turbulence and the hybrid combustion model (eddy dissipation model and kinetically controlled model) was applied. After calculating steady solution, unsteady calculation was performed with forcing small perturbation on initial that solution. Pressure amplitude and frequency measured by pressure sensor is nearly the same as those predicted by numerical simulation. Furthermore, it is clear that a combustion instability involving vortex shedding is affected by acoustic-vortex-combustion interaction. The phase difference between the pressure and velocity is $\pi$/2, and that between the pressure and heat release rate is in excitation range described by Rayleigh, which is obvious that combustion instability for the bluff body combustor meets thermoacoustic instability criterion.
The paper discusses the effect of the winglets on the aerodynamic and aeroacoustic performance of Boeing 737-800 aircraft by numerical approach. For this purpose, computational fluid dynamics and fluent commercial software are used to solve the compressible flow governing equations. The RANS method and the K-ω SST turbulence model are selected to simulate the subsonic flow around the wing with acceptable accuracy and low computational cost. The main variables of steady flow around the simple and blended wing in constant atmospheric conditions are computed by numerical solution of governing equations. The solution of the acoustic field has also been accomplished by the broad-band acoustic source model. The results reveal that adding a blended winglet increases the pressure difference near the wingtip,which increases the lift force. Also, the blended winglet reduces the power and magnitude of vorticities around the wingtip, which reduces the wing's drag force. The effects of winglets on aerodynamic forces lead to a 3.8% increase in flight range and a 3.6% increase in the maximum payload of the aircraft. Also, the acoustic power level variables on the surfaces and fields around the wing have been investigated integrally and locally.
This study investigates the static and dynamic structural analysis of symmetrical and asymmetrical coupled shear walls using the continuous and modified transfer matrix methods by idealizing the coupled shear wall as a three-field CTB-type replacement beam. The coupled shear wall is modeled as a continuous structure consisting of the parallel coupling of a Timoshenko beam in tension (with axial extensibility in the shear walls) and a shear beam (replacing the beam coupling effect between the shear walls). The variational method using the Hamilton principle is used to obtain the coupled differential equations and the boundary conditions associated with the model. Using the continuous method, closed-form analytical solutions to the differential equation for the coupled shear wall with uniform properties along the height are derived and a numerical solution using the modified transfer matrix is proposed to overcome the difficulty of coupled shear walls with non-uniform properties along height. The computational advantage of the modified transfer matrix method compared to the classical method is shown. The results of the numerical examples and the parametric analysis show that the proposed analytical and numerical model and method is accurate, reliable and involves reduced processing time for generalized static and dynamic structural analysis of coupled shear walls at a preliminary stage and can used as a verification method in the final stage of the project.
In the present analysis, the buckling behavior of smart beams integrated into racket frames for enhancing player control was examined by numerical solutions and sinusoidal shear deformation theory. The smart beam under consideration is subjected to an external voltage in the thickness direction. The integration of this smart material into the structure of the racket should optimize performance, improving the racket's stability and responsiveness during play. In this, an accurate representation of complex shear effects is made by using a sinusoidal shear deformation theory, while the solution of the resulting governing equations is made by numerical methods. The critical buckling loads and the characteristics of deformation obtained through the analysis provide insight into some design parameters controlling and influencing stability. Obtained results are validated with other published works. The length and thickness of the beam, elastic medium, boundary condition, and influence of external voltages have been represented for buckling load in the structure. These results will help in designing smart racket frames using smart beams to provide more precision and control for the players in an intelligent way.
This paper presents a numerical procedure for solving initial-value problems using the special functions which belong to a class of Rvachev's basis functions $R_{bf}$ based on algebraic and trigonometric polynomials. Because of infinite derivability of these functions, derivatives of all orders, required by differential equation of the problem and initial conditions, are used directly in the numerical procedure. The accuracy and stability of the proposed numerical procedure are proved on an example of a single degree of freedom system. Critical time step was also determined. An algorithm for solving multiple degree of freedom systems by the collocation method was developed. Numerical results obtained by $R_{bf}$ functions are compared with exact solutions and results obtained by the most commonly used numerical procedures for solving initial-value problems.
Park, Hwa-Sea;Bae, Jun-Kyung;Nam, Ho-Pub;Park, Chong-Kuk
Proceedings of the KIEE Conference
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1988.07a
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pp.950-953
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1988
The equations of motion for linearly elastic bodies undergoing large displacement motion are derived. This produces a set of equations which are efficient to numerically integrate. The equations for the elastic bodies are formulated and simplified to provide as much efficiency as possible in their numerical solution. A futher efficiency is obtained through the use of floating reference frame. The equation are presented in two forms for numerical integration. 1) Explicit numerical integration 2) Implicit numerical integration. In this paper, there was used the numerical integration. The implicit numerical integration is extended to solved second order equation, futher reducing the numerical effort required. The formulation given is seen to be occulate and is expected to be efficient for many types of problems.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.13
no.3
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pp.305-319
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2000
Numerical solution lot frictional contact problems of nonlinearly deformable bodies having large deformation is presented. The contact conditions on the possible contact points are expressed by using the contact error vector, and the iterative scheme is used to reduce the contact error vector monotonically toward zero. At each iteration the solution consists of two steps : The first step is to revise the contact force by using the contact error vector given by the previous geometry, and the second step is to compute the displacement and the contact error vector by solving the equilibrium equation with the contact force given at the first step. Convergence of the iterative scheme to the correct solution is analyzed, and the numerical simulations we performed with a rigid-plastic membrane and a nonlinear elastic beam.
Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics
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v.19
no.6
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pp.55-61
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1982
An analytic solution for the spectral response of linearly-chirped grating filter is derived, which takes the finite physical length of filter into account. In the usual case of broad-band linearly-chirped grating filter the analytic solution is expressed in terms of elementary functions, by approximating asymptotically the involved parabolic cylinder functions over different ranges of its argument. It is also shown that derived results are general enough to include previously-available approximations as particular cases, and that they agree well with the numerical solutions based upon the Runge-Kutta method.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.4
no.2
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pp.17-25
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2003
Simple methods are developed to predict temperatures of a satellite box during launch stage. The box is mounted on outer surface of satellite and directly exposed to space thermal environment for the time period from fairing jettison to separation. These simple methods are to solve a 1st order ordinary differential equation (ODE) which is simplified from the governing equation after applying several assumptions. The existence of analytical solution for the 1st order ODE is determined depending on treatment of time-dependent molecular heating term. Even for the case that the analytical solution is not available due to the time dependent term, the 1st order ODE can be solved by relatively simple numerical techniques. The temperature difference between two different approaches (analytical and numerical solutions) is relatively small (Jess than $1^{\circ}C$ along the time line) when they are applied to STSAT-I launch scenario. The present methods can be generally used as tools to quickly check whether a satellite box is safe against space environment during the launch stage for the case that the detailed thermal analysis is not available.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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