The viscosity of a shear-thickening fluid damper (STFD) can increase dramatically when the STFD undergoes high-rate of excitation. Therefore, accurate numerical modelling of the STFD has been considered difficult due to this distinct feature. This study aims to develop a numerical model to accurately simulate the response of the STFD. First, a STFD is designed, fabricated, and installed in the laboratory. Then, performance tests are conducted in which sine waves with nine frequencies at three amplitude levels are adopted as the displacement excitations to the STFD. A novel numerical model which contains two parameter sets of the discrete Bouc-Wen model as well as two parameters for transiting the two parameter sets. Therefore, a total number of eighteen parameters need to be identified in the damper model. The symbiotic organisms search is applied to optimize the parameters. Numerical simulation results demonstrate that the proposed STFD model with transit parameter sets outperforms the conventional discrete Bouc-Wen model. The proposed STFD model can be applied to analyses of structures in which STFDs are installed in the future.
KIEE International Transactions on Electrophysics and Applications
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v.4C
no.5
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pp.220-229
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2004
We have examined a technique of one-dimensional (1D) fluid modeling for radio-frequency Ar capacitively coupled plasmas (CCP) between unequal-sized powered and grounded electrodes. In order to simulate a practical CCP reactor configuration with a grounded side wall by the 1D model, it has been assumed that the discharge space has a conic frustum shape; the grounded electrode is larger than the powered one and the discharge space expands with the distance from the powered electrode. In this paper, we focus on how much a 1D model can approximate a 2D model and evaluate their comparisons. The plasma density calculated by the 1D model has been compared with that by a two-dimensional (2D) fluid model, and a qualitative agreement between them has been obtained. In addition, 1D and 2D calculation results for another reactor configuration with equal-sized electrodes have also been presented together for comparison. In the discussion, four CCP models, which are 1D and 2D models with symmetric and asymmetric geometries, are compared with each other and the DC self-bias voltage has been focused on as a characteristic property that reflects the unequal electrode surface areas. Reactor configuration and experimental parameters, which the self-bias depends on, have been investigated to develop the ID modeling for reactor geometry with unequal-sized electrodes.
Flow analysis and performa nce evaluation have been performed for a ventilation axial-flow fan with different positions of the motor. Two different positions of motor have been tested; one is in front of the impeller and the other is behind the impeller. Flow analyses are performed by solving three-dimensional Reynolds-averaged Navier-Stokes equations through a finite-volume solver. Preliminary numerical calculations are carried out to test the performances of different turbulence models, i.e., SST model, k-$\omega$ model, and k-$\varepsilon$ model with and without using empirical wall function in the flow analysis. The validation of numerical analyses has been performed in comparison with the experimental data. The numerical results for the performance characteristics of the ventilation axial-flow fan with two different positions of the motor have been presented.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.51
no.3
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pp.179-183
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2014
The fluid loading effect has been investigated for the shipboard equipment foundation mobility with finite element model. For the purpose, two kinds of finite element models for 60m class ship have been developed: global and local model. The former is for low frequency range and the latter for middle frequency range. These finite element models contain added mass explaining fluid loading effect. Added mass has been implemented with virtual mass matrix derived from Laplace equation governing fluid surrounding ship hull. The mobility assessment result for diesel generator foundation of the objective model shows that the fluid loading effect should be considered, especially in low frequency range, to more accurately assess shipboard equipment foundation mobility.
A theoretical study of Boussinesq equations (BEs) for internal waves propagating in a two-fluid system is presented in this paper. The two-fluid system is assumed to be bounded by two rigid plates. A set of three equations is firstly derived which has three main unknowns, the interfacial displacement and two velocity potentials at arbitrary elevations for upper and lower fluids, respectively. The determination of the optimal BEs requires a solution of depth parameters which can be uniquely solved by applying the $Pad{\acute{e}}$ approximation to dispersion relation. Some wave properties predicted by the optimal BEs are examined. The optimal model not only increases the applicable range of traditional BEs but also provides a novel aspect of internal wave studies.
The prediction of soil response under repetitive mechanical loadings remains challenging in geotechnical engineering applications. Modeling the cyclic soil response requires a robust model validation with an experimental dataset. This study proposes a unique method adopting linearity of model constant with the number of cycles. The model allows the prediction of the terminal density of sediments when subjected to repetitive changes in pore-fluid pressure based on the two-surface plasticity. Model simulations are analyzed in combination with an experimental dataset of sandy sediments when subjected to repetitive changes in pore fluid pressure under constant deviatoric stress conditions. The results show that the modified plastic moduli in the two-surface plasticity model appear to be critical for determining the terminal density. The methodology introduced in this study is expected to contribute to the prediction of the terminal density and the evolution of shear strain at given repetitive loading conditions.
In this study, experimental and numerical analyses are carried out to investigate the performance of centrifugal pump with various air admitting conditions. Experiments on the pump performance under air-water two-phase flow are accomplished using a centrifugal pump with semi-open type impeller having three, five and seven blades, respectively. Also, the numerical analysis of turbulent air-water two-phase flow using the finite volume method has been carried out to obtain the pressure, velocities and void fraction on the basis of a so-called bubbly flow model with the constant size and shape of cavity. The results obtained through this study show the reasonable agreements within the range of bubbly flow regime. There are promising developments concerning application of the present study for the flow in a centrifugal pump with two-phase flow conditions and efforts must be followed to improve the turbulence model and two-phase flow model for turbomachinery.
An adaptive modeling and simulation technique is introduced for the effective and reliable fluid-structure interaction analysis using MSC/Dytran for large-scale complex pressurized liquid containment. The proposed method is composed of a series of the global rigid sloshing analysis and the locally detailed fluid-structure analysis. The critical time at which the system exhibits the severe liquid sloshing response is sought through the former analysis, while the fluid-structure interaction in the local region of interest at the critical time is analyzed by the latter analysis. Differing from the global coarse model, the local fine model considers not only the complex geometry and flexibility of structure but the effect of internal pressure. The locally detailed FSI problem is solved in terms of multi-material volume fractions and the flow and pressure fields obtained by the global analysis at the critical time are specified as the initial conditions. An in-house program for mapping the global analysis results onto the fine-scale local FSI model is developed. The validity and effectiveness of the proposed method are verified through an illustrative numerical experiment.
Zapateiro, Mauricio;Luo, Ningsu;Taylor, Ellen;Dyke, Shirley J.
Smart Structures and Systems
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v.6
no.2
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pp.101-113
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2010
This paper presents the results of a series of experiments conducted to model a magnetorheological damper operated in shear mode. The prototype MR damper consists of two parallel steel plates; a paddle covered with an MR fluid coated foam is placed between the plates. The force is generated when the paddle is in motion and the MR fluid is reached by the magnetic field of the coil in one end of the device. Two approaches were considered in this experiment: a parametric approach based on the Bingham, Bouc-Wen and Hyperbolic Tangent models and a non parametric approach based on a Neural Network model. The accuracy to reproduce the MR damper behavior is compared as well as some aspects related to performance are discussed.
The slip effect from the molecular interaction between fluid particles and solid surface atoms plays a key role in microscale fluid transport and heat transfer since the relative importance of surface forces increases as the size of the system decreases to the microscale. There exist two models to describe the slip effect: the Maxwell slip model in which the slip correction is made on the basis of the degree of shear stress near the wall surface and the Langmuir slip model based on a theory of adsorption of gases on solids. In this study, as the first step towards developing a general purpose numerical code of the compressible Navier-Stokes equations for computational simulations of microscale fluid flow and heat transfer, two slip models are implemented into a finite element numerical code of a simplified equation. In addition, a pressure-driven gas flow in a microchannel is investigated by the numerical code in order to validate numerical results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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