The triply periodic minimum surface (TPMS) shape with a complex geometry can easily manufactured from additive manufacturing processes. The TPMS shape has a high surface-to-volume ratio. In addition, the TPMS shape increases the possibility of the self-circulation when the fluid flows inside the TPMS structure. Due to these reason, the performance of the fluid flow filter can be greatly improved when the TPMS structure is applied to the filter. The aim of this paper is to investigate the influence of the design of the unit cell for TPMS on self-circulation characteristics of air using computational fluid dynamics (CFD). From the results of the CFD, the effects of the shape and the dimension of the unit cell for TPMS on the self-circulation pattern and the pressure difference are examined. Finally, a proper design of the TPMS is discussed from the viewpoint of self-circulation of air.
Dynamic response of functionally graded Carbon nanotubes (FG-CNT) reinforced pipes conveying viscous fluid under accelerated moving load is presented. The mixture rule is used for obtaining the material properties of nano-composite pipe. The radial force induced by viscous fluid is calculated by Navier-Stokes equation. The material properties of pipe are considered temperature-dependent. The structure is simulated by Reddy higher-order shear deformation shell theory and the corresponding motion equations are derived by Hamilton's principal. Differential quadrature (DQ) method and the Integral Quadrature (IQ) are applied for analogizing the motion equations and then the Newmark time integration scheme is used for obtaining the dynamic response of structure. The effects of different parameters such as boundary conditions, geometrical parameters, velocity and acceleration of moving load, CNT volume percent and distribution type are shown on the dynamic response of pipe. Results indicate that increasing CNTs leads to decrease in transient deflection of structure. In accelerated motion of the moving load, the maximum displacement is occurred later with respect to decelerated motion of moving load.
In SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics) method, the fluid has been assumed that it is weakly compressible to solve the basic equations composed of Navier-Stokes equations and continuity equation. That leads to some drawbacks such as non-physical pressure fluctuations and a restriction as like small time steps in computation. In this study, to improve these problems we assume that the fluid is incompressible and the velocity-pressure coupling problem is solved by a projection method(that is, by ISPH method). The two-dimensional computation results of dam breaking and gravitational wave generation are respectively compared with the results of finite volume method and analytical method to confirm the accuracy of the present numerical computation technique. And, the agreements are comparatively acceptable. Subsequently, the green water simulations of a two-dimensional fixed barge are carried out to inspect the possibility of practical application to ship hydrodynamics, those correspond to one of the violent free surface motions with impact loads. The agreement between the experimental data and the present computational results is also comparatively good.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제13권1호
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pp.794-803
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2021
The instantaneous acceleration affects the performance of the water-jet pump obviously. Here, based on the user-defined function, the method to simulate the inner flow in water-jet pumps under acceleration conditions was established. The effects of two different acceleration modes (linear acceleration and exponential acceleration) and three kinds of different acceleration time (0.5s, 1s and 2s) on the performance of the water-jet pump were analyzed. The results show that the thrust and the pressure pulsation under exponential acceleration are lower than that under linear acceleration at the same time; the vapor volume fraction in the impeller under linear acceleration is 27.3% higher than that under exponential acceleration. As the acceleration time increases, the thrust gradually increases and the pressure pulsation amplitude at the impeller inlet and outlet gradually decreases, while the law of pressure pulsation is the opposite at the diffuser outlet. The main frequency of pressure pulsation at the impeller outlet is different under different acceleration time. The research results can provide some reference for the optimal design of water-jet pumps.
In this study, in order to improve the disadvantages of the environmental error of the infusion set that performs infusion therapy in the existing clinical practice and to maximize the user's convenience by miniaturizing the existing infusion pump system, the structure of the muscle pump of the human vein was imitated. As a double check valve method, a method for preventing the backflow of fluid and discharging a constant fluid in one direction by external pressure was proposed. The proposed bio-mimic muscle pump uses a check valve that controls the flow of fluid in one direction and a silicone tube with elasticity, and a chamber is constructed. A peristaltic pump for applying intermittent pressure to the tube chamber was constructed using a multi-cam structure roller. In order to verify the performance of the proposed pump, optimization was performed while changing the number of multi-cam rollers and adjusting the speed of the roller driving motor, and the reproducibility of the instantaneous discharge amount and the continuous discharge amount of the pump was compared and tested. The performance of the muscle pump proposed in this study was verified through experiments that it can inject up to 1L of fluid within 12 hours, and that it is possible to inject the fluid with an accuracy of ±0.1ml. Real-time monitoring of the fluid injection volume through the bio-mimic muscle pump proposed in this study not only increases the convenience of the administrator, but also provides a precise fluid administration environment to more patients at a low cost, and additionally applies bubble detection and occlusion detection technology If so, it is believed that a safer medical environment can be provided to patients.
It has been shown that a nanofluid consisting of nanoparticles dispersed in base fluid has much higher effective thermal conductivity than pure fluid. In this study, four kinds of nanofluids such as multiwalled carbon nanotube (MWCNT) in water, CuO in water, SiO2in water, and CuO in ethylene glycol, are produced. Their thermal conductivities are measured by a transient hot-wire method. The thermal conductivity of water-based MWCNT nanofluid is shown to be increased by up to 11.3% at a volume fraction of 0.01. The measured thermal conductivities of MWCNT nanofluids are higher than those calculated with Hamilton-Crosser's model due to neglecting solid-liquid interaction at the interface. The results show that the thermal conductivity enhancement of nanofluids depends on the thermal conductivities of both particles and the base fluid. Stability of nanofluids is estimated by UV-vis spectrum analysis. Stability of nanofluid depends on the type of base fluid and the suspended particles. Also it can be improved in addition of a surfactant.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제6권4호
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pp.1024-1040
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2014
The theoretical background and a numerical solution procedure for a time domain hydroelastic code are presented in this paper. The code combines a VOF-based free surface flow solver with a flexible body motion solver where the body linear elastic deformation is described by a modal superposition of dry mode shapes expressed in a local floating frame of reference. These mode shapes can be obtained from any finite element code. The floating frame undergoes a pseudo rigid-body motion which allows for a large rigid body translation and rotation and fully preserves the coupling with the local structural deformation. The formulation relies on the ability of the flow solver to provide the total fluid action on the body including e.g. the viscous forces, hydrostatic and hydrodynamic forces, slamming forces and the fluid damping. A numerical simulation of a flexible barge is provided and compared to experiments to show that the VOF-based flow solver has this ability and the code has the potential to predict the global hydroelastic responses accurately.
Few topics in operative and perioperative patient management generate more controversy than that of appropriate fluid and electrolyte therapy. especially, controversy has swirled around colloid vs crystalloid therapy and the composition of administered fluids, agreement among clinicians as to what fluid therapy is appropriate, and in what amount, is rare. This controversy likely will be enhanced by Arieff' s provocative article. He described 11 adults and 2 pediatric patients. All developed fatal postoperative pulmonary edema, seemingly caused solely by excessive postoperative fluid administration. From January 1999 to December 1999, we investigated 24 patients, which were operated by orthognathic surgery, about the intraoperative fluid therapy and the associated effect in orthognathic surgery, which is regarded as one of the major surgery of oral and maxillofacial surgery. First, They were devided into two groups, that is one-jaw surgery and two-jaw surgery, and each groups were devided by intraoperative fluid volume of 8ml/kg/hr. Subjective assesment was collected through use of a series of 3 questionnaries. In each questionnaire, a 5-point Liekert scale was used far assessment of following parameters of recovery from anesthesia: headache, dizziness, drowsiness, nausea/vomiting, thirst. The patient completed questionnaire 1 at 4 hour after surgery, questionnaire 2 was completed at 24 hours after surgery, and questionnaire 3 was completed at 48 hours after surgery. This study demonstrated that appropriated perioperative rehydration decreases postoperative adverse outcomes and improved the patient's perception of the postoperative period.
Concrete pipelines are the most efficient and safe means for gas and oil transportation over a long distance. The use of nano materials and nono-engineering can be considered for enhancing concrete pipelines properties. the tests show that SiO2 nanoparticles can improve the mechanical behavior of concrete. Moreover, severe hazard for pipelines is seismic ground motion. Over the years, scientists have attempted to understand pipe behavior against earthquake most frequently via numerical modeling and simulation. Therefore, in this paper, the dynamic response of underwater nanocomposite submerged pipeline conveying fluid is studied. The structure is subjected to the dynamic loads caused by earthquake and the governing equations of the system are derived using mathematical model via Classic shell theory and Hamilton's principle. Navier-Stokes equation is employed to calculate the force due to the fluid in the pipe. As well, the effect of external fluid is modeled with an external force. Mori-Tanaka approach is used to estimate the equivalent material properties of the nanocomposite. 1978 Tabas earthquake in Iran is considered for modelling seismic load. The dynamic displacement of the structure is extracted using differential quadrature method (DQM) and Newmark method. The effects of different parameters such as SiO2 nanoparticles volume percent, boundary conditions, thickness to radius ratios, length to radius ratios, internal and external fluid pressure and earthquake intensity are discussed on the seismic response of the structure. From results obtained in this paper, it can be found that the dynamic response of the pipe is increased in the presence of internal and external fluid. Furthermore, the use of SiO2 nanoparticles in concrete pipeline reduces the displacement of the structure during an earthquake.
Characteristics of the pulsatile flow in a 3-dimensional elastic blood vessel are investigated to understand the blood flow phenomena in the human body arteries. In this study, a model for the elastic blood vessel is proposed. The finite volume prediction is used to analyse the pulsatile flow in the elastic blood vessel. Variations of the pressure, velocity and wall shear stress of the pulsatile flow in the elastic blood vessel are obtained. The magnitudes of the velocity waveforms in the elastic blood vessel model are larger than those in the rigid blood vessel model. The wall shear stresses on the elastic vessel vary with the blood vessel motions. Amplitude indices of the wall shear stress for blood in the elastic blood vessel are $4\sim5$ times larger than those of the Newtonian fluid. As the phase angle increased, point of the phase angle is are moved forward and the wall shear stresses are increased for blood and the Newtonian fluid.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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