An analytical and numerical examination of second-order fractional-step methods and boundary condition for the incompressible Navier-Stokes equations is presented. In this study, the compatibility condition for pressure Poisson equation and its boundary conditions, stability, and numerical accuracy of canonical fractional-step methods has been investigated. It has been found that satisfaction of compatibility condition depends on tentative velocity and pressure boundary condition, and that the compatible boundary conditions for type D method and approximately compatible boundary conditions for type P method are proper for divergence-free velocity for type D and approximately divergence-free for type P method. Instability of canonical fractional-step methods is induced by approximation of implicit viscous term with explicit terms, and the stability criteria have been founded with simple model problems and numerical experiments of cavity flow and Taylor vortex flow. The numerical accuracy of canonical fractional-step methods with its consistent boundary conditions shows second-order accuracy except $D_{MM}$ condition, which make approximately first-order accuracy due to weak coupling of boundary conditions.
This paper studies the aerodynamic stability of a tensioned, geometrically nonlinear orthotropic membrane structure with hyperbolic paraboloid in sag direction. Considering flow separation, the wind field around membrane structure is simulated as the superposition of a uniform flow and a continuous vortex layer. By the potential flow theory in fluid mechanics and the thin airfoil theory in aerodynamics, aerodynamic pressure acting on membrane surface can be determined. And based on the large amplitude theory of membrane and D'Alembert's principle, interaction governing equations of wind-structure are established. Then, under the circumstance of single-mode response, the Bubnov-Galerkin approximate method is applied to transform the complicated interaction governing equations into a system of second-order nonlinear differential equation with constant coefficients. Through judging the frequency characteristic of the system characteristic equation, the critical velocity of divergence instability is determined. Different parameter analysis shows that the orthotropy, geometrical nonlinearity and scantling of structure is significant for preventing destructive aerodynamic instability in membrane structures. Compared to the model without considering flow separation, it's basically consistent about the divergence instability regularities in the flow separation model.
The flow field around a high-speed train including cross-wind effects has been simulated. This study solves 3-D unsteady incompressible Navier-Stokes equations in the inertial frame using the iterative time marching scheme. The governing equations are differenced with 1st-order accurate backward difference scheme for the time derivatives, 3th-order accurate QUICK scheme for the convective terms and 2nd-order accurate central difference scheme for the viscous terms. The Marker-and-Cell concept was applied to efficiently solve continuity equation, which is differenced with 2nd-order accurate central difference scheme. The 4th-order artificial damping is added to the continuity equation for numerical stability. A C-H type of elliptic grid system is generated around a high-speed train including ground. The Baldwin-Lomax turbulent model was implemented to simulate the turbulent flows. To validate the present procedure, the flow around a high speed train at constant yaw angle of $45^{\circ}\;and\;90^{\circ}$ has been simulated. The simulation shows 3-D vortex generation in the lee corner. The flow separation is also observed around the rear of the train. It has concluded that the results of present study properly agree with physical flow phenomena.
Jung Y. R.;Park W. G.;Park Y. J.;Kim J. S.;Hong S. H.
Journal of computational fluids engineering
/
v.2
no.1
/
pp.46-53
/
1997
The flow field around a three dimensional minivan-like body has been simulated. This study solves 3-D unsteady incompressible Navier-Stokes equations on a non-orthogonal curvilinear coordinate system using second-order accurate schemes for the time derivatives, and third/second-order scheme for the spatial derivatives. The Marker-and-Cell concept is applied to efficiently solve continuity equation. A H-H type of multi-block grid system is generated around a three dimensional minivan-like body. Turbulent flows have been modeled by the Baldwin-Lomax turbulent model. To validate present procedure, the flows around the Ahmed body with 12.5° of slant angle are simulated. A good agreement with other numerical results is achived. After code validation, the flows around a mimivan-like body are simulated. The simulation shows three dimensional vortex-pair just behind body. The flow separation is also observed on the rear of the body. It has concluded that the results of present study properly agreed with physical flow phenomena.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
/
v.28
no.2
/
pp.174-180
/
2004
Failure of tube bundles due to excessive flow-induced vibrations continues to affect the performance of nuclear power plant Early experimental studies concentrated on rigid structures and later investigators dealt with elastic structures because of their importance in many engineering fields. On the other hand, much less numerical work has been carried out, because of the numerical complexity associated with the problem. Conventional approaches usually decoupled the flow solution from the structural problem. The present numerical study proposes the methodology in analyzing the fluidelastic instability occurring in tube bundles by coupling the Computational fluid Dynamics (C%) with the tube equation of motions. The motion of the structures is modeled by a spring-damper-mass system that allows transnational motion in two directions (a two-degree-of-freedom system). The fluid motion and the cylinder response are solved in an iterative way, so that the interaction between the fluid and the structure can be accounted for property. The aim of the present work is to predict the fluidelstic instability of tube bundles and the associated phenomena, such as the response of the cylinder, the unsteady lift and drag on the cylinder, the vortex shedding frequency.
Kim, Beom-Seok;Lee, Hyun;Choi, Jang-Woon;Kadooka, Yoshimasa;Tago, Yoshio;Lee, Young-Ho
Proceedings of the KSME Conference
/
2003.11a
/
pp.658-663
/
2003
A process of 3-D stereo particle image velocimetry(PIV)was developed for the measurement of an illuminated sliced section field of 3-D complex flows. The present method includes modeling of camera by a calibrator based on the homogeneous coordinate system, transformation of the oblique-angled image to the right-angled image, identification of 2-D velocity vectors by 2-D cross-correlation equation, stereo matching of 2-D velocity vectors of two cameras, accurate calculation of 3-D velocity vectors by homogeneous coordinate system, removal of error vectors by a statistical method followed by a continuity equation criteria, and finally 3-D display as the post processing. An experimental system was also used for the application of the proposed method. Two high speed digital CCD cameras and an Argon-Ion Laser for the illumination were adopted to clarify the time-dependent characteristics of the leading edge extension(LEX) in a highly swept shape applied to a delta wing found in modern air-fighters.
This paper describes a new design of small-scale horizontal wind blade, called spiral wind turbine blade. Theoretical and numerical approaches on the prediction of aerodynamic performance of the blade have been conducted. A theoretical equation is successfully derived using the angular momentum equation to predict aerodynamic characteristics according to the design shape parameters of spiral blade. To be compared with the theoretical value, a numerical simulation using ANSYS CFX v12.1 is performed on the same design with the theoretical one. Large scale tip vortex is captured and graphically presented in this paper. The TSR-$C_p$ diagram shows a typical parabolic relation in which the maximum efficiency of the blade approximately 25% exists at TSR=2.5. The numerical simulation agrees well with that of the theoretical result except at the low rotational speed region of 0~20 rad/s.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
/
v.6
no.2
/
pp.206-218
/
2014
The wave attenuation by floating breakwaters in high amplitude waves, which can lead to wave overtopping and breaking, is examined by numerical simulations. The governing equations, the Navier-Stokes equations and the continuity equation, are calculated in a fixed Cartesian grid system. The body boundaries are defined by the line segment connecting the points where the grid line and body surface meet. No-slip and divergence free conditions are satisfied at the body boundary cell. The nonlinear waves near the moving body is defined using the modified marker-density method. To verify the present numerical method, vortex induced vibration on an elastically mounted cylinder and free roll decay are numerically simulated and the results are compared with those reported in the literature. Using the present numerical method, the wave attenuations by three kinds of floating breakwaters are simulated numerically in a regular wave to compare the performance.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
/
v.23
no.3
/
pp.342-351
/
1999
A jet injected normally into a cross flow has been found to have the cross section of a horseshoe shape. It occurs by a twin vortex motion in the region downstream of the jet injection. Such a flow is inherently and highly three-dimensional and numerical calculations should play an important role. The three-dimensional momentum equations with buoyancy effect and energy equation are solved to obtain the velocity distributions, center-line trajectories, cross sectional shape and entrainment. The density difference is sufficiently small, so that the Boussinesq approximation is considered to be valid. The SIMPLE algorithm is applied in a staggered grid system of a calculational domain for the numerical method.
This paper presents unsteady computational investigations and wind tunnel tests on the flow field around a square cylinder with a gap between the body and the ground plane. Two-dimensional unsteady, incompressible Navier-Stokes codes are developed for the computation of the viscous turbulent flows. By computing the flow around a square cylinder without ground effect, three two-equation turbulence models are evaluated and the developed code is validated. The results show a good agreement with experimental values and other computational results. Critical gap height at which the formation of Karman vortex streets is interrupted, is demonstrated and another transition regime is pointed out
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.