The violent free-surface motions and the corresponding impact loads are numerically simulated by using the Moving Particle Semi-implicit (MPS) method, which was originally proposed by Koshizuka and Oka (1996) for incompressible flows. In the original MPS method, there were several shortcoming including non-optimal source term, gradient and collision models, and search of free-surface particles, which led to less-accurate fluid motions and non-physical pressure fluctuations. In the present study, how those defects can be remedied is illustrated by step-by-step improvements in respective processes of the revised MPS method. The improvement of each step is explained and numerically demonstrated. The numerical results are also compared with the experimental results of Martin and Moyce (1952) for dam-breaking problem. The current numerical results for violent free-surface motions and impact pressures are in good agreement with their experimental data.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.45
no.6
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pp.735-749
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2008
For the development of the original technique of structural safety assessment of Cargo Containment System(CCS) in membrane type LNG carriers, it is necessary to understand the characteristics of dynamic response behavior of CCS structure under sloshing impact pressure. In the previous study, the wet drop impact response analyses of CCS structure in membrane Mark III type LNG carriers were carried out by using Fluid-Structure Interaction(FSI) analysis technique of LS-DYNA code, and were also validated through a series of wet drop experiments for the enhancement of more accurate shock response analysis technique. In this study, the characteristics of structural shock response behaviors of CCS structure were sufficiently figured out by careful examinations of the effects of specimen weight, drop height, incident angle, corrugation and stiffness of inner hull on its shock response behaviors. The shock response analysis of upward shooting fluid to inner hull was performed, and the reason of faster strain response than shock pressure one was also figured out.
A numerical model for fluid-structure interactions (abbr. FSI) is presented in the context of sloshing effects in movable, partially filled tanks to improve understanding of interactions between the fluid and the dynamics of a tank flexibly attached to a vehicle. The purpose of this model is to counteract the penalizing impact of the added mass effect on classical partitioned FSI coupling scheme: the proposed investigation is based on an added mass corrected version of the classical strongly coupled partitioned scheme presented in (Song et al. 2013). Results show that this corrected version systematically allows convergence to the coupled solution. In the rare cases where convergence is already obtained, the corrected version significantly reduces the number of iterations required. Finally, it is shown that the convergence limit imposed by added mass effect for the non-corrected coupling scheme, is directly dependent on the aspect ratio of the fluid domain and highly related to the precision order of the temporal discretization scheme.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.21
no.5
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pp.767-772
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2012
Generally, abrasive fluid jet polishing system has been used for polishing of complex shape or freeform surface which has steep local slopes. In the system, abrasive fluid jet is injected through a nozzle at high pressure; however, it is inevitable to lose its coherence as the jet exits a nozzle. This problem causes incorrect polishing results because of unstable and unpredictable workpiece material removal at the impact zone. In order to solve this problem, MR fluid jet polishing method has been developed using a mixture of abrasive and MR fluid which can maintain highly collimated and coherent jet by applied magnetic field. Thus, in this study, an injection nozzle and an electromagnetic module, most important parts in the MR polishing system, were designed and verified by magnetic field and flow analysis. As the results of experiments, it can be confirmed that stable fluid jets for polishing were generated since smooth W-shapes and uniform spot size were observed regardless of standoff distance changes.
In this study, a smart material applicable to speed bumps was developed using low-cost starch and waterbased suspensions, and their properties were investigated. Viscosity and shear stress according to the shear rate was measured by a rheometer to observe shear thickening behavior according to starch concentration. The shear thickening phenomenon and applicability to speed bumps were identified macroscopically via drop weight test and bike driving test, measuring the vibration after impact with a driving speed of 5-25 km/h. As a result of the viscosity measurement, shear thickening occurred after the shear thinning region at the beginning, and the critical strain causing the shear thickening phenomenon decreased as the concentration of starch increased. Also, the viscosity and shear stress increased significantly with the increase of the starch concentration. As a result of the drop weight test and the bike driving test, the suspension was changed to a solid-like state in a short time, and the impact energy was absorbed in the fluid. The shear thickening phenomenon easily occurred as the concentration of the fluid and the applied impact (velocity) increased. Therefore, it can be proposed the development of a smart speed bump material that operates in the range of 5-25 km/h with a Non-Newtonian fluid based on water and starch.
Recently, the massive offshore bridges in a ship passage have been constructed on the sea. Therefore, the ship impact protection for the bridge-piers are installed to consider the possibility of vessel collision danger. Due to the ship impact protection, the flow-field characteristics are changed in comparison with the condition without the ship impact protection. Especially, the fluid velocity between the pier and the ship impact protection is possible to increase due to the contraction of the cross sectional area of flow. In this study, the tidal energy magnitude around the ship impact protection of Incheon bridge is assessed by simulating the flow-field by using FLOW-3D software.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2001.05a
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pp.323-327
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2001
Electrorheological(ER) and magnetorheological(MR) fluids have a unique ability to increase the dynamic yield stress of the fluid substantially when electric or magnetic field is applied. Controllable fluids such as ER and MR fluids have received considerable attention as several components of engineering devices. One of them is a smart impact damper using ER/MR fluids. Impact damper system can be used in the joint mechanism of railroad vehicle, protection equipment of elevator's drop, and launch equipment of aircraft. This paper presents the results of an analytical study of the performance of a smart impact damper to suppress vibration during impact excitation. The damping capabilities of MR impact damper for variable applied current are analyzed using Bingham model under sudden impact load.
Jaw crusher is a device that breaks rock collected from mines or quarries to produce aggregates of the size desired by user. A representative method for measuring load is to measure them by attaching force sensors directly to the part where the load is generated. However, the direct method has many limitations such as high-impact loads generation in equipment or space constraints, sensor capacities and costs. Therefore, Transfer Path Analysis (TPA) was used to indirectly measure impact loads by attaching acceleration sensors. In this study, both direct and TPA methods were used to measure the impact load of Jaw crusher. This study finally quantifies the impact of the load generated by the Jaw crusher using direct method and TPA method, and comparing the impact load measured calculated the derive the error rate.
In the present study, a numerical analysis on the sloshing in a tank with the harmonic motion was investigated. A VOF method was used for two-phase flows inside the sloshing tank and a source term of the momentum equation was applied for the harmonic motion. This numerical method was verified by comparing its results with the available experimental data. The sloshing in a tank causes the instability of the fluid flows and the fluctuation of the impact pressure on the tank. By these phenomena of the tank sloshing, the sloshing problems such as the failure and the noise of system can be generated. For the reduction of these sloshing problems, the various baffles such as the horizontal/vertical plate baffles and the porous baffles inside the tank are installed. With the installations of these baffles, the characteristics of the liquid behavior in the sloshing tank, the impact pressure on the wall, the amplitude of the free surface near the wall and the sloshing noise were numerically analyzed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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