본 연구는 경계요소법을 이용하여 비선형 자유표면파을 해석한 것이며, 가상경계처리는 유체 연속성을 고려하여 mass-flux와 energy-flux를 사용하여 유한진폭파동의 해석수법을 제시했다. 유체의 비선형성 때문에 증분법을 적용했으며 경계요소법에 의해 얻어진 결과는 유한요소법의 결과와 실험치와 비교하여 보았으며 좋은 일치가 얻어 졌다. 따라서, 이 방법은 광범위한 파동문제 해석에 유효하게 이용될 수 있으리라 사료된다.
The effect of the Dirichlet boundary condition for the redistance equation of level set method on the solutionof sloshing problem is investigated by adopting four Dirichlet boundary conditions. For the solution of the incompressible Navier-Stokes equations, P1P1 four-step fractional finite element method is employed and a least-square finite element method is used for the solutions of the two hyperbolic type equations of level set method; advection and redistance equation. ALE (Arbitrary Lagrangian Eulerian) method is used to deal with a moving computational domain. It has been shown that the free surface motion in a sloshing tank is strongly dependent on the type of the Dirichlet boundary condition and the results of broken dam and sloshing problems using various Dirichlet boundary conditions are discussed and compared with the existing experimental results.
The parabolic free boundary problem with Puschino dynamics is given by (see in [3]) $$ (1) { \upsilon_t = D\upsilon_{xx} - (c_1 + b)\upsilon + c_1 H(x - s(t)) for (x,t) \in \Omega^- \cup \Omega^+, { \upsilon_x(0,t) = 0 = \upsilon_x(1,t) for t > 0, { \upsilon(x,0) = \upsilon_0(x) for 0 \leq x \leq 1, { \tau\frac{dt}{ds} = C)\upsilon(s(t),t)) for t > 0, { s(0) = s_0, 0 < s_0 < 1, $$ where $\upsilon(x,t)$ and $\upsilon_x(x,t)$ are assumed continuous in $\Omega = (0,1) \times (0, \infty)$.
We are concerned with an activator-inhibitor system proposed by Ohta [8]. The purpose of this paper is to study the dynamics of interfaces in an interfacial problem which is reduced from the system in order to examine how this problem is different from an activator-inhibitor system [3, 7].
Selected Papers of The Society of Naval Architects of Korea
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제2권1호
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pp.140-155
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1994
The hydrodynamic problem is treated here when a pressurized bag is submerged partially in the water and the end points of it oscillate. SES(Surface Effect Ship) has a bag filled with pressurized air at the stern in order to prevent the air leakage, and the pitch motion of SES is largely affected by the hydrodynamic force of the bag. The shape of a bag can be determined with the pressure difference between inside and outside. Once the hydrodynamic pressure is given, the shape of a bag can be obtained, however in order to calculate the hydrodynamic pressure we should know the shape change of the bag, and vice versa. Therefore the type of boundary condition on the surface of a bag is a moving boundary like a free surface boundary. The present paper describes the formulation of this problem and treats a linearized problem. The computations of the radiation problem for an oscillating bag are shown in comparison with the case that the bag is treated as a rigid body. The hydrodynamic forces are calculated for various values of the pressure inside the bag and the submerged depth.
We study quasi-stationary Stokes flow in a dihedral domain arising from a study of a free boundary problem of viscous fluid in a container. We construct an exact solution of quasi-stationary Stokes equations and derive its estimates with norm in a weighted Sobolev spaces.
Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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제6권2호
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pp.63-73
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2002
The influence of unsteady boundary layer magnetohydrodynamic flow with thermal relaxation of perfectly conducting fluid, past a semi-infinite plate, is considered. The governing non linear partial differential equations are solved using the method of successive approximations. This method is used to obtain the solution for the unsteady boundary layer magnetohydrodynamic flow in the special form when the free stream velocity exponentially depends on time. The effects of Alfven velocity $\alpha$ on the velocity is discussed, and illustrated graphically for the problem.
In order to provide simple and accurate wave theory in design of offshore structure, an analytical approximation is introduced in this paper. The solution is limited to flat bottom having a constant water depth. Water is considered as inviscid, incompressible and irrotational. The solution satisfies the continuity equation, bottom boundary condition and non-linear kinematic free surface boundary condition exactly. Error for dynamic condition is quite small. The solution is suitable in description of breaking waves. The solution is presented with closed form and dispersion relation is also presented with closed form. In the last century, there have been two main approaches to the nonlinear problems. One of these is perturbation method. Stokes wave and Cnoidal wave are based on the method. The other is numerical method. Dean's stream function theory is based on the method. In this paper, power series method was considered. The power series method can be applied to certain nonlinear differential equations (initial value problems). The series coefficients are specified by a nonlinear recurrence inherited from the differential equation. Because the non-linear wave problem is a boundary value problem, the power series method cannot be applied to the problem in general. But finite number of coefficients is necessary to describe the wave profile, truncated power series is enough. Therefore the power series method can be applied to the problem. In this case, the series coefficients are specified by a set of equations instead of recurrence. By using the set of equations, the nonlinear wave problem has been solved in this paper.
The method of Rankine source distribution is emerging as a powerful yet simple alternative for the solution of complicated free surface problems. But it has been uncertain whether the radiation condition could be satisfied exactly by distributing the simple sources on the free surface only. In this paper, it is proved rigorously that the Rankine sources, whose intensities are varying sinusoidally along the axis satisfying the free surface boundary condition, generate the radiation waves both in the infinite and finite-depth flows. A formula is derived to give the upper and lower bounds of the errors in the induced velocity computation that will be introduced by truncating the extent of source distribution on the free surface. Since the truncation is inevitable in the numerical analysis, this formula may be used as a criterion to limit the position of the field points, where velocity computation is made, away from the truncation boundary. A typical analysis shows that the maximum error will be 3.4 percent of the exact induced velocity when the field point is on the free surface two wave lengths away from the truncation boundary.
This describes a numerical method for predicting the incompressible unsteady laminar three-dimensional flows of fluid behaviour with free-surface. The elliptic differential equations governing the flows have been linearized by means of finite-difference approximations, and the resulting equations have been solved via a fully-implicit iterative method. The free-surface is defined by the motion of a set of marker particles and interface behaviour was investigated by way of a 'Lagrangian' technique. Using the GALA concept of Spalding, the conventional mass continuity equation is modified to form a volumetric or bulk-continuity equation. The use of this bulk-continuity relation allows the hydrodynamic variables to be computed over the entire flow domain including both liquid and gas regions. Thus, the free-surface boundary conditions are imposed implicitly and the problem formulation is greatly simplified. The numerical procedure is validated by comparing the predicted results of a periodic standing waves problems with analytic solutions or experimental results from the literature. The results show that this numerical method produces accurate and physically realistic predictions of three-dimensional free-surface flows.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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