Journal of the Korea Institute of Building Construction
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v.19
no.1
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pp.39-46
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2019
A three-dimensional flow simulation model for high flow concrete was developed using Incompressible Smoothed Particle Hydrodynamics (ISPH), which can solved Navier-Stokes equation with the assumption of a fluid to be incompressible. For the simulation, a computer program code for ISPH was implemented with MATALB programming code. A piecewise cubic spline function was used for the kernel function of ISPH. Projetion method was used to calculate the velocity and pressure of particles as a function of time. Fixed ghost particle was used for wall boundary condition. Free surface boundaries were determined by using virtual density of particles. In order to validate the model and the code, the simulation results of slump flow test, $T_{500}$ test and L-box test were compared with experimental ones. The simulation results were well matched with the experimental results. The simulation described successfully the characteristics of the flow phenomenon according to the change of the viscosity and yield stress of high flow concrete.
This paper presents an analytical hyperbolic theory based on the refined shear deformation theory for mechanical stability analysis of the simply supported advanced composites plates (exponentially, sigmoidal and power-law graded) under triangular, trapezoidal and uniform uniaxial and biaxial loading. The developed model ensures the boundary condition of the zero transverse stresses at the top and bottom surfaces without using the correction factor as first order shear deformation theory. The mathematical formulation of displacement contains only four unknowns in which the transverse deflection is divided to shear and bending components. The current study includes the effect of the geometric imperfection of the material. The modeling of the micro-void presence in the structure is based on the both true and apparent density formulas in which the porosity will be dense in the mid-plane and zero in the upper and lower surfaces (free surface) according to a logarithmic function. The analytical solutions of the uniaxial and biaxial critical buckling load are determined by solving the differential equilibrium equations of the system with the help of the Navier's method. The correctness and the effectiveness of the proposed HyRPT is confirmed by comparing the results with those found in the open literature which shows the high performance of this model to predict the stability characteristics of the FG structures employed in various fields. Several parametric analyses are performed to extract the most influenced parameters on the mechanical stability of this type of advanced composites plates.
In this paper, the flow performance and aero-acoustic noise generated by the target centrifugal fan system were investigated numerically and experimentally. Also, the numerical method for Computational Aero-Acoustics were evaluated by comparing each method. To analyze the performance of the centrifugal fan experimentally, the acoustic power level was measured in the semi-anechoic chamber using microphones, and the active frequency range for the noise performance was identified and that frequency range was applied for Computational Aero-Acoustics (CAA) techniques as sampling frequency. Then, Navier-Stokes equation and the Ffowcs Williams&Hawking equations were used to analyze the flow and sound power numerically, respectively, and a virtual acoustic radiation plane was designed and used for the implementation of the sound field. The accuracy and numerical characteristics of the numerical methods were validated by comparing simulated acoustic power levels with acoustic power levels measured.
Elastic bending of imperfect functionally graded sandwich plates (FGSPs) laying on the Winkler-Pasternak foundation and subjected to sinusoidal loads is analyzed. The analyses have been established using the quasi-3D sinusoidal shear deformation model. In this theory, the number of unknowns is condensed to only five unknowns using integral-undefined terms without requiring any correction shear factor. Moreover, the current constituent material properties of the middle layer is considered homogeneous and isotropic. But those of the top and bottom face sheets of the graded porous sandwich plate (FGSP) are supposed to vary regularly and continuously in the direction of thickness according to the trigonometric volume fraction's model. The corresponding equilibrium equations of FGSPs with simply supported edges are derived via the static version of the Hamilton's principle. The differential equations of the system are resolved via Navier's method for various schemes of FGSPs. The current study examine the impact of the material index, porosity, side-to-thickness ratio, aspect ratio, and the Winkler-Pasternak foundation on the displacements, axial and shear stresses of the sandwich structure.
This study aims to provide a better understanding of the turbulent flow characteristics in swash zone. A double dam-break method is employed to generate the swash zone flow. Comparing with the conventional single dam-break method, a delay between two gate opening can be controlled to reproduce various interactions between uprush and backwash. For numerical simulations, overInterDyMFoam based on OpenFOAM is adopted. Using overInterDyMFoam, interface between two immiscible fluids having different densities (i.e., air and water phases) can be tracked in a moving mesh with multiple layers. Two-dimensional Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations are solved with a standard 𝜅-𝜖 turbulence model for momentum and continuity. Numerical model results are validated with laboratory experiment data for the time series of water depth and streamwise velocity. Turbulent kinetic energy distribution is further investigated to identify the turbulence evolution for each flow regime (i.e., uprush, backwash, and swash-swash interaction).
Turbulent flows with wavy wall are simulated using Residual-based Variational Multiscale Method (RB-VMS) which is proposed by Bazilves et al(2007) as new Large Eddy Simulation methodology. Incompressible Navier-Stokes equations are integrated using Isogeometric analysis which adopt the basis function as NURBS. The Reynolds number is 6760 based on the bulk velocity and averaged channel height. And the amplitude (${\alpha}/{\lambda}$) of wavy wall is 0.05. The computational domain is $2{\lambda}{\times}1.05{\lambda}{\times}{\lambda}$ in the streamwise, wall normal and spanwise direction. Mean quantities and turbulent statistics near wavy wall are compared with DNS results of Cherukat et al.(1998). The predicted results show good agreement with reference data.
This paper provides numerical results for the estimation of the efficiency of KRISO energy saving devices in the design stage. A finite volume method is used to solve Reynolds averaged Navier-Stokes (RANS) equations, where the SST k-$\omega$ model is selected for turbulence closure. The propeller rotating motion is determined using a rigid body motion (RBM) scheme, which is called a sliding mesh technique. The numerical analysis focuses on predicting the power reduction by the designed KRISO devices (K-DUCT) under a self-propulsion condition. The present numerical results show good agreement with the available experimental data. Finally, it is concluded that CFD can be a useful method, along with model tests, for assessing the performance of energy saving devices for propulsion efficiency improvement.
This paper presents the computational method for analyzing the compressible flow fields in a high voltage gas circuit breaker. There are many difficult problems in analyzing the gas flow in GCB due to complex geometry, moving boundary, shock wave and so on. In particular, the distortion problem of the grid due to the movement of moving parts can be worked out by the fixed grid technique. Numerical simulations are based on a fully implicit finite volume method of the compressible Reynolds-averaged Navier-Stokes equations to obtain the pressure, density, and velocity through the entire interruption process. The presented method is applied to the real circuit breaker model and the pressure in front of the piston is good agreement with the experimental one.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.22
no.6
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pp.788-802
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1998
A numerical method using dual time stepping and preconditioning procedure for efficient computations of unsteady low speed compressible flow problems is developed. The time-derivative preconditioning method which is valid at low speed flow conditions cannot maintain temporal accuracy because of the modification of the time-derivative term in Navier-Stokes equations. The dual time stepping procedure is incorporated to enable the time accurate computations and this procedure introduces a pseudo-time derivative in addition to the physical time derivative. At a given physical time, an inner iteration can be carried out until a steady state in pseudo-time is achieved. This will effectively yield a time accurate solution. Computational capabilities of the above algorithm are demonstrated through computation of a variety of practical fluid flows and it is shown that the algorithms is efficient in the essentially incompressible flows and low Mach number compressible flows with heat source.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.18
no.3
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pp.653-661
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1994
In this paper the CSCM type upwind flux difference splitting Navier-Stokes method has been applied to study the ARL-SL19 supersonic/transonic compressor cascade flow. H-type grid was chosen for its simplicity in applying cyclic tridiagonal matrix algorithm along with conventional slip/no-slip boundary conditions. The thin-layer algebraic model of Baldwin-Lomax was employed for the calculation of turbulent flows. The test case inlet Mach No. was 1.612 and inlet/exit pressure ratio($P_2/P_1$) was 2.15. The results were compared with experimental results from current method were compared well in suction surface with the experiments and other computational results; however, not well in pressure surface. It might be due to the complex flowfields such as shock/boundary layer interaction, turbulence, and flow separation, etc. In the future, a proper turbulence modelling and adaptive grid system will be studied to improve the solution quality.
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