In this paper, a stabilized-penalized collocated finite volume (SPCFV) scheme is developed and studied for the stationary generalized Navier-Stokes equations with mixed Dirichlet-traction boundary conditions modelling an incompressible biological fluid flow. This method is based on the lowest order approximation (piecewise constants) for both velocity and pressure unknowns. The stabilization-penalization is performed by adding discrete pressure terms to the approximate formulation. These simultaneously involve discrete jump pressures through the interior volume-boundaries and discrete pressures of volumes on the domain boundary. Stability, existence and uniqueness of discrete solutions are established. Moreover, a convergence analysis of the nonlinear solver is also provided. Numerical results from model tests are performed to demonstrate the stability, optimal convergence in the usual L2 and discrete H1 norms as well as robustness of the proposed scheme with respect to the choice of the given traction vector.
The variational nodal method for solving the neutron transport equation has evolved over 40 years. Based on a functional form of the Boltzmann neutron transport equation, the method now comprises a complete set of variants that can be employed for different problems. This paper presents an extensive review of the development of the variational nodal method. The emphasis is on summarizing the whole theoretical system rather than validating the methodologies. The paper covers the variational nodal formulation of the Boltzmann neutron transport equation, the Ritz procedure for various application purposes, the derivation of boundary conditions, the extension for adjoint and perturbation calculations, and treatments for anisotropic scattering sources. Acceleration approaches for constructing response matrices and solving the resulting system of algebraic equations are also presented.
Ridha A., Ahmed;Kareem Mohsen, Raheef;Nadhim M., Faleh;Raad M., Fenjan
Steel and Composite Structures
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v.45
no.5
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pp.767-774
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2022
A geometrically nonlinear stability analysis of sandwich annular plates with cellular core and particle-reinforced composite layers has been performed in the present research. The particles are powders of graphene oxide (GOP) which act as nanoscale filler of epoxy matrix. To this regard, Halpin-Tsai micromechanical scheme has been used to define the material properties of the layers. A square shaped core has been considered for which the material properties have been defined based on the relative density concept. Large deflection theory of thin shells has been selected to develop the complete formulation of sandwich plate. The geometrically nonlinear stability analysis of sandwich annular plates has been carried out by indicating that the buckling load is dependent on particle amount, thickness of layer and core relative density.
The Magazine of the Society of Air-Conditioning and Refrigerating Engineers of Korea
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v.14
no.2
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pp.108-117
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1985
In this study, a numerical analysis was performed for the natural convection heat transfer in a vertical channel which was consisted of two finite-thickness vertical walls with heat source. The ratio of the thermal conductivity of wall to air played an important role in the analysis. The case for which one side wall has protrusion resistances was also examined. The governing equations for the system was discretized by control volume formulation and solved by SIMPLE method. As the result of this study, it was found that the uniform heat flux boundary condition could be applied when the conductivity ratio was below approximately 50 and the uniform temperature boundary condition could be used when the conductivity rat io was over approximately 15,000. However, when the conductivity ratio was between 50 and 15,000, the thermal conductivity ratio value should be considered for the analysis. It was also found that the existence of protrusion resistance influenced the thermal field up to the distance of 3-4 times of the protrusion length.
A theoretical formulation is performed to investigate the wave reflection and transmission ratios by a submerged multi-layered rubble-mound breakwater. This theory, which is based on the linear boundary integral method, can be extended to the multi-layered breakwater with arbitrary cross section. In the theoretical analysis evanescent mode wave is not considered, since fictitious open boundaries are put on the places far from the structure. Therefore the mathematical presentation may be simpler, and computational time shorter. The validity of obtained numerical results is demonstrated by comparing with ones of impermeable and permeable breakwaters. Comparison shows resonable agreement. On the basis of these verifications this theory is applied to the one and two-layered submerged rubble-mound breakwater with trapezoidal type.
This paper introduces a novel approach to multi-material topology optimization (MTO) targeting in-plane bi-directional functionally graded (IBFG) non-uniform thickness Reissner-Mindlin plates, employing an alternative active phase approach. The mathematical formulation integrates a first shear deformation theory (FSDT) to address compliance minimization as the objective function. Through an alternating active-phase algorithm in conjunction with the block Gauss-Seidel method, the study transforms a multi-phase topology optimization challenge with multi-volume fraction constraints into multiple binary phase sub-problems, each with a single volume fraction constraint. The investigation focuses on IBFG materials that incorporate adequate local bulk and shear moduli to enhance the precision of material interactions. Furthermore, the well-established mixed interpolation of tensorial components 4-node elements (MITC4) is harnessed to tackle shear-locking issues inherent in thin plate models. The study meticulously presents detailed mathematical formulations for IBFG plates in the MTO framework, underscored by numerous numerical examples demonstrating the method's efficiency and reliability.
Proceedings of the Acoustical Society of Korea Conference
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1996.06a
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pp.59-62
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1996
A numerical study of a two-dimensional acoustic field is carride ort for a spinning vortex pair located neat a wall to investigate the effect of the wall from the spinning quadrupole source in unsteady vortical flows. Based on the known incompressible flow field, the perturbed compressible acoustic terms derived from the Euler equations are calculated. Non-reflecting boundary conditions on the free field and the solid boundary conditions are developed for a generalized curvilinear coordinates system to investigate the effect of a curced wall. It is concluded that the sound generated by the quadrupole sources of unsteady vortical flows in the presence of a flat wall or a circular cylinder can be calculated by using the source terms of hydrodynamic flow fluctuations in both near and far acoustic fields simultaneously.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.13
no.3
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pp.123-131
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1996
This paper presents the development of an algorithm for the reliability and life of a hypoid gear axle system (located in the last section of power train) in heavy vehicles. The algorithm is developed about expecting the reliability and service-life for applied loads on each component in the system using the Weibull's probabilistic distribution and the extended Palmgren's model. The probabilistic method is used to results. Also this model is involved in predicting the failure which is related to the number of load cycles with the approaching load. Then the precious evaluation of the reliability and life in the axle system can be effectively carried out. Thus the general procedures of a reliability and life design, including the mathematical formulation and numerical examples, are illustrated for a hypoid gear axle system.
Numerical solutions for the linear buckling behavior of thin-walled circular hollow section members (CHS) with and without longitudinal stiffeners are presented using the semi-analytical finite strip method (SAFSM) which is developed based on Marguerre's shallow shell theory and Kirchhoff's assumption. The formulation of 3-nodal line finite strip is presented. The CHS members subjected to uniform axial compression, uniform bending, and combination of compression and bending. The buckling behavior of CHS is investigated through buckling curves which relate buckling stresses to lengths of the member. Effects of longitudinal stiffeners are studied with the change of its dimensions, position, and number.
Minh-Ngoc Nguyen;Wonsik Jung;Soomi Shin;Joowon Kang;Dongkyu Lee
Steel and Composite Structures
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v.47
no.3
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pp.365-374
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2023
This paper presents a new scheme for constructing locking-free finite elements in thick and thin plates, called Discrete Shear Gap element (DSG), using multiphase material topology optimization for triangular elements of Reissner-Mindlin plates. Besides, common methods are also presented in this article, such as quadrilateral element (Q4) and reduced integration method. Moreover, when the plate gets too thin, the transverse shear-locking problem arises. To avoid that phenomenon, the stabilized discrete shear gap technique is utilized in the DSG3 system stiffness matrix formulation. The accuracy and efficiency of DSG are demonstrated by the numerical examples, and many superior properties are presented, such as being a strong competitor to the common kind of Q4 elements in the static topology optimization and its computed results are confirmed against those derived from the three-node triangular element, and other existing solutions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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