A 3-dimensional FDLB model with additional internal degree of freedom is applied for diatomic gases such as air, in which an additional distribution function is introduced. Direct simulations of aero-acoustic by using the applied model and scheme are presented. Speed of sound is correctly recovered. As typical examples, the Aeolian tone emitted by a circular column is successfully simulated even very low Mach number flow. Acoustic pressure fluctuations with the same frequency of the Karman vortex street compared with the pressure fluctuation around a circular column is captured. Full three-dimensional acoustic wave past a compact block like pentagon, furthermore, is also emitted in y direction as dipole like sound.
In this paper, flowfield and acoustic-field around moving bodies are simulated by the Arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE) formulation in the finite difference lattice Boltzmann method. Some effects are checked by comparing flaw about a square cylinder in ALE formulation and that in the fixed coordinates, and both agree very well. Matching procedure between the moving grid and fixed grid is also considered. The applied method in which the both grids are connected through buffer region is shown to be superior to moving overlapped grid. Dipole-like emissions of sound wave from harmonically vibrating bodies in two- and three-dimensional cases are simulated.
In this paper, flowfield and acoustic-field around moving bodies are simulated by the Arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE) formulation in FDLBM. The effect of the ALE is checked by comparing flow about a square cylinder in ALE formulation and that in the fixed coordinates, and the results show good agreement. Matching procedure between the moving grid and fixed grid is also considered. The applied method in which the both grids are connected through buffer zone is shown to be superior to moving overlapped grid. Dipole-like emissions of sound wave from harmonically vibrating bodies in 2- and 3-dimensional cases are simulated.
In this research, the simulation method for acoustic sounds by a uniform flow around a two-dimensional circular cylinder by using the finite difference lattice Boltzmann model is explained. To begin with, we examine the boundary condition which determined with the distribution function $f_i^{(0)}$ concerning with density, velocity and internal energy at boundary node. Very small acoustic pressure fluctuation, with same frequency as that of Karman vortex street, is compared with the pressure fluctuation around a circular cylinder. The acoustic sound' propagation velocity shows that acoustic approa ching the upstream, due to the Doppler effect in the uniform flow, slowly propagated. For the do wnstream, on the other hand, it quickly propagates. It is also apparently the size of sound pressure was proportional to the central distance $r^{-1/2}$ of the circular cylinder. The lattice BGK model for compressible fluids is shown to be one of powerful tool for simulation of gas flows.
In this research, a numerical simulation for the acoustic sounds around a two-dimensional circular cylinder in a uniform flaw was developed, using the finite difference lattice Boltzmann model. We examine the boundary condition, which is determined by the distribution function concerning density, velocity, and internal energy at the boundary node. Pressure variation, due to the emission of the acoustic waves, is very small, but we can detect this periodic variation in the region far from the cylinder. Daple-like emission of acoustic waves is seen, and these waves travel with the speed of sound, and are synchronized with the frequency of the lift on the cylinder, due to the Karman vortex street. It is also apparent that the size of the sound pressure is proportional to the central distance to the circular cylinder. The lattice BGK model for compressible fluids is shown to be a powerful tool for the simulation of gas flaws.
중력이 작용하는 압축성유체를 고려함에 있어, 밀도성층 뿐만 아니라 엔트로피 성층의 고려도 중요하다. 본 연구에서 압축성격자볼츠만 유체모델을 이용한 차분계산법을 이용하여 2차원 채널에서 성층류의 전형적인 형상인 선택취수현상을 시뮬레이션 하였으며, 본 모델의 유효성을 확인하였다. 또한 비점성, 비압축성유체의 선택취수흐름과의 차이에 관해서 압축성의 관점에서 고찰하였다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제30권5호
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pp.580-588
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2006
Two-dimensional turbulent flows past a square cylinder and cavity noise are simulated by the finite difference lattice Boltzmann method with subgrid turbulence model. The method, based on the standard Smagorinsky subgrid model and a single-time relaxation lattice Boltzmann method, incorporates the advantages of FDLBM for handling arbitrary boundaries. The results are compared with those by the experiments carried out by Noda & Nakayama and Lyn et al. Numerical results agree with the experimental ones. Besides, 2D computation of the cavity noise generated by flow over a cavity at a Mach number of 0.1 and a Reynolds number based on cavity depth of 5000 is calculated. The computation result is well presented a understanding of the physical phenomenon of tonal noise occurred primarily by well-jet shear layer and vortex shedding and an aeroacoustic feedback loop.
본 연구에서는 혼성 격자볼츠만 방법(HLBM)을 이용하여 상판이 일정한 속도로 움직이는 공동 형상 내부에서의 혼합 특성에 대하여 수치적으로 연구하였다. 먼저, 공동 형상에서 기존의 신뢰성 있는 유동장 결과와의 비교를 통해 LB-SRT 모델과 LB-MRT 모델의 신뢰성을 검토하였다. 두 모델 모두 기존의 연구결과와 유사한 결과를 보였으나, LB-MRT 모델이 LB-SRT 모델보다 높은 Re수에서는 수치적 안정성이 높은 것을 확인하였다. 수치적 안정성이 좋은 LB-MRT 모델을 토대로 유한차분법을 적용한 HLBM을 이용하여 공동 형상 내부에서의 농도장을 수치 해석하였다. Re수와 Pe수를 변화하여 공동 형상 내부의 혼합 특성과 물질 전달 형태에 대하여 파악하였다.
This paper presents a two-dimensional edge tone to predict the frequency characteristics of the discrete oscillations of a jet-edge feedback cycle by the finite difference lattice Boltzmann method (FDLBM). We use a new lattice BGK compressible fluid model that has an additional term and allow larger time increment comparing the conventional FDLBM, and also use a boundary fitted coordinates. The jet is chosen long enough in order to guarantee the parabolic velocity profile of the jet at the outlet, and the edge consists of a wedge with an angle of $\alpha=23^0$. At a stand-off distance $\omega$, the edge is inserted along the centreline of the jet, and a sinuous instability wave with real frequency f is assumed to be created in the vicinity of the nozzle and th propagate towards the downstream. We have succeeded in capturing very small pressure fluctuations result from periodically oscillation of jet around the edge. That pressure fluctuations propagate with the sound speed. Its interaction with the wedge produces an irrotational feedback field which, near the nozzle exit, is a periodic transverse flow producing the singularities at the nozzle lips. The lattice BGK model for compressible fluids is shown to be one of powerful tool for computing sound generation and propagation for a wide range of flows.
In this research, the finite difference lattice Boltzmann method(FDLBM) is used to analyze gravity currents in the lock exchange configuration that occur in many natural and man-made situations. At a lock those are seen when a gate is suddenly opened, and, in the atmosphere, when the thunderstorm outflows make a cold front. At estuaries in the ocean, the phenomenon is found between fresh water from a river and salt water in the sea. Since such interesting phenomena were recognized, pioneers have challenged to make them clear by conducing both experiments and analysis. Most of them were about the currents of liquid or Boussinesq fluids, which are assumed as incompressible. Otherwise, the difference in density of two fluids is small. The finite difference lattice Boltzmann method has been a powerful tool to simulate the flow of compressible fluids. Also, numerical predictions using FDLBM to clarify the gravity currents of compressible fluids exhibit all features, but typically observed in experimental flows near the gravity current head, including the lobe-and-cleft structure at the leading edge.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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