The flow around a circular cylinder was controlled by attaching O-rings to reduce drag force acting on the cylinder. Four experimental models were tested in this study; one smooth cylinder of diameter D (D=60mm) and three cylinders fitted with O-rings of diameters d=0.0167D, 0.05D and 0.067D with pitches of PPD=1D, 0.5D and 0.25D. The drag force, mean velocity and turbulent intensity profiles in the near wake behind the cylinders were measured for Reynolds numbers based on the cylinder diameter in the range of $Re_D=7.8{\times}10^3{\sim}1.2{\times}10^5$. At $Re_D=1.2{\times}10^5$, the cylinder fitted with O-rings of d=0.0167D in a pitch interval of 0.25D shows the maximum drag reduction of about 5.4%, compared with the smooth cylinder. The drag reduction effect of O-rings of d=0.067D is not so high. For O-ring circulars, as the Reynolds number increases, the peak location of turbulence intensity shifts downstream and the peak magnitude is decreased. Flow field around the cylinders was visualized using a smoke-wire technique to see the flow structure qualitatively. The size of vortices and vortex formation region formed behind the O-ring cylinders are smaller, compared with the smooth cylinder.
In this study, a 2D hydrodynamic model equipped with critical dry depth scheme was developed to reproduce the flow over staircase. The channel geometry of hydraulic experiment conducted by Ishigaki et al. was generated in the computational space, and the developed model was validated against flow properties such as discharge, velocity and momentum. In addition, the water surface profile and the velocity distribution evolved in flow over two layers staircases were analyzed. When the initial water depth at the upper floor was 0.3 m, the maximum velocity at lower floor was 4.2 m/s, and the maximum momentum was $1.2m^3/s^2$, and its conversion to force per unit width was 1.2 kN/m. This value was equivalent to the hydrostatic force with 50 cm water depth, and evacuation became difficult, as proposed by Ishigaki et al. For the flow over staircases connecting two layers, the maximum run-up height in flat part connecting two layers was approximately two times higher than the initial water depth in upper floor, and the rapid shock wave with sharp front and long tail was propagated.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.26
no.5
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pp.596-606
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2002
The three-dimensional unsteady compressible Euler equation solver with ALE, CFD code, PAM-FLOW based on FEM method has been applied to analyze the flow field around the high speed train which is entering into a channel. From the present study, the pressure and flow transients were calculated and analyzed. The generation of compression wave was observed ahead of train and the high pressure in the gap between the train and the tunnel was also found due to the blockage effects. It was found that abrupt fluctuation in pressure exists in the region from train nose to shoulder of train corresponding to 10% of total length of train during tunnel entry. Computed time history of aerodynamic forces of train during tunnel entry show that drag coefficient rapidly rises and saturates at about non-dimensional time 0.31. The total increase of drag coefficient before and after tunnel entry is about 1.1%. Transient profile of lift force shows similar pattern to drag coefficient except abrupt drop after saturation and lift force in the tunnel increases 0.08% more than that before tunnel entry.
Transactions of the Korean Society of Pressure Vessels and Piping
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v.11
no.2
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pp.68-74
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2015
Time domain response analysis for vibro-impact nonlinear behavior of multi-span tube with loose supports was performed using commercial FEA code and user subroutine. Support geometry of multi-span tube with a finite gap is realistically modeled by analytical rigid surface. Model of hydrodynamic force is based on the Qusai-steady model which accounts for the inclined angle of relative flow velocity and time delay between flow force and resulting tube motion. During tube vibration from flow loading, impact and friction at the support location is simulated using commercial FEA code with master slave contact algorithm. Analysis results has reasonable agreement with those of references and test experience. Plan of further refinement of analysis model and future test verification is briefly introduced.
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2004.05b
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pp.429-433
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2004
According to researchers, the influential factors of scouring are generally divided into three factors: the flow conditions, the type and position of structures, and the characteristics of bed materials. In addition, scouring is affected by the 3-dimensional turbulent boundaries, the unsteady flow, the movement of sediment in the scour-hole area, the approach flow velocity and depth, the width of bridge foundation/pier, and the particle size of bed materials. However, it is difficult to estimate the scour depth near bridge piers when all conditions are factored in at once. Therefore, for reasonably accurate estimates of scour depth, it is essential to consider sufficiently the flow force and resisting force for scour. That is, to determine the shear stress concerning the bed material distribution is needed. In this study, the experiments were performed under the condition of a steady state of flow. As a result, scouring occurred at velocity ratios of 0.476,$(V/V_c=0.476)$, and the scour depth was increased linearly as the velocity ratio increased. in addition, the average values of shear stress ratio at zero scouring depth in both rectangular and circular piers were approximately 7$(\tau_c/\tau_{approach})$ and in the case for same size bed particle material. The results of this study can be used for the fundamental material for estimating the scour depth of bed materials.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.20
no.6
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pp.2046-2056
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1996
The constrained melting inside an isothermally heated horizontal cylinder has been repeatedly investigated in many studies only for the moderate Rayleigh numbers. This study extends the range of Rayleigh numbers to systematically investigate the transition during melting processes, especially focusing on the complex multi-cellular flow pattern and thermal instability. The enthalpy-porosity formulation, with appropriate source terms to account for the phase change, is employed. For low Rayleigh numbers, initially developed single-cell base flow keeps the flow stable. For moderate Rayleigh numbers, even small disturbances in balance between thermal buoyance force and viscous force result in branched flow structure. For high Rayleight numbers, Benard type convection is found to develop within a narrow gap between thee wall and the unmelted solid. The marginal Rayleigh number and the corresponding wave number are in excellent agreement with those from linear stability theory.
Chen, Yanfei;Jankowitz, Brian T.;Cho, Sung Kwon;Yeo, Woon-Hong;Chun, Youngjae
Biomaterials and Biomechanics in Bioengineering
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v.2
no.2
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pp.71-84
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2015
A low-profile flow sensor has been designed, fabricated, and characterized to demonstrate the feasibility for monitoring hemodynamics in cerebral aneurysm. The prototype device is composed of three micro-membranes ($500-{\mu}m$-thick polyurethane film with $6-{\mu}m$-thick layers of nitinol above and below). A novel super-hydrophilic surface treatment offers excellent hemocompatibility for the thin nitinol electrode. A computational study of the deformable mechanics optimizes the design of the flow sensor and the analysis of computational fluid dynamics estimates the flow and pressure profiles within the simulated aneurysm sac. Experimental studies demonstrate the feasibility of the device to monitor intra-aneurysmal hemodynamics in a blood vessel. The mechanical compression test shows the linear relationship between the applied force and the measured capacitance change. Analytical calculation of the resonant frequency shift due to the compression force agrees well with the experimental results. The results have the potential to address important unmet needs in wireless monitoring of intra-aneurysm hemodynamic quiescence.
A parametric study has been accomplished to figure out the effects of elliptic cylinder thickness, angle of attack, and Reynolds number on the unsteady lift and drag forces exerted on the elliptic cylinder. A two-dimensional incompressible Navier-Stokes flow solver is developed based on the SIMPLER method in the body-intrinsic coordinates system to analyze the unsteady viscous flow over elliptic cylinder. Thickness-to-chord ratios of 0.2, 0.4, and 0.6 elliptic cylinders are simulated at different Reynolds numbers of 400 and 600, and angles of attack of $10^{\circ},\;20^{\circ},\;and\;30^{\circ}$. Through this study, it is observed that the elliptic cylinder thickness, angle of attack, and Reynolds number are very important parameters to decide the lift and drag forces. All these parameters also affect significantly the frequencies of the unsteady force oscillations.
KIEE International Transactions on Electrophysics and Applications
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v.4C
no.4
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pp.155-159
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2004
This work reports the theoretical and experimental investigations of capillary bust valves to regulate liquid flow in microchannels. The theoretical analysis uses the Young-Laplace equation and geometrical considerations to predict the pressure at the edge of the valve opening. Numerical simulations are employed to calculate the meniscus shape evolution while the interface is pinned at the valve edge. Microchannels and valves are fabricated using soft lithography. A wafer-rotating system, which can adjust the driving pressure by rotational speed, induces a liquid flow. Experimentally measured valve-bursting pressure agrees with theoretical predictions.
Orthodontic tooth movement is a unique process which tooth, solid material is moving into hard tissue, bone. Orthodontic force in general provides the strain to the PDL and alveolar bone, which in turn generates the interstitial fluid flow(in detail, fluid flow in PDL and canaliculi). As a results of matrix strain, periodontal ligament cells and bone cells are deformed, releasing variety of cytokines, chemokines, and growth factors. These molecules lead to the orthodontic tooth movement(OTM). In these inflammation and tissue remodeling sites, all of the cells could closely communicate with one another, flowing the information for tissue remodeling. To accelerate the rate of OTM in future, local injection of single growth factor(GF) or a combination of multiple GFs in the periodontal tissues might intervene to stimulate the rate of OTM. Corticotomy is effective and safe to accelerate OTM.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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