Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.36
no.12
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pp.1139-1145
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2008
numerical study on the coupled fluid-structure for a rotor blade in hover was conducted. Computational fluid dynamics code with enhanced wake-capturing capability is coupled with a simple structural dynamics code based on Euler-Bernoulli's beam equation. The numerical results show a reasonable blade structural deformation and aerodynamic characteristics.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.21
no.9
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pp.127-134
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2004
It is difficult to have the existing structural optimization using coupled field analysis from CFD to structure analysis when the structure is influenced of fluid. Therefore in an initial model of this study after doing parameter design from the background of shape using topology optimization. and it is making a approximation formula using by the CFD-structure coupled-field analysis and design of experiment. By using this result, we conducted multi-objective optimization. We could confirm efficiency of stochastic method applicable in the scene of structure reliability design to be needed multi-objective optimization. And we presented a way of design that could overcome the time and space restriction in structural design such as the butterfly valve with the less experiment.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.26
no.12
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pp.2541-2549
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2002
In order to study the vibration characteristics of fluid-structure interaction problem, two rectangular plates coupled with bounded fluid were investigated. Experimental modal analyses were carried out to extract the modal parameters of the system. Additionally. finite element modal analyses performed using a commercial computer code, ANSYS. The FEM solutions were compared with the experimental solutions to verify the finite element model. As a result, the comparison between the experiment and FEM results showed excellent agreement. The transverse vibration modes, in-phase and out-of-phase, were observed alternately in the fluid-coupled system. The thickness effect of the plates on the fluid-coupled natural frequencies and mode shapes was investigated for two different cases with the identical thickness and the unequal thickness. It was found that the coupled natural frequencies increase with the thickness for the identical plates regardless of the mode phase. The experimental and the finite element analysis results showed that the out-of-phase mode shapes were deviated from the symmetrical mode shapes in the plate transverse direction fur the unequal plate thickness case.
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.15
no.1
s.94
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pp.96-104
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2005
The coupled vibration characteristics for the fluid-structure interaction systems are investigated through the finite element method. The present paper is focused on vibration characteristics of the cylindrical fluid-storage tank with a baffle. The tank is partially filled with an inviscid and irrotational fluid having a free surface. A baffle is assumed here to have the shape of a thin annular plate and a conical shell, attached to the cylindrical tank and positioned below the fluid surface. The liquid domain is limited by a rigid flat bottom. As the effect of free surface waves is taken into account in the analysis, the bulging and sloshing modes are studied. To demonstrate the validity of present results, they are compared with the published ones. The effect of positions and inner-to-outer radius ratio of annular baffle and setting angles of conical baffle on coupled vibration characteristics is investigated.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.3
no.4
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pp.342-351
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2010
During the operation of a hydro turbine the fluid mechanical pressure loading on the turbine blades provides the driving torque on the turbine shaft. This fluid loading results in a structural load on the component which in turn causes the turbine blade to deflect. Classically, these mechanical stresses and deflections are calculated by means of finite element analysis (FEA) which applies the pressure distribution on the blade surface calculated by computational fluid dynamics (CFD) as a major boundary condition. Such an approach can be seen as a one-way coupled simulation of the fluid structure interaction (FSI) problem. In this analysis the reverse influence of the deformation on the fluid is generally neglected. Especially in axial machines the blade deformation can result in a significant impact on the turbine performance. The present paper analyzes this influence by means of fully two-way coupled FSI simulations of a propeller turbine utilizing two different approaches. The configuration has been simulated by coupling the two commercial solvers ANSYS CFX for the fluid mechanical simulation with ANSYS Classic for the structure mechanical simulation. A detailed comparison of the results for various blade stiffness by means of changing Young's Modulus are presented. The influence of the blade deformation on the runner discharge and performance will be discussed and shows for the configuration investigated no significant influence under normal structural conditions. This study also highlights that a two-way coupled fluid structure interaction simulation of a real engineering configuration is still a challenging task for today's commercially available simulation tools.
Unlike structures in the air, the vibration analysis of a submerged or floating structure such as offshore structures or ships is possible only when the fluid-structure interaction is understood, as the whole or part of the structure is in contact with water. This paper introduces two methods to find natural frequency in consideration of fluid-structure interaction, direct coupled vibration analysis and fluid-structure modal coupled vibration analysis. The purpose of this study is to analyze the vibration characteristic of a submerged vehicle to obtain the anti-vibration design data, which could be used in the preliminary design stage. The underwater pressure hull of submerged vehicle is used as the model of this study. The F.E.M. model is meshed by shell and beam elements. Also, considering the inner hull weight, the mass element is distributed in the direction of hull length. Numerical calculations are accomplished by using the commercial B.E.M. code. The characteristics of natural frequency, mode shape and frequency-displacement response are analyzed.
The present paper deals with the analysis of water tank with elastic separator wall. Both fluid and structure are discretized and modeled by eight node-elements. In the governing equations, pressure for the fluid domain and displacement for the separator wall are considered as nodal variables. A method namely, direct coupled for the analysis of water tank has been carried out in this study. In direct coupled approach, the solution of the fluid-structure system is accomplished by considering these as a single system. The hydrodynamic pressure on tank wall is presented for different lengths of tank. The results show that the magnitude of hydrodynamic pressure is quite large when the distances between the separator wall and tank wall are relatively closer and this is due to higher rotating tendency of fluid and the higher sloshed displacement at free surface.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.5
no.3
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pp.92-98
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2006
In this study, the behavior characteristics of a hydrostatic thrust bearing used in hydraulic equipment was analyzed using a commercial finite element program, ADINA. The solid domain was modeled with the fluid domain simultaneously to solve the fully coupled problem, because this is a problem where a fully coupled analysis is needed in order to model the fluid-structure interaction(FSI). The results such as bearing deformation, stress, film thickness and lifting bearing force were obtained through FSI analysis, and then they were compared with the results calculated from the classical method, a single step sequential analysis. It was found that the result difference between two analyses was increased according to the injection pressure. Therefore, in case of high pressure loading, it is desirable to conduct the FSI analysis to examine the deformation characteristics of a hydrostatic slipper bearing.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2011.10a
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pp.171-177
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2011
In this paper, a square simply supported panel flutter have been considered at high supersonic flow by using coupled fluid-structure (FSI) analysis that based on time domain method. The Reynolds-Average Navier Stokes (RANS) equation with Spalart-Allmaras turbulent model were applied for unsteady flow problems of panel flutter. A fully implicit time marching schemed based on the Newmark direct integration method is used for calculating the coupled aeroelastic governing equations of it. In addition, the SOL 145 solver of MSC.NASTRAN was used to investigate flutter velocity based on PK-method of Piston theory. Our numerical results indicated that there is a good agreement result between Piston Theory in MSC.NASTRAN and coupled fluid-structure analysis.
The reliable prediction of elastic vibrations of wetted complex structures, as ships, tanks, offshore structures, propulsion components etc. represent a theoretical and numerical demanding task due to fluid-structure interaction. The paper presented is addressed to the vibration analysis by a combined FE-BE-procedure based on the added mass concept utilizing a direct boundary integral formulation of the potential fluid problem in interior and exterior domains. The discretization is realized by boundary element collocation method using conventional as well as infinite boundary element formulation with analytical integration scheme. Particular attention is devoted to modelling of interior problems with both several separate or communicating fluid domains as well as thin-walled structures wetted on both sides. To deal with this specific kind of interaction problems so-called "virtual" boundary elements in areas of cut outs are placed to satisfy the kinematical conditions in partial connected fluid domains existing in realistic tank systems. Numerical results of various theoretical and practical examples demonstrate the performance of the BE-methodology presented.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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