Numerical simulation of coextrusion process of viscoelastic fluids within a die has been carried out. In the coextrusion process velocity profile at the outflow boundary is not known a priori, which makes it difficult to impose the proper boundary condition at the outflow boundary. This difficulty has been avoided by using the open boundary condition (OBC) method. In this study, elastic viscous stress splitting (EVSS) formulation with streamline upwind (SU) method has been used in the finite element method. In order to test the validity of the OBC method, comparison between the results of fully developed condition at the outlet and those of OBC has been made for a Newtonian fluid. In the case of upper convected Maxwell (UCM) fluid, the effect of outflow boundary condition on the interface position has been investigated by using two meshes having different downstream lengths. In both cases, the results with the OBC method showed reasonable interface shape. In particular, for the UCM fluid the interface shape calculated with OBC was independent of the downstream length, while the results with the zero traction condition showed oscillation of interface position close to the outlet. Viscosity difference was found to be more important than elasticity difference in determining the final interface position. However, the overshoot of interface position near the con-fluent point increased with elasticity.
An aim of the study is to develop an efficient numerical simulation technique that can handle the two-scale analysis of fluid permeation filters fabricated by the partial sintering technique of small spherical ceramics. A solid-fluid mixture homogenization method is introduced to predict the mechanical characters such as rigidity and permeability of the porous ceramic filters from the micro-scale geometry and configuration of partially-sintered particles. An extended finite element (X-FE) discretization technique based on the enriched interpolations of respective characteristic functions at fluid-solid interfaces is proposed for the non-interface-fitted mesh solution of the micro-scale analysis that needs non-slip condition at the interface between solid and fluid phases of the unit cell. The homogenization and localization performances of the proposed method are shown in a typical two-dimensional benchmark problem whose model has a hole in center. Three-dimensional applications to the body-centered cubic (BCC) and face-centered cubic (FCC) unit cell models are also shown in the paper. The 3D application is prepared toward the computer-aided optimal design of ceramic filters. The accuracy and stability of the X-FEM based method are comparable to those of the standard interface-fitted FEM, and are superior to those of the voxel type FEM that is often used in such complex micro geometry cases.
The objective of this paper is to study two dimensional waves on the interface between two immiscible, invicid and incompressible fluid bounded by two rigid varing boundaries when gravity and surface tension appear. By using unfied asymptotic method, a K-dV equation with higher order terms from which many model equations for the fluid domain can be obtained, is derived.
A numerical method for simulating tree surface flows including the surface tension is presented. Numerical scheme is based an a fractional-step method with a finite volume formulation and the interface between liquid and gas is tracked by Volume of Fluid (VOF) method. Piecewise Linear Interface Calculation (PLIC) method is used to reconstruct the interface and the surface tension is considered using a Continuum Surface Force (CSF) model. Several free surface flow phenomena were simulated to show its effectiveness to find such phenomena.
We present a monolithic semi-implicit algorithm for solving fluid-structure interaction problem at small structural displacements. The algorithm uses one global mesh for the fluid-structure domain obtained by gluing the fluid and structure meshes which are matching on the interface. The continuity of velocity at the interface is automatically satisfied and the continuity of stress does not appear explicitly in the global weak form due to the action and reaction principle. At each time step, we have to solve a monolithic system of unknowns velocity and pressure defined on the global fluid-structure domain. Numerical results are presented.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.11
no.1
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pp.572-583
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2019
This paper aims to assess the applicability of the Runge Kutta Discontinuous Galerkin-Direct Ghost Fluid Method to the internal explosion inside a water-filled tube, which previously was studied by many researchers in separate works. Once the explosive charge located at the inner center of the water-filled tube explodes, the tube wall is subjected to an extremely high intensity fluid loading and deformed. The deformation causes a modification of the field of fluid flow in the region near the water-structure interface so that has substantial influence on the response of the structure. To connect the structure and the fluid, valid data exchanges along the interface are essential. Classical fluid structure interaction simulations usually employ a matched meshing scheme which discretizes the fluid and structure domains using a single mesh density. The computational cost of fluid structure interaction simulations is usually governed by the structure because the size of time step may be determined by the density of structure mesh. The finer mesh density, the better solution, but more expensive computational cost. To reduce such computational cost, a non-matched meshing scheme which allows for different mesh densities is employed. The coupled numerical approach of this paper has fewer difficulties in the implementation and computation, compared to gas dynamics based approach which requires complicated analytical manipulations. It can also be applied to wider compressible, inviscid fluid flow analyses often found in underwater explosion events.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.42
no.3
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pp.191-198
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2014
During multi-physics or multi-phase simulations accompanying fluid- structure- thermal interaction, data transfer problems always arise along non- matching interfaces caused by different computational meshes for each physical domain. Common- refinement scheme, among many available methods, is attractive since it is known to yield conservative and accurate data transfer for non- matching interface cases. This is particularly important in simulating compressible unsteady fluid- structure- thermal interaction inside solid propellant rockets, where grid size along solid- fluid interfaces is substantially different. From this perspective, we examine performances of common- refinement- based data transfer scheme between structured quadrilateral (structure part) and unstructured triangular (fluid part) meshes by comparing computed results with other data transfer methods.
A median-density fluid was injected into the upper layer of a two-layered fluid in a rotating cylindrical container. Several sets of the top and bottom boundary configurations were employed and the flow pattern of each layer including the injected fluid was observed to determine the factors that affect the path of the injected intermediate fluid. The axisymmetric path of the intermediate fluid when the upper layer had a free surface, changed into the asymmetric path with bulged-shape radial spreading whenever either the upper layer or the lower layer had ${\beta}$-effect. The internal Fronds number that controls the shape of the interface turned out to be the most important parameter that determines the radial spreading in terms of location and strength. When the upper and lower layer had the ${\beta}$-effect, convective overturning produced anticyclonic vortices at the frontal edge of the intermediate fluid, and that could enhance the vertical mixing of different density fluids. The intermediate fluid did not produce any topographic effect on the upper-layer motion during its spreading over the interface, since its thickness was very small. However, its anticyclonic motion within the bulged-shape produced a cyclonic motion in the lower layer just beneath the bulge.
Han aehoon;Alajbegovic Ales;Seo Hyeoncheol;Blahowsky Peter
Proceedings of the KSME Conference
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2002.08a
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pp.389-392
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2002
In many industrial applications, multiphase flow analysis is the norm rather than an exception as compared to more-conventional single-phase investigation. This paper describes the implementation of the multiphase flow simulation capability in the general purpose CFD software AVL FIRE/SWIFT. The governing equations are discretized based on a finite volume method (FVM) suitable fur very complex geometry, The pressure field is obtained using the SIMPLE algorithm. Depending on the characteristics of the multiphase flow to be examined, the user can choose either the two-fluid model or an explicit interface-tracking model based on the Volume-of-Fluid approach. For truly 'multi'-phase flow problems, it is also possible to apply a hybrid model where certain phases are explicitly tracked while the other phases are handled by the two fluid model. In order to demonstrate the capability of the method, applications to the Taylor bubble flow simulations are presented.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.27
no.6
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pp.744-752
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2003
A level set method is combined with the volume-of-fluid method so that the coupled method can not only calculate an interfacial curvature accurately but also can achieve mass conservation well. The coupled level set and volume-of-fluid(CLSVOF) method is efficiently implemented by employing an interface reconstruction algorithm which is based on the explicit relationship between the interface configuration and the fluid volume function. The CLSVOF method is applied for numerical simulation of droplet impact on solid surfaces with variable contact angles. The numerical results are found to preserve mass conservation and to be in good agreement with the data reported in the literature. Also, the present method proved to be applicable to the complex phenomena such as breakup and rebound of a droplet.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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