Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.22
no.12
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pp.1763-1773
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1998
In the present experimental study, the flow behavior in a semi-closed two-phase natural circulation loop was examined. Water was used as the working fluid. Heat flux, heater-inlet subcooling, and flow restrictions at the heater-inlet and at the expansion-tank-line were taken as the controlling parameters Six circulation modes were identified by changing heat flux and inlet subcooling conditions ; single-phase continuous circulation, periodic circulation (A), two-phase continuous circulation, and periodic circulations (B), (C), and (D). Among these, the single-phase and two-phase continuous-circulation modes exhibit no significant oscillations and are considered to be stable. Periodic circulation (A) is characterized by the large amplitude two-phase f10w oscillations with the temporal single-phase circulation between them, while periodic circulation (B) featured by the flow oscillations with continuous boiling inside the heater section. Periodic circulation (C) appears to be the manometric oscillation with continuous boiling. Periodic circulation (D) has the longer period than periodic circulation (B) and a substantial amount of liquid flow back and forth through the expansion-tank-line periodically ; this mode is considered the pressure drop oscillation. Parametric study shows that the increases of the inlet- and expansion-tank-line- restrictions and the decrease of inlet subcooling broaden the range of the stable two-phase(continuous circulation) mode.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.50
no.2
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pp.111-119
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2013
The concept of the natural frequency is useful for understanding the characters of oscillating systems. However, when a circular cylinder floating horizontally on the water surface is heaving, due to the hydrodynamic forces, the system is not governed by the equation like that of the harmonic one. In this paper, in order to shed some lights on the more correct use of the concept of the natural frequency, a problem of the heaving circular cylinder is analyzed in the frequency domain. Previously, it was thought that the theory of Ursell (1949) could not be used to get the added mass and wave-making damping for short waves, however, they were obtained by applying an accurate collocation method to the theory in this study. Using the so developed numerical method, we found the added mass and wave-making damping of the circular cylinder for the entire range of the frequency. Then, the MCFR(Modulus of Complex Frequency Response) was used to locate the frequency corresponding to the local maximum of MCFR and we define it as the natural frequency. Comparing our results with the previous investigation, we found that the pressure distribution on the cylinder gets close asymptotically to that of a cylinder in infinite fluid OR close to that of the cylinder, that the approximation of the natural frequency by Lee (2008) is different from our new value only by 0.64%, and that the approximation of the heaving system by an equivalent damped harmonic oscillation is not proper by the reason that is clearly shown from the comparison of the shape of the corresponding MCFRs.
In order to know the characteristics of circadian rhythms in core temperature in tropical inhabitants, we measured rectal temperatures every 10 min for 24 hrs in 6 Vietnamese, 20 - 22 yrs (5 males and I females) under natural conditions. Average light intensity was 16000 lx. Ambient temperatures ranged from 33 to 36 oC. These data obtained were compared with those in Japanese setters and the Polish inhabitants. The participants were sitting mostly during wakefulness and lying in bed during sleep. The results obtained are summarized as follows: I) The average maximum value was 37.7 oC, which was significantly higher than in the Japanese and Polish as well. 2) The average minimum value was 36.4 oC, which was also lower. 3) A range of oscillation was 1.3 oC, which was clearly greater than in the people living in the temperate areas. The higher maximum value of core temperature, which was actively regulated under warm temperature, seemed of adaptive significance in order to reduce water consumption. A greater rage of oscillation in tropical Vietnamese people might have ecological significance for efficient acclimatization in the environment with strong light intensity and high ambient temperature, suggesting that the setpoint of core temperature could show a greater range of oscillation.
Kim, Jeong-Hu;Yoon, Hyun-Sik;Tuan H.A.;Chun, Ho-Hwan
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.43
no.3
s.147
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pp.322-330
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2006
Numerical calculations are carried out for flow past a circular cylinder forced oscillating normal to the free-stream flow at a fixed Reynolds number equal to 185. The cylinder oscillation frequency ranged from 0.8 to 1.2 of the natural vortex-shedding frequency, and the oscillation amplitude extended up to 20% of the cylinder diameter. IBM (Immersed Boundary Method) with direct momentum forcing was adopted to handle both of a stationary and an oscillating cylinder Present results such as time histories of drag and lift coefficients for both stationary and oscillating cases are in good agreement with previous numerical and experimental results. The instantaneous wake patterns of oscillating cylinder with different oscillating frequency ratios showed the synchronized wakes pattern in the lock-in region and vortex switching phenomenon at higher frequency ratio than the critical frequency ratio.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.13
no.1
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pp.47-54
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1993
For the numerical analysis of free oscillation characteristics in a harbor with general boundary and bottom topography, finite element method is applied. The governing Helmholtz equation is transformed into a generalized matrix eigenvalue problem using the standard finite element procedure. A computer code is developed for the numerical evaluation of natural frequencies and free oscillation modes. In the eigensolution process, a shifting strategy is devised for the treatment of numerical singularity. Scaling of coefficient matrix is also found to be effective for the alleviation of numerical ill-conditioning. For the test problems, firstly, analytical and numerical solutions are compared and validity of the code is obtained. Hence the method is successfully applicable for the real-world problems with general geometric boundaries and bottom topography.
The flow past a circular cylinder forced to vibrate transversely is numerically simulated by solving the two-dimensional Navier-Stokes equations modified by the vibration velocity of a circular cylinder at a Reynolds number of 164. The higher-order finite difference scheme is employed for the spatial discretization along with the second order Adams-Bashforth and the first order backward-Euler time integration. The calculated cylinder vibration frequency is between 0.60 and 1.30 times of the natural vortex-shedding frequency. The calculated oscillation amplitude extends to 25% of the cylinder diameter and in the case of the lock-in region it is 60%. It is made clear that the cylinder oscillation has influence on the wake pattern, the time histories of the drag and lift forces, power spectral density and phase diagrams, etc. It is found that these results include both the periodic (lock-in) and the quasi-periodic (non-lock-in) state. The vortex shedding frequency equals the driving frequency in the lock-in region but is independent in the non-lock-in region. The mean drag and the maximum lift coefficient increase with the increase of the forcing amplitude in the lock-in state. The lock-in boundaries are also established from the present direct numerical simulation.
KANG Shin-Jeong;TANAHASHI Mamoru;MIYAUCHI Toshio;NAM Cheong-Do;LEE Young-Ho
한국전산유체공학회:학술대회논문집
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2001.05a
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pp.181-188
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2001
The flow past a circular cylinder forced to vibrate transversely is numerically simulated by solving the two-dimensional Wavier-Stokes equations modified by the vibration velocity of a circular cylinder at a Reynolds number of 164. The higher-order finite difference scheme is employed for the spatial discretization along with the second order Adams-Bashforth and the first order backward-Euler time integration. The calculated cylinder vibration frequency is between 0.60 and 1.30 times of the natural vortex-shedding frequency. The calculated oscillation amplitude extends to $25\%$ of the cylinder diameter and in the case of the lock-in region it is $60\%$. It is made clear that the cylinder oscillation has influence on the wake pattern, the time histories of the drag and lift forces, power spectral density and phase diagrams, etc. It is found that these results include both the periodic (lock-in) and the quasi-periodic (non-lock-in) state. The vortex shedding frequency equals the driving frequency in the lock-in region but is independent in the non-lock-in region. The mean drag and the maximum lift coefficient increase with the increase of the forcing amplitude in the lock-in state. The lock-in boundaries are also established from the present direct numerical simulation.
Based on the fully nonlinear velocity potential theory, the liquid sloshing in a three dimensional tank under random excitation is studied. The governing Laplace equation with fully nonlinear boundary conditions on the moving free surface is solved using the indirect desingularized boundary integral equation method (DBIEM). The fourth-order predictor-corrector Adams-Bashforth-Moulton scheme (ABM4) and mixed Eulerian-Lagrangian (MEL) method are used for the time-stepping integration of the free surface boundary conditions. A smoothing scheme, B-spline curve, is applied to both the longitudinal and transverse directions of the tank to eliminate the possible saw-tooth instabilities. When the tank is undergoing one dimensional regular motion of small amplitude, the calculated results are found to be in very good agreement with linear analytical solution. In the simulation, the normal standing waves, travelling waves and bores are observed. The extensive calculation has been made for the tank undergoing specified random oscillation. The nonlinear effect of random sloshing wave is studied and the effect of peak frequency used for the generation of random oscillation is investigated. It is found that, even as the peak value of spectrum for oscillation becomes smaller, the maximum wave elevation on the side wall becomes bigger when the peak frequency is closer to the natural frequency.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.26
no.4
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pp.515-523
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2002
Effects of rotary oscillation on unsteady laminar flow past a circular cylinder have been investigated in this study. Numerical simulations are performed for the flow at Re=100 in the range of 0.2<$\Omega$<2.5 and 0.02<$St_f$<0.8, where $\Omega$ and $St_f$ are, respectively, the maximum rotation velocity and rotation frequency normalized by the free-stream velocity and cylinder diameter. Results show that rotary oscillation has significant effects on the flow. When the rotation frequency is near the natural vortex-shedding frequency, lock-on occurs and the lock-on frequency range becomes wider as the rotation velocity increases. In a certain range of the rotation frequency and velocity, modulations in the velocity, lift and drag signals occur and this modulation frequency is expressed as a linear combination of the rotation frequency and vortex-shedding frequency. The mean drag and amplitude of the lift fluctuations show local minima near the boundary between the lock-on non and lock-on regions.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.32
no.10
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pp.866-872
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2008
Torsional oscillations of the mechanical drivetrain in electric vehicles are generated under rapid driving conditions. These lead to an uncomfortable jerking of the vehicle and to an increased stress of the mechanical components. To analyze this phenomenon, a drivetrain model is constructed with lumped parameters. The model parameters are identified by geometrical design data and experimental tests. The proposed model is validated by simulation and experimental tests in the time and the frequency domains. As a result, the torsional oscillations are observed at 7Hz of a low damped natural frequency. Also, the analysis of the effect of the parameter variations on the oscillations shows that the oscillation characteristic is mainly dependent on the rotor inertia, and the stiffness of the mounting of the drive aggregate and the driveshaft. The results will be utilized on the basis of the design of an electric drivetrain and an active control of drivetrain oscillations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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