Daikh, Ahmed Amine;Bensaid, Ismail;Bachiri, Attia;Houari, Mohamed Sid Ahmed;Tounsi, Abdelouahed;Merzouki, Tarek
Computers and Concrete
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v.26
no.2
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pp.137-150
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2020
In this paper, the bending behavior of single-walled carbon nanotube-reinforced composite (CNTRC) laminated plates is studied using various shear deformation plate theories. Several types of reinforcement material distributions, a uniform distribution (UD) and three functionally graded distributions (FG), are inspected. A generalized higher-order deformation plate theory is utilized to derive the field equations of the CNTRC laminated plates where an analytical technique based on Navier's series is utilized to solve the static problem for simply-supported boundary conditions. A detailed numerical analysis is carried out to examine the influence of carbon nanotube volume fraction, laminated composite structure, side-to-thickness, and aspect ratios on stresses and deflection of the CNTRC laminated plates.
This paper presents a theoretical investigation on the response of the thermo-mechanical bending of FG plate on variable elastic foundation. A quasi-3D higher shear deformation theory is used that contains undetermined integral forms and involves only four unknowns to derive. The FG plates are supposed simply supported with temperature-dependent material properties and subjected to nonlinear temperature rise. Various homogenization models are used to estimate the effective material properties such as temperature-dependent thermoelastic properties. Equations of motion are derived from the principle of virtual displacements and Navier's solution is used to solve the problem of simply supported plates. Numerical results for deflections and stresses of FG plate with temperature-dependent material properties are investigated. It can be concluded that the proposed theory is accurate and simple in solving the thermoelastic bending behavior of FG thick plates.
This paper presents a study of the effects of the free surface to marine propeller including the mesh effect of the models. In the present study, we conduct the numerical simulation for propeller performance employing the openwater test. The numerical simulations compare the meshing strategies for the propeller and show the effects on both thrust and torque. OpenFOAM is applied to solve the propeller problem and then open water performances of KCS propeller (KP505) are estimated using a Reynold-averaged Navier-Stokes equations (RANS) solver and the turbulence of the $K-{\omega}$ SST model. Unstructured meshes are used in the numerical simulation employing hexahedral meshing for mesh generation. The arbitrary mesh interfacing (AMI) and multiple rotating frame (MRF) are compared to define the best meshing strategy. The meshing strategies are evaluated through 3 classifications, i.e., coarse, medium, and fine mesh. Thus, the propeller can be performed utilizing the best mesh strategy. The computational results are validated by comparison with the experimental results. The $K_T$, $K_Q$, and efficiency of the propeller are compared to an experimental result and for all of the meshing strategies. Thus, the simulations show the influence of meshing in order to perform the propeller performances.
In this paper, a new computational code was developed using Chorin's artificial compressibility method to solve the two-dimensional incompressible Navier-Stokes equations. In spatial derivatives, Roe's flux difference splitting was used for the inviscid flux, while central differencing was used for the viscous flux. Furthermore, AF-ADI with dual time stepping method was implemented for accurate unsteady computations. Two-equation turbulence models, Menter's $k-{\omega}$ SST model and Coakley's $q-{\omega}$ model, hae been adopted to solve high-Reynolds number flows. A number of numerical simulations were carried out for steady laminar and turbulent flow problems as well as unsteady flow problem. The code was verified and validated by comparing the results with other computational results and experimental results. The results of numerical simulations showed that the present developed code with the artificial compressibility method can be applied to slve steady and unsteady incompressible flows.
Parallel finite element code has been recently developed for the analysis of the incompressible Wavier-Stokes equations using domain decomposition method. Metis and MPI libraries are used for the domain partitioning of an unstructured mesh and the data communication between sub-domains, respectively. For unsteady computation of the incompressible Navier-Stokes equations, 4-step splitting method is combined with P1P1 finite element formulation. Smagorinsky and dynamic model are implemented for the simulation of turbulent flows. For the validation performance-estimation of the developed parallel code, three-dimensional Laplace equation has been solved. It has been found that the speed-up of 40 has been obtained from the present parallel code fir the bench mark problem. Lastly, the turbulent flows around the MIRA model and Tiburon model have been solved using 32 processors on IBM SMP cluster and unstructured mesh. The computed drag coefficient agrees better with the existing experiment as the mesh resolution of the region increases, where the variation of pressure is severe.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.30
no.4
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pp.61-73
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1993
In the present study, sloshing problem is analyzed by the application of Finite Difference Method. SOLA-SURF scheme is applied to the analysis of fluid motion considering free surface. Especially, the concept of impact buffer zone is introduced for the prediction of more realistic impact pressure on tank. Numerical computation is carried out for the typical three models, and the computed results show good agreement with experimental data. The computation is also performed for 300,000 tons VLCC as a real-ship application. From the present study, it is proved that this numerical technique is quite practical to the prediction of sloshing impact pressure.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.45
no.5
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pp.523-529
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2008
The course stability performance for tankers is evaluated by computational fluid dynamics. In the present work, a Reynolds averaged Navier-Stokes (RANS) code is applied to a maneuvering problem covering the pure drift and yaw motions. The purposes of this study are to evaluate the hydrodynamic force in the bare hull (AFRAMAX) in pure drift and yaw motion and to provide information about the trends in the forces and moments when the rudder angles are varied. The flow simulation is performed by FLUENT. The CFD code is examined to find the optimistic computational condition such as size of grid, turbulence model and initial condition. The hydrodynamic derivatives in drift and pure yaw motion are estimated by the numerical simulation, and then the stability levers are calculated. It is confirmed that the computations show the superiority and inferiority of course stability performance according to the hull forms. Finally, the CFD code is applied to the estimation of the rudder forces when the rudder angles are varied. The propeller effect expressed by the body force distribution is also included.
This paper provides numerical results of the simulation for the flow around the hull and the propeller of KCS model ship advancing in shallow water conditions. A finite volume method is used to solve the unsteady Reynolds averaged Navier-Stokes(RANS) equations, where the wave-making problem is solved by using a volume-of-fluid(VOF) method. The wave formed near the hull surface in shallow water conditions shows a deep trough dominant pattern that causes the loss of buoyancy followed by hull squat. The flow past the hull increases as the depth of water decreases. However, the axial flow velocity around the stern shows a reduction in magnitude by the effect of shallow water accompanied by the hull-propeller interaction. As a results, the thrust and torque coefficient increase about 8.3% and 6.2%, respectively for a depth of h/T=3.0 corresponding to a depth Froude number of $F_h=0.693$. The resistance coefficient increases about 11.6% at this Froude number condition.
This work presents numerical optimization for design of staggered arrays of dimples printed on opposite surfaces of a cooling channel with a fast and elitist Non-Dominated Sorting of Genetic Algorithm (NSGA-II) of multi-objective optimization. As Pareto optimal front produces a set of optimal solutions, the trends of objective functions with design variables are predicted by hybrid multi-objective evolutionary algorithm. The problem is defined by three non-dimensional geometric design variables composed of dimpled channel height, dimple print diameter, dimple spacing and dimple depth to maximize heat transfer rate compromising with pressure drop. Twenty designs generated by Latin hypercube sampling were evaluated by Reynolds-averaged Navier-Stokes solver and the evaluated objectives were used to construct Pareto optimal front through hybrid multi-objective evolutionary algorithm. The optimum designs were grouped by k-mean clustering technique and some of the clustered points were evaluated by flow analysis. With increase in dimple depth, heat transfer rate increases and at the same time pressure drop also increases, while opposite behavior is obtained for the dimple spacing. The heat transfer performance is related to the vertical motion of the flow and the reattachment length in the dimple.
The computation of moving interface by the level set method typically requires reinitializations of level set function. An inaccurate estimation of level set function ${\phi}$ results in incorrect free-surface capturing and thus errors such as mass gain/loss. Therefore, accurate and robust reinitialization process is essential to the free-surface flows. In the present paper, we pursue further development of the reinitialization process, which evaluates directly level set function ${\phi}$ using a normal vector in the interface without solving the re-distancing equation of hyperbolic type. The Taylor-Galerkin approximation and P1P1splitting FEM are adopted to discretize advection equation of the level set function and the Navier-Stokes equation, respectively. Advection equation of free surface and re-initialization process are validated with benchmark problems, i.e., a broken dam flow and time-reversed single vortex flow. The simulation results are in good agreement with the existing results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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