Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2007.04a
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pp.13-16
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2007
Nonlinear acoustic damping of a half-wave acoustic resonator in a combustion chamber is investigated numerically. First, in a baseline chamber without any resonators, acoustic behavior is investigated over the wide range of acoustic amplitude from 80 dB to 150 dB. Decay rate increases nonlinearly with acoustic amplitude and nonlinearity becomes appreciable at acoustic amplitude above 125 dB. Next, damping effect of a half-wave resonator is investigated. Nonlinear acoustic excitation does not affect optimum tuning condition of the resonator, which is derived from linear acoustics. A half-wave resonator is effective even for acoustic damping of high-amplitude pressure oscillation, but its function of acoustic damper is relatively weakened compared with the case of linear acoustic excitation.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.11
no.2
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pp.1-8
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2007
Nonlinear acoustic damping of a half-wave acoustic resonator in a rocket combustor is investigated numerically adopting a nonlinear acoustic analysis. First, in a baseline chamber without any resonators, acoustic behavior is investigated over the wide range of acoustic amplitude from 80 dB to 150 dB. Damping factor increases nonlinearly with acoustic amplitude and nonlinearity becomes appreciable at acoustic amplitude above 125 dB. Next, damping effect of a half-wave resonator is investigated. It is found that nonlinear acoustic excitation does not affect optimum tuning condition of the resonator, which is derived from linear acoustics. A half-wave resonator is effective even for acoustic damping of high-amplitude pressure oscillation, but its function of acoustic damper is relatively weakened compared with the case of linear acoustic excitation.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.38
no.10
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pp.966-972
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2010
Damping characteristics of a Helmholtz resonator to passively control the combustion instability were investigated by linear acoustic analysis and atmospheric acoustic tests. Its orifice length and diameter were selected as the design parameters and supplied SPL(sound pressure level) effect on damping characteristics were investigated. Damping capacity is improved by decreasing the orifice length as well as by increasing the orifice diameter. Also, the results showed that the damping capacity of the resonator decreased nonlinearly about above 110 dB and instabilities in the nonlinear region were more effectively suppressed by increasing the orifice diameter.
It has been resulted that Lagrange multiplier method with statistical approach was superior to traditional harmonic balance method in identifying the nonlinear loudspeaker parameters when output signals were contaminated with Gaussian random noise. We have known that the displacement-dependent characteristic values of nonlinear parameters identified by traditional harmonic balance method were estimated less than original values by the increase of output noise and the stiffness coefficients were very sensitive to output noise. Also, by the sensitivity analysis we have verified that the harmonic distortions in acoustic radiation was mainly due to nonlinearity of force factor caused by uneven magnetic fields and that reducing the nonlinearity of damping coefficients were very effective for improving second harmonic distrotion of acoustic radiation.
An adaptive nonlinear artificial dissipation model is presented for performing aeroacoustic computations by the high-order and high-resolution numerical schemes based on the central finite differences. An effective formalism of it is devised by combining a selective background smoothing term and a well-established nonlinear shock-capturing term which is for the temporal accuracy as well as the numerical stability. A conservative form of the selective background smoothing term is presented to keep accurate phase speeds of the propagating nonlinear waves. The nonlinear shock-capturing term that has been modeled by the second-order derivative term is combined with it to improve the resolution of discontinuities and stabilize the strong nonlinear waves. It is shown that the improved artificial dissipation model with an adaptive control constant which is independent of problem types reproduces the correct profiles and speeds of nonlinear waves, suppresses numerical oscillations near discontinuity and avoids unnecessary damping on the smooth linear acoustic waves. The feasibility and performance of the adaptive nonlinear artificial dissipation model are investigated by the applications to actual computational aeroacoustics problems.
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2008.05a
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pp.36-39
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2008
Combustion instability is one of the most difficult problems in the development of liquid rocket engines. One of the damping devices for combustion instability is helmholtz resonator. Orifice length is one of factors for designing it. In this study, effects of orifice length are investigated by an experimental tests and a linear acoustic analysis. Damping capacity was improved by the increase of the length of resonator. And the results of an experimental tests and a linear acoustic analysis are showed similar tendency. Also, effects of supplied SPL(sound pressure level) are investigated and the results show that nonlinear effects are increase by the increase of supplied SPL.
Alligne, S.;Nicolet, C.;Allenbach, P.;Kawkabani, B.;Simond, J.J.;Avellan, F.
International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.2
no.4
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pp.286-294
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2009
Hydroelectric power plants are known for their ability to cover variations of the consumption in electrical power networks. In order to follow this changing demand, hydraulic machines are subject to off-design operation. In that case, the swirling flow leaving the runner of a Francis turbine may act under given conditions as an excitation source for the whole hydraulic system. In high load operating conditions, vortex rope behaves as an internal energy source which leads to the self excitation of the system. The aim of this paper is to identify the influence of the full load excitation source location with respect to the eigenmodes shapes on the system stability. For this, a new eigenanalysis tool, based on eigenvalues and eigenvectors computation of the nonlinear set of differential equations in SIMSEN, has been developed. First the modal analysis method and linearization of the set of the nonlinear differential equations are fully described. Then, nonlinear hydro-acoustic models of hydraulic components based on electrical equivalent schemes are presented and linearized. Finally, a hydro-acoustic SIMSEN model of a simple hydraulic power plant, is used to apply the modal analysis and to show the influence of the turbine location on system stability. Through this case study, it brings out that modeling of the pipe viscoelastic damping is decisive to find out stability limits and unstable eigenfrequencies.
Kim, Bong-Ki;Kim, Sang-Ryul;Lee, Seong-Hyun;Lee, Jong-Hwa;Lee, Hae-Seong
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.21
no.4
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pp.357-364
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2011
In this study, ring-shaped acoustic resonators were proposed to be installed in a silencer to increase the acoustic performance of silencer in the low-frequency range. Evaluation of noise reduction performance of acoustic resonator arrays was carried out by measuring the random-incidence absorption coefficient. It was found that the absorption coefficient of resonator array was measured up to 1 at 125 Hz of 1/3-octave band center frequency. Insertion losses of silencers with ring-shaped acoustic resonator arrays were measured based on ISO 7235. The results were shown that the ring-shaped resonator could increase the insertion loss up to 13 dB without flow, whereas 7 dB when flow speed reached 15 m/s. As increasing the flow speed above 15 m/s, the effect of acoustic resonator decreased due to the effect of nonlinear air damping of the resonator. It was also found that the increment of pressure drop by the presence of resonator arrays was about 9 % at flow speed of 25 m/s.
Due to the fact that the mechanism of the effects of temperature and initial geometric imperfection on low-velocity impact problem of axially moving plates is not yet clear, the present paper is to fill the gap. In the present paper, the nonlinear dynamic behavior of axially moving imperfect graphene platelet reinforced metal foams (GPLRMF) plates subjected to lowvelocity impact in thermal environment is analyzed. The equivalent physical parameters of GPLRMF plates are estimated based on the Halpin-Tsai equation and the mixing rule. Combining Kirchhoff plate theory and the modified nonlinear Hertz contact theory, the nonlinear governing equations of GPLRMF plates are derived. Under the condition of simply supported boundary, the nonlinear control equation is discretized with the help of Gallekin method. The correctness of the proposed model is verified by comparison with the existing results. Finally, the time history curves of contact force and transverse center displacement are obtained by using the fourth order Runge-Kutta method. Through detailed parameter research, the effects of graphene platelet (GPL) distribution mode, foam distribution mode, GPL weight fraction, foam coefficient, axial moving speed, prestressing force, temperature changes, damping coefficient, initial geometric defect, radius and initial velocity of the impactor on the nonlinear impact problem are explored. The results indicate that temperature changes and initial geometric imperfections have significant impacts.
Kim, Noh-Yu;Jhang, Kyung-Young;Lee, Tae-Hoon;Yang, Seung-Yong;Chang, Young-Chul
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.28
no.3
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pp.292-301
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2008
A linearized model for hysteretic acoustic nonlinearity of imperfectly joined interface is proposed and analyzed by using Coulomb damping to investigate the characteristics of the reflection and transmission coefficients for harmonic waves at the contact interface. Closed crack is modeled as non welded interface that has nonlinear discontinuity condition in displacement across its boundary. Based on the hysteretic contact stiffness of the contact interface, the reflected and transmitted waves are determined by deriving the tractions on both sides of the interface in terms of the discontinuous displacements across the interface. It is found that the amplitudes of the reflected and transmitted waves are dependent on the frequency and the hysteretic stiffness. As the frequency of the incident wave increases, the higher reflection and lower transmission are obtained. It also shows that the hysteresis of the interface increases the reflection coefficient, but reduces the transmission coefficient. A fatigue crack is also made in aluminum specimen to demonstrate these characteristics of the reflection and transmission of contact interfaces.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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