Kim, Seogcheol;Lee, Joosung;Yun, Jeongim;Kang, Jonghwa;Kim, Wansoo
Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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v.33
no.6
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pp.583-592
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2017
A method is proposed for locating the heat sources from temperature observations, and its applicability is investigated for urban thermal environment simulations. A Lagrangian particle dispersion model, which is originally built for simulating the pollutants spread in the air, is exploited to identify the heat sources by transporting the Lagrangian heat particles backwards in time. The urban wind fields are estimated using a diagnostic meteorological model incorporating the morphological model for the urban canopy. The proposed method is tested for the horizontally homogeneous urban boundary layer problems. The effects of the turbulence levels and the computational time on the simulation are investigated.
Flow and heat transfer characteristics of gas, and trajectories and cooling characteristics of droplets/particles in a gas atomizer were investigated by a numerical simulation using FLUENT code. Among several kinds of solution method, the k-$\varepsilon$ turbulent model, power-law scheme, SIMPLE algorithm is adopted in this study. Momentum and heat exchange between a continuous phase(gas) and a dispersed phase(particle) were taken into account. Particle trajectories are simulated using the Lagrangian method, and Rosin-Rammler formula is used for the particle size distribution. Streamlines, velocities and pressures of gas, and trajectories, velocities and cooling rates of particles have been investigated for the various gas inlet conditions. Small but very intensive recirculation is found just below the melt orifice, and this recirculation seems to cause the liquid metal to spread radially. Particle trajectory depends on the particle size, the location of particle formation and the turbulent motion of gas. Small particle cools down rapidly, while large diameter particles solidify slowly, and this is mainly due to the differences in thermal inertia.
Accurate remaining useful life (RUL) prediction for critical components of nuclear power equipment is an important way to realize aging management of nuclear power equipment. The electric gate valve is one of the most safety-critical and widely distributed mechanical equipment in nuclear power installations. However, the electric gate valve's extended service in nuclear installations causes aging and degradation induced by crack propagation and leakages. Hence, it is necessary to develop a robust RUL prediction method to evaluate its operating state. Although the particle filter(PF) algorithm and its variants can deal with this nonlinear problem effectively, they suffer from severe particle degeneracy and depletion, which leads to its sub-optimal performance. In this study, we combined the whale algorithm with regularized particle filtering(RPF) to rationalize the particle distribution before resampling, so as to solve the problem of particle degradation, and for valve RUL prediction. The valve's crack propagation is studied using the RPF approach, which takes the Paris Law as a condition function. The crack growth is observed and updated using the root-mean-square (RMS) signal collected from the acoustic emission sensor. At the same time, the proposed method is compared with other optimization algorithms, such as particle swarm optimization algorithm, and verified by the realistic valve aging experimental data. The conclusion shows that the proposed method can effectively predict and analyze the typical valve degradation patterns.
Producing high density crowd simulation is time-consuming task as increasing the number of individuals in the crowds. In this paper, we propose a new control technique that can create realistic high density crowd simulation by using Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) method from fluid simulation field. Equations in SPH method are modified for evacuation, distance maintenance, and group maintenance forces for individual behaviors in the crowds. Experimental results showed that the proposed system could enable natural high density crowd simulation efficiently.
In the present study, the numerical prediction of the oil amount leaked from the hole of a damaged tank is investigated using the improved MPS (Moving Particle Semi-implicit) method, which was originally proposed by Koshizuka and Oka (1996) for incompressible flow. The governing equations, which consist of the continuity and Navier-Stokes equations, are solved by Lagrangian moving particles, and all terms expressed by differential operators should be replaced by the particle interaction models based on a Kernel function. The simulation results are validated though the comparison with the analytic solution based on Torricelli's equilibrium relation. Furthermore, a series of numerical simulations under the various conditions are performed in order to estimate more accurately the initial amount of leaked oil.
In the present study, deposition of discrete and small particles, which diameter is less than $1{\mu}m$, on a filter element was simulated by stochastic method. Trajectory of each particle was numerically solved by Langevin equation and Brownian random motion was treated by Brownian dynamics. Lattice Boltzmann method (LBM) was used to solve flow field around the filter collector and deposit layer. Interaction between flow field and deposit layer was obtained from a converged solution from an inner-loop calculation. Simulation method is properly validated and collection efficiency due to different filtration parameters are examined and discussed. Morphology of deposit layer and its evolution was visualized in terms of the particle size. The particle loaded effect on collection efficiency was also discussed.
Direct tracking problem of moving noncircular sources for multiple arrays is investigated in this study. Here, we propose an improved unscented particle filter (I-UPF) direct tracking method, which combines system proportional symmetry unscented particle filter and Markov Chain Monte Carlo (MCMC) algorithm. Noncircular sources can extend the dimension of sources matrix, and the direct tracking accuracy is improved. This method uses multiple arrays to receive sources. Firstly, set up a direct tracking model through consecutive time and Doppler information. Subsequently, based on the improved unscented particle filter algorithm, the proposed tracking model is to improve the direct tracking accuracy and reduce computational complexity. Simulation results show that the proposed improved unscented particle filter algorithm for noncircular sources has enhanced tracking accuracy than Markov Chain Monte Carlo unscented particle filter algorithm, Markov Chain Monte Carlo extended Kalman particle filter, and two-step tracking method.
A particle method recognized as one of gridless methods has been developed to investigate incompressible viscous flaw. The method is more feasible and effective than conventional grid methods for solving the flaw field with complicated boundary shapes or multiple bodies. The method is consists of particle interaction models representing pressure gradient, diffusion, incompressibility and the boundary conditions. In the present study, the models in case of various simulation condition were checked with the analytic solution, and applied to the two-dimensional Poiseuille flow in order to validate the developed method.
Lee Jeongjin;Kang Moon Koo;Kim Dongho;Shin Yeong Gil
Journal of KIISE:Computer Systems and Theory
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v.32
no.1
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pp.29-38
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2005
The fluid animation procedure consists of physical simulation and visual rendering. In the physical simulation of fluids, the most frequently used practices are the numerical simulation of fluid particles using particle dynamics equations and the continuum analysis of flow via Wavier-Stokes equation. Particle dynamics method is fast in calculation, but the resulting fluid motion is conditionally unrealistic The method using Wavier-Stokes equation, on the contrary, yields lifelike fluid motion when properly conditioned, yet the complexity of calculation restrains this method from being used in real-time applications. Global illumination is generally successful in producing premium-Duality rendered images, but is also excessively slow for real-time applications. In this paper, we propose a rapid fluid animation method incorporating enhanced particle dynamics simulation method and pre-integrated volume rendering technique. The particle dynamics simulation of fluid flow was conducted in real-time using Lennard-Jones model, and the computation efficiency was enhanced such that a small number of particles can represent a significant volume. For real-time rendering, pre-integrated volume rendering method was used so that fewer slices than ever can construct seamless inter-laminar shades. The proposed method could successfully simulate and render the fluid motion in real time at an acceptable speed and visual quality.
We have developed a 2.5-dimensional electromagnetic particle simulation code using the particle-in-cell (PIC) method to investigate electromagnetic phenomena that occur in space plasmas. Our code is based on the leap-frog method and the centered difference method for integration and differentiation of the governing equations. We adopted the relativistic Buneman-Boris method to solve the Lorentz force equation and the Esirkepov method to calculate the current density while maintaining charge conservation. Using the developed code, we performed test simulations for electron two-stream instability and electron temperature anisotropy induced instability with the same initial parameters as used in previously reported studies. The test simulation results are almost identical with those of the previous papers.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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