A combined experimental and numerical effort is presented for investigation of reflection of irregular waves due to rectangular submerged breakwaters. In the numerical model, the Reynolds equations are solved by a finite difference method and k-$\varepsilon$ model is employed for the turbulence analysis. To track the free surface displacement, the volume of fluid method is employed. Numerical predictions of transmission and reflection coefficients are verified by comparing to laboratory measurements. Very reasonable agreements are observed. The reflection coefficients become stronger in proportion to numbers of submerged breakwaters.
Davidson Malcolm R.;Harvie Dalton J.E.;Cooper-White Justin J.
Korea-Australia Rheology Journal
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v.18
no.2
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pp.41-49
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2006
A modified Volume-of-Fluid (VOF) numerical method is used to predict the dynamics of a liquid drop of a low viscosity dilute polymer solution, forming in air from a circular nozzle. Viscoelastic effects are rep-resented using an Oldroyd-B model. Predicted drop shapes are compared with experimental observations. The main features, including the timing of the shape evolution and the 'bead-on-a-string' effect, are well reproduced by the simulations. The results confirm published conclusions of the third author, that the deformation is effectively Newtonian until near the time of Newtonian pinch-off and that the elastic stress becomes large in the pinch region due to the higher extensional flow there.
Choi K. I.;Koo B. H.;Cha B. S.;Park H. P.;Rhee B. O.
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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2005.10a
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pp.269-272
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2005
For the three decades, the mold-filling of injection molding process was modeled as Hele-Shaw model. However, this model can not consider the 3D effect. In this paper, numerical simulations of three dimensional mold-filling during the filling phase were performed. The governing equations were discretized by segregated finite element method, which used equal order interpolation for pressure and velocity fields. The iterative linear equation solver (JCG, SOR) was employed for the solution of the momentum and pressure equations. Volume of Fluid (VOF) was employed for the melt front advancement. To check the validity of the numerical results, the results were compared with the experimental ones. The agreements between the experiment and the numerical results were found to be satisfactory.
Metal Transfer in gas metal arc (GMA) welding is a complex phenomenon affected by many parameters of the welding conditions and material properties. In this research, the correlation equation between the welding condition and detaching droplet size and detaching velocity in GMA welding was studied via recession analysis on the results of numerical analysis using the volume-of-fluid (VOF) method. Welding parameters and material properties were grouped into three dimensionless numbers and detaching droplet size was expressed as the function of them. Second order and exponential multi-variable correlation forms were assumed, and the coefficients of these equations were calculated for globular and spray modes as well as entire transfer modes. Applying correlation equation into available experimental data, it shows good agreement.
This paper presents a numerical study on multiphase flows induced by wall adhesion The CSF(Continuum Surface Force} model is used for the calculation of the surface tension force and implemented in an in-house solution code(PowerCFD). The present method(code) employs an unstructured cell-centered method based on a conservative pressure-based finite-volume method with volume capturing method(CICSAM) in a volume of fluid(VOF) scheme for phase interface capturing As an application of the present method, the effects of wall adhesion are numerically simulated with the CSF model for a shallow pool of water located at the bottom of a cylindrical tank. Two different cases are computed, one in which the water wets the wall and one in which the water does not wet the wall. It is found that the present method simulates efficiently and accurately surface tension-dominant multiphase flows induced by wall adhesion.
Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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v.14
no.2
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pp.171-181
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2002
Among various numerical methods of wave transformations including wave breaking by structure, models using VOF(Volume Of Fluid) method to trace free surface are getting into the spotlight recently. In order to analyze wave transformations and velocity of the wave fields due to the permeable submerged breakwater(PSB), This study applied VOF method to the two-dimensional wave channel installed line-source to generate waves and added dissipation zone to offer a non-reflective boundary. Hydraulic experiments was performed to obtain the application of two-dimensional numerical wave channel. The results of numerical experiments using the two-dimensional wave channel agree well with the experimental data. It was shown that vortices are formed behind the PSB, and in case of the 2-rowed PSB they also are occurred in between PSBs, strongly non-linear waves are developed on the crown of the PSB, and the direction of velocities in porous media is determined by the shape of free surface.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.49
no.3
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pp.247-253
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2012
Dam-break flows, a type of very shallow gravity-driven flow, are substantially influenced by resistance forces due to viscous friction and turbulence. Assuming turbulent flow, the main focus of this study is to validate the increase of drag forces caused by surface roughness and especially turbulence intensity. A Reynolds Averaged Navier-Stokes(RANS) approach with the standard k-${\varepsilon}$ turbulence model is used for this study, where the free surface motion is captured by using a volume of fluid(VOF) method. Surface roughness effects are considered through the law of the wall modified for roughness, while the initial turbulence intensity which determines the lowest level of turbulence in the flow domain of interest is used for the variation of turbulence intensity. It has been found that the numerical results at higher turbulence intensities show a reasonably good agreement with the physical aspects shown by two different dam-break experiments without and with the impact of water.
Kim, Sung-Bin;Cho, In-Sung;Kim, Jin-Su;Hong, Chun-Pyo
Journal of Korea Foundry Society
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v.13
no.5
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pp.424-431
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1993
A Numerical technique has been developed for the coupled heat transfer and fluid flow calculation during the casting process. In this method the SMAC technique was coupled with the concept of Volume of Fluid(VOF) to calculate melt free surface and velocity profiles within the melt, and the Energy Marker method coupled with the finite difference method was proposed for the convective and conductive heat transfer analysis in the casting. When comparing numerical calculations with experimental observations, a close correlation was evident. It has been shown that this technique is useful for proper gating and casting design, especially for thin-walled castings.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.22
no.6
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pp.750-757
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2016
This study presents the wave run-up height around single and multiple surface-piercing cylinders according to wave period and steepness. In order to simulate 3D incompressible viscous two-phase turbulent flow, the present study employed a volume of fluid (VOF) method with realizable $k-{\varepsilon}$ turbulence model based on commercial Computational Fluid Dynamics (CFD) software, "STAR-CCM". The wave periods at model scale were 1.269s and 1.692s for a single cylinder and 1.716s for multiple cylinders. In each case, wave steepness of has 1/30 and 1/16 were used, respectively. Consequently, the results for wave run-up height with regard to wave steepness and period were compared with those of relevant previous experimental studies. The numerical simulation results showed a good qualitative agreement with experiments.
Moshari, Shahab;Nikseresht, Amir Hossein;Mehryar, Reza
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.6
no.2
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pp.219-235
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2014
With the development of the technology of underwater moving bodies, the need for developing the knowledge of surface effect interaction of free surface and underwater moving bodies is increased. Hence, the two-phase flow is a subject which is interesting for many researchers all around the world. In this paper, the non-linear free surface deformations which occur during the water-exit of a circular cylinder due to its buoyancy are solved using finite volume discretization based code, and using Volume of Fluid (VOF) scheme for solving two phase flow. Dynamic mesh model is used to simulate dynamic motion of the cylinder. In addition, the effect of cylinder mass in presence of an external force is studied. Moreover, the oblique exit and entry of a circular cylinder with two exit angles is simulated. At last, water-exit of a circular cylinder in six degrees of freedom is simulated in 3D using parallel processing. The simulation errors of present work (using VOF method) for maximum velocity and height of a circular cylinder are less than the corresponding errors of level set method reported by previous researchers. Oblique exit shows interesting results; formation of waves caused by exit of the cylinder, wave motion in horizontal direction and the air trapped between the waves are observable. In 3D simulation the visualization of water motion on the top surface of the cylinder and the free surface breaking on the front and back faces of the 3D cylinder at the exit phase are observed which cannot be seen in 2D simulation. Comparing the results, 3D simulation shows better agreement with experimental data, specially in the maximum height position of the cylinder.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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