Ground-penetrating radar (GPR) is an effectiveness tool for imaging spatial distribution of hydrogeologic parameters. An artificial groundwater recharge test has been conducted in Nagaoka City in Japan, and time-lapse crosshole GPR data were collected to monitor infiltration processes in a vadose zone. Since radiowave velocities in a vadose zone are largely controlled by variations in water content, the increase in traveltimes is interpreted as an increase in saturation in the test zone. We use a finite-difference time-domain method in two-dimensional cylindrical coordinates to simulate field results. Numerical modeling successfully reproduces the major feature of velocity changes in the filtration process.
A numerical prediction method has been proposed to predict non-linear free surface oscillation in a three-dimensional container. The fluid motions are numerically predicted with Navier-Stokes equations discretized in a Lagrangian scheme with sufficient numerical accuracy. The profile of a free surface is precisely represented with three-dimensional body-fitted coordinates (BFC), which are regenerated in each computational step on the basis of the arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) formulation. In order to confirm the reliability of the computational method, it was firstly applied to three-dimensional flows within complicated-shaped rigid boundaries, such as curved pipes and ducts. Than it was applied to benchmark computations related to free surface oscillations. Following these basic verifications, non-linear sloshings in a cylindrical tank and transitions from sloshing to swirling motions were numerically predicted. Throughout these computations, the applicability of the present computational method has been confirmed and some of the predicted free surface motions were visualized as sequential images and animations to understand their dynamic futures.
The present paper will be concerned to the investigation of the stress-strain field around the cavity that is loaded or partially loaded at the inner surface by the rotationally symmetric loading. The cavity of the spherical, cylindrical or elliptical shape is situated in a stressed elastic continuum, subjected to the gravitation field. As the contribution to the similar investigations, the paper introduces the new function of loading in the form of the infinite sine series. Besides, in this paper the solution of stresses around an oblong ellipsoid cavity, has been obtained using appropriate curvilinear elliptical coordinates. This analytical approach avoids the solutions of the same problem that lead to expressions that contain rather complex integrations. Thus the presented solutions provide the applicable and explicit expressions for stresses and strains developed in infinite series with easily determinable coefficients by the use of contemporary mathematical packages. The numerical examples are also included to confirm the convergence of the obtained solutions.
Nadia Alavi;Mohammad Zamani Nejad;Amin Hadi;Anahita Nikeghbalyan
Steel and Composite Structures
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제51권4호
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pp.377-389
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2024
In the present study, thermoelsatoplastic stresses and displacement for rotating hollow disks made of functionally graded materials (FGMs) has been investigated. The linear elastic-fully plastic condition is considered. The material properties except Poisson's ratio are assumed to vary in the radial direction as a power-law function. The heat conduction equation for the one-dimensional problem in cylindrical coordinates is used to obtain temperature distribution in the disk. The plastic model is based on the Tresca yield criterion and its associated flow rules under the assumption of perfectly plastic material behavior. Exact solutions of field equations for elastic and plastic deformations are obtained. It is shown that the elastoplastic response of the functionally graded (FG) disk is affected notably by the radial variation of material properties. It is also shown that, depending on material properties and disk dimensions, different modes of plastic deformation may occur.
지하구조물은 물체력과 초기응력이 지배적인 하중조건이 되며, 무한 또는 반무한영역을 경계로 한다. 또한 굴착면 주위에는 응력집중에 의해 비선형 거동이 발생한다. 본 논문에서는 경계요소법으로 물체력과 초기응력을 해석하기 위하여 영역적분은 경계 적분화하였다. 물체력에 대한 영역적분은 Galerkin텐서와 발산정리를 사용한 방법과 극좌표를 이용한 직접적분 방법으로 경계적분화하였고, 초기응력에 대한 영역적분은 극좌표를 이용한 직접적분 방법을 응용하여 경계적분화하였다. 경계요소해석 결과는 유한요소해석 결과와 비교하여 검증하였고 검증된 경계요소 프로그램을 비선형 유한요소 프로그램과 조합하여 굴착면 주위에 발생하는 비선형 거동을 합리적으로 해석하도록 하였다. 경계요소법에서 고려하기 어려운 물체력과 초기응력에 대한 영역적분을 경계적분화하여 효율적으로 해석할 수 있었으며, 조합해석 방법으로 비선형 거동을 합리적으로 해석할 수 있었다. 본 연구의 결과는 지하구조물의 해석에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.
An immersed boundary method for solving the Navier-Stokes and thermal energy equations is developed to compute the heat transfer over or inside the complex geometries in the Cartesian or cylindrical coordinates by introducing the momentum forcing, mass source/sink, and heat source/sink. The present method is based on the finite volume approach on a staggered mesh together with a fractional step method. The method of applying the momentum forcing and mass source/sink to satisfy the no-slip condition on the body surface is explained in detail in Kim, Kim and Choi (2001, Journal of Computational Physics). In this paper, the heat source/sink is introduced on the body surface or inside the body to satisfy the iso-thermal or iso-heat-flux condition on the immersed boundary. The present method is applied to three different problems : forced convection around a circular cylinder, mixed convection around a pair of circular cylinders, and forced convection around a main cylinder with a secondary small cylinder. The results show good agreements with those obtained by previous experiments and numerical simulations, verifying the accuracy of the present method.
입력단 또는 출력단이 원형 확장관 안으로 돌출되어 있는 소음기가 관내 전달 소음저감을 위해 많이 쓰이고 있다. 저주파수 영역에서의 소음저감 효과는 음파 진행 단면의 확장-축소와 입력단-출력단의 상대적 위치 등으로 발생되는 소음기의 리액티브 성분으로 설명이 된다. 본 연구에서는 입력 혹은 출력단에 동심으로 배치된 한개의 연장관이 단순 팽창형 소음기에 삽입되어 있는 경우에 대한 음향해석을 수행하였다. 해석방법으로는, 음장을 분리좌표계로 표현될 수 있는 몇개의 경계 표면으로 나누고, 각 표면에서의 음압 및 입자속도를 정규화된 음향 고유 모드로 전개하여 간단한 대수식으로 표현하였다. 제안된 해석적인 방법을 사용하여 소음기의 투과손실을 예측하였으며, 실험과도 잘 일치함을 관찰할 수 있었다.
This paper presents optimal design procedures of mount based on a magnetorheological (MR) fluid to isolate the vibration in heavy diesel engine system. At first, frequency response and force-displacement transmissibility methods are used to get required damping force that is necessary for effective vibration isolation. From this result, a new type of high damping force engine mount is proposed and the governing equation of Bingham plastic behavior of MR fluid in flow path is mathematically derived under cylindrical coordinates. Finally, parametric design optimization featuring finite element is performed using ANSYS software to get the required damping force in MR mount system which can be used to reduce engine vibration. Damping force of the MR mount is then determined as an objective function in this analysis based on ANSYS. Furthermore, Magnetic analysis is then applied in this process.
This paper presents optimal design procedures of mount based on a magnetorheological(MR) fluid to isolate the vibration in heavy diesel engine system. At first, frequency response and force-displacement transmissibility methods are used to get required damping force that is necessary for effective vibration isolation. From this result, a new type of high damping force engine mount is proposed and the governing equation of Bingham plastic behavior of MR fluid in flow path is mathematically derived under cylindrical coordinates. Finally, parametric design optimization featuring finite element is performed using ANSYS software to get the required damping force in MR mount system which can be used to reduce engine vibration. Damping force of the MR mount is then determined as an objective function in this analysis based on ANSYS. Furthermore, Magnetic analysis is then applied in this process.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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