Thermocapillary convection in an open cylindrical annulus heated from the inside wall is investigated by two-dimensional numerical simulations. The deformable free surface is obtained as a solution of the coupled transport equations at fixed Prandtl and aspect ratio. Only steady convection can be realized in this axisymmetric computations with either non-deformable or deformable surfaces. Dynamic free-surface deformations do not induce transitions to oscillatory convection even at large Reynolds numbers. Free surfaces are convex near the cold wall due to the stagnation point, and concave near the hot wall. Free surface deformation increases with increasing Ca at a fixed Re. Two peaks appear at the free surface with low Re, while additional ripples, four peaks, occur at larger Re. Thermocapillary convection in the open annulus interior is insensitive to variations in Ca.
This paper proposes a non-self-intersecting multiresolution deformable model to extract and reconstruct three-dimensional boundaries of objects from volumetric data. Deformable models offer an attractive method for extracting and reconstructing the boundary surfaces. However, convensional deformable models have three limitations- sensitivity to model initialization, difficulties in dealing with severe object concavities, and model self-intersections. We address the initialization problem by multiresolution model representation, which progressively refines the deformable model based on multiresolution volumetric data in order to extract the boundaries of the objects in a coarse-to-fine fashion. The concavity problem is addressed by mesh size regularization, which matches its size to the unit voxel of the volumetric data. We solve the model self-intersection problem by including a non-self-intersecting force among the customary internal and external forces in the physics-based formulation. This paper presents results of applying our new deformable model to extracting a sphere surface with concavities from a computer-generated volume data and a brain cortical surface from a MR volume data.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.11
no.6
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pp.3121-3142
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2017
We present a method for 3D shape reconstruction of inextensible deformable surfaces from a single image. The key of our approach is to represent the surface as a 3D triangulated mesh and formulate the reconstruction problem as a sequence of Linear Programming (LP) problems. The LP problem consists of data constraints which are 3D-to-2D keypoint correspondences and shape constraints which are designed to retain original lengths of mesh edges. We use a closed-form method to generate an initial structure, then refine this structure by solving the LP problem iteratively. Compared with previous methods, ours neither involves smoothness constraints nor temporal consistency, which enables us to recover shapes of surfaces with various deformations from a single image. The robustness and accuracy of our approach are evaluated quantitatively on synthetic data and qualitatively on real data.
The stability of flows induced by a surface acoustic wave (SAW) propagating along the deformable walls in a confined parallel-plane microchannel or slab in the laminar flow regime is investigated. The governing equation which was derived by considering the nonlinear coupling between the deformable or waving interface and viscous fluids is linearized and then the problem is solved by a verified code based on the spectral method together with the associated interface and boundary conditions. The value of the critical Reynolds number was found to be near 1439 which is much smaller than the rigid-wall case: 5772 for conventional pressure-driven flows.
This paper proposes a semiautomatic vertebra segmentation method that overcomes limitations of both manual segmentation requiring tedious user interactions and fully automatic segmentation that is sensitive to initial conditions. The proposed method extracts fence surfaces between vertebrae, and segments a vertebra using fence-limited region growing. A fence surface is generated by a deformable model utilizing valley information in a valley emphasized Gaussian image. Fence-limited region growing segments a vertebra using gray value homogeneity and fence surfaces acting as barriers. The proposed method has been applied to ten patient data sets, and produced promising results accurately and efficiently with minimal user interaction.
In this paper, we propose a 2D-FE model in single impact with combined physical factors to obtain a unique residual stress by shot peening. Applied physical parameters include elastic-plastic deformation of shot ball, material damping coefficients, strain rate, dynamic friction coefficients. Single impact FE model consists of 2D axisymmetric elements. The FE model with combined factors showed converged and unique distributions of surface stress, maximum compressive residual stress and deformation depth. Further, in contrast to the FE models with rigid shot and elastic deformable shot, FE model with plastic deformable shot produces residual stresses very close to experimental solutions by X-ray diffraction. We therefore validated the 2D FE model with combined peeing factors and plastic deformable shot. This FE model will be a base of the 3D FE model for residual stresses by multi-impact shot peening.
Adaptive optics (AO) has been applied in various fields including astronomy, ophthalmology and high power laser systems. An adaptive optics system for a high power laser is not significantly different from other AO systems in the point of configuration except that high energy absorbed by the deformable mirror distorts the deformable mirror surface and so degrades system performance. Currently we are researching a bimorph deformable mirror for beam cleaning of a high power class laser. The bimorph mirror was considered to have 99% reflective coating and 1% absorption. So this paper first presents the temperature profiles and corresponding thermal distortions of the bimorph mirror faceplate when the mirror is under a high power lasing for 10 seconds. The analysis was accomplished by the use of finite difference and finite element computer programs to generate the element arrays, calculate the temperature profiles, and determine the structural deformations. Then this paper proposes an 'embedded wafer' type water-cooling system with derived cooling parameters.
Thermocapillary convection is a surface tension driven flow due to a temperature gradient along an interface. It occurs during a crystal-growth process and therefore understanding the convection is important to material processing in microgravity. Although modelling of the float-zone crystal-growth process has been of interest for a few decades, most studies of liquid bridges assumed non-deformable flat surfaces. In reality, the surface profile, g(t,z), is unknown and should be obtained as a solution to the coupled transport equations along with the surface force balance. Here we report on a numerical study of axisymmetric thermocapillary convection in liquid bridges with deformable surfaces. The interface is determined as part of the complete solution. The influence of the capillary number (Ca), Reynolds number (Re), Prandtl number (Pr) and aspect ratio(Ar) on the dynamics is explored.
An abdominal aortic aneurysm occurs most commonly in older individuals (between 65 and 75), and more in men and smokers. The most important complication of an abdominal aortic aneurysm is rupture, which is most often a fatal event. An abdominal aortic aneurysm weakens the walls of the blood vessel, leaving it vulnerable to bursting open, or rupturing, and spilling large amounts of blood into the abdominal cavity. surface modeling is very useful to surgery for quantitative analysis of abdominal aortic aneurysm. the 3D representation and surface modeling an abdominal aortic aneurysm structure taken from Multi Detector Computed Tomography. The construction of the 3D model is generally carried out by staking the contours obtained from 2D segmentation of each CT slice, so the quality of the 3D model strongly defends on the precision of segmentation process. In this work we present deformable model algorithm. deformable model is an energy-minimizing spline guided by external constraint force. External force which we call Gradient Vector Flow, is computed as a diffusion of a gradient vectors of gray level or binary edge map derived from the image. Finally, we have used snakes successfully for abdominal aortic aneurysm segmentation the performance of snake was visually and quantitatively validated by experts.
In the earth telescope for space observation, the adaptive optical (AO) system that immediately compensates atmospheric turbulence is helpful to get high-resolution images. An adaptive optics for earth telescopes is very attractive, since the Earth telescopes can be made at lower costs and have larger optical apertures than space telescopes. Generally. in order to remove the wavefront error produced by atmospheric turbulence, a deformable mirror, whose surface shape changes in a controllable way in response to a drive signal, is used. The characteristics and patterns of actuators are very important for the effective control of a deformable mirror. The mirror surface shape deformed by one actuator is defined as an influence function and the deformable mirror can be effectively modeled and designed using this influence function. In this paper. by simplifying the actual influence function obtained by FEM analyses into the Gaussian function and introducing the coupling coefficient between actuators, the influence function is constructed. The proper coupling coefficient of the target system can be obtained by performance analyses of a deformable mirror for various coupling coefficients. Using the constructed influence function, the deformable mirror with equally spaced triangular and square actuator patterns is analyzed for various spacings and an effective actuator pattern is proposed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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