The mathematical adjoint solution of the Analytic Function Expansion (AFEN) method is found by solving the transposed matrix equation of AFEN nodal equation with only minor modification to the forward solution code AFEN. The perturbation calculations are then performed to estimate the change of reactivity by using the mathematical adjoint The adjoint calculational scheme in this study does not require the knowledge of the physical adjoint or the eigenvalue of the forward equation. Using the adjoint solutions, the exact and first-order perturbation calculations are peformed for the well-known benchmark problems (i.e., IAEA-2D benchmark problem and EPRI-9R benchmark problem). The results show that the mathematical adjoint flux calculated in the code is the correct adjoint solution of the AFEN method.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.13
no.1
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pp.119-127
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1999
In this paper, a robust direct adaptive contrdler is presented in a linear time-invariant. Continuous systems with unmodeded dynamics and bounded disturbance using a rmdified control law and the adaptive law to Compensate for the drawback of ${\sigma}$-modification algorithm. The proposed algorithm is awlied to a plant with unrmdeled dynamics represented as a singular perturbation. Boundness of all signals in overall system is guaranteed with mathematical analysis. simulation results are presented the effectiveness foc the first-order plant even in the presence of unmodelled dynamics or bounded disturbance simulatneousIy.eousIy.
In this research, the dynamic stability and nonlinear vibration behavior of a smart rotating sandwich cylindrical shell is studied. The core of the structure is a functionally graded material (FGM) which is integrated by functionally graded piezoelectric material (FGPM) layers subjected to electric field. The piezoelectric layers at the inner and outer surfaces used as actuator and sensor, respectively. By applying the energy method and Hamilton's principle, the governing equations of sandwich cylindrical shell derived based on first-order shear deformation theory (FSDT). The Galerkin method is used to discriminate the motion equations and the equations are converted to the form of the ordinary differential equations in terms of time. The perturbation method is employed to find the relation between nonlinear frequency and the amplitude of vibration. The main objective of this research is to determine the nonlinear frequencies and nonlinear vibration control by using sensor and actuator layers. The effects of geometrical parameters, power law index of core, sensor and actuator layers, angular velocity and scale transformation parameter on nonlinear frequency-amplitude response diagram and dynamic stability of sandwich cylindrical shell are investigated. The results of this research can be used to design and vibration control of rotating systems in various industries such as aircraft, biomechanics and automobile manufacturing.
In the current paper, the nonlinear resonance response of functionally graded graphene platelet reinforced (FG-GPLRC) beams by considering different boundary conditions is investigated using the Euler-Bernoulli beam theory. Four different graphene platelets (GPLs) distributions including UD and FG-O, FG-X, and FG-A are considered and the effective material parameters are calculated by Halpin-Tsai model. The nonlinear vibration equations are derived by Euler-Lagrange principle. Then the perturbation method is used to discretize the motion equations, and the loadings and displacement are all expanded, so as to obtain the first to third order perturbation equations, and then the asymptotic solution of the equations can be obtained. Then the nonlinear amplitude-frequency response is obtained with the help of the modified Lindstedt-Poincare method (Chen and Cheung 1996). Finally, the influences of the distribution types of GPLs, total GPLs layers, GPLs weight fraction, elastic foundations and boundary conditions on the resonance problems are comprehensively studied. Results show that the distribution types of GPLs, total GPLs layers, GPLs weight fraction, elastic foundations and boundary conditions have a significant effect on the nonlinear resonance response of FG-GPLRC beams.
Ha, Tae-Woong;Lee, Yong-Bok;Kim, Seung-Jong;Kim, Chang-Ho
The KSFM Journal of Fluid Machinery
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v.7
no.6
s.27
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pp.45-54
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2004
Governing equations and numerical solution methods are derived for the analysis of a combination-type-staggered-labyrinth seal used in high performance steam turbines. A bulk flow is assumed for each combination-type-staggered-labyrinth cavity. Axial flow through a throttling labyrinth strip is determined by Neumann's leakage equation and circumferential flow is assumed to be completely turbulent in the labyrinth cavity. Moody's wall-friction-factor formula is used for the calculation of wall shear stresses. For the reaction force developed by the seal, linearized zeroth-order and first-order perturbation equations are developed for small motion near the centered position. Integration of the resultant first-order pressure distribution along and around the seal defines the rotordynamic coefficients of the combination-type-staggered-labyrinth seal. Theoretical results of leakage and rotordynamic characteristics for the IP4-stage seal of USC (ultra super critical) steam turbine are shown with the effect of sump pressure, the number of throttling labyrinth strip, and rotor speed.
Mustafa Oguz Nalbant;Suleyman Murat Bagdatli;Ayla Tekin
Advances in nano research
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v.15
no.3
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pp.215-224
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2023
Nonlinearity plays an important role in control systems and the application of design. For this reason, in addition to linear vibrations, nonlinear vibrations of the stepped nanobeam are also discussed in this manuscript. This study investigated the vibrations of stepped nanobeams according to Eringen's nonlocal elasticity theory. Eringen's nonlocal elasticity theory was used to capture the nanoscale effect. The nanoscale stepped Euler Bernoulli beam is considered. The equations of motion representing the motion of the beam are found by Hamilton's principle. The equations were subjected to nondimensionalization to make them independent of the dimensions and physical structure of the material. The equations of motion were found using the multi-time scale method, which is one of the approximate solution methods, perturbation methods. The first section of the series obtained from the perturbation solution represents a linear problem. The linear problem's natural frequencies are found for the simple-simple boundary condition. The second-order part of the perturbation solution is the nonlinear terms and is used as corrections to the linear problem. The system's amplitude and phase modulation equations are found in the results part of the problem. Nonlinear frequency-amplitude, and external frequency-amplitude relationships are discussed. The location of the step, the radius ratios of the steps, and the changes of the small-scale parameter of the theory were investigated and their effects on nonlinear vibrations under simple-simple boundary conditions were observed by making comparisons. The results are presented via tables and graphs. The current beam model can assist in designing and fabricating integrated such as nano-sensors and nano-actuators.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.28
no.3
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pp.318-324
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2004
The stability of a simply supported straight pipe is investigated. The time dependent flow is assumed to vary harmonically about a constant mean velocity. Stability conditions and dynamic reponses of a governing equation are conducted by use of multiple scale mettled. Parametric resonances and combination resonances are investigated. Stability boundaries are analytically determined. The resulted stability conditions show that instabilities exist when the frequency of flow fluctuation is close to two times the natural frequency or to the sum of any two natural frequencies. In case that the fluctuated flow frequency is close to zero or to the difference of two natural frequencies, however, instabilities are not found up to the first order of perturbation. Stability charts are numerically Presented fir the first two vibration modes.
Bhatta, Dambaru;Riahi, Daniel N.;Muddamallappa, Mallikarjunaiah S.
Journal of applied mathematics & informatics
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v.30
no.3_4
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pp.499-510
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2012
Here we consider the inertial effect in a horizontal mushy layer during solidification of a binary alloy. Using perturbation technique, we obtain two systems, one of zero order and the other of first order. We consider a mushy layer with an impermeable mush-liquid interface and of constant permeability. The analysis reveals that the effect of inertial parameter is stabilizing in the sense that the critical Rayleigh number at the onset of motion increases by the inertial effect.
In this paper, a non-asymptotic method is presented for solving singularly perturbed delay differential equations whose solution exhibits a boundary layer behavior. The second order singularly perturbed delay differential equation is replaced by an asymptotically equivalent first order neutral type delay differential equation. Then, Simpson's integration formula and linear interpolation are employed to get three term recurrence relation which is solved easily by Discrete Invariant Imbedding Algorithm. Some numerical examples are given to validate the computational efficiency of the proposed numerical scheme for various values of the delay and perturbation parameters.
The leakage and rotordynamic coefficients of see-through type gas labyrinth seals are determined using a two-control-volume-model analysis with Moody's wall-friction-factor formula which is defined with a large range of Reynolds number and relative roughness. Jet flow theory are used for the calculation of the recirculation velocity in the cavity. For the reaction force from the labyrinth seal, linearized zeroth-order and the first-order perturbation equations are developed for small motion about a centered position. The leakage and rotordynamic coefficient results of the present analysis are compared with Scharrer's theoretical analysis using Blasius' wall-friction-factor formula and Pelletti's experimental results. The comparison shows that the present analysis using Moody's wall-friction-factor formula and Scharrer's theoretical analysis using Blasius' wall-friction-factor formula give the same results for a smooth seal surface and the range of Reynolds number less than $10^5$.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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