International Journal of Fluid Machinery and Systems
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v.6
no.2
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pp.87-93
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2013
In order to study the effect of the fluid-structure interaction (FSI) on the simulation results, the external characteristics and internal flow features of a diffuser pump were analyzed with a two-way flow solid coupling method. And the static and dynamic structure analysis of the blade was also caculated with the FEA method. The steady flow field is based on Reynolds Averaged N-S equations with standard $k-{\varepsilon}$ turbulent model, the unsteady flow field is based on the large eddy simulation, and the structure response is based on elastic transient structural dynamic equation. The results showed that the effect of FSI on the head prediction based on CFD really exists. At the same radius, the van mises stress on the nodes closed shroud and hub was larger than other nodes. A large deformation region existed near inlet side at the middle of blades. The strength of impeller satisfied the strength requirement with static stress analysis based on the fourth strength theory. The dynamic stress varied periodically with the impeller rotating. It was also found that the fundamental frequency of the dynamic stress is the rotating frequency and its harmonic frequency. The frequency of maximum stress amplitude at node 1626 was 7 times of the rotating frequency. The frequency of maximum stress amplitude at node 2328 was 14 times of the rotating frequency. No matter strength failure or fatigue failure, the root of blades near shroud is the key region to analyse.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2005.06a
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pp.1988-1991
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2005
A micro fluid actuator driven by electromagnetic force at MEMS(Micro Electro Mechanical System) level has been designed. The operation of the actuator was simulated in three steps. First, fluid flow analysis has been performed to determine the actuator load. With the load, dynamic behavior of the actuator structure has been analysed. Finally, fluid-structure interaction analysis has been performed to predict the performance of the actuator. To avoid excessive amount of computation, axisymmetric and plane strain 2-D models were used.
Haghighi, Mohammad Salkhordeh;Keikha, Reza;Heidari, Ali
Earthquakes and Structures
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v.15
no.4
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pp.361-367
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2018
In this paper, dynamic analysis of concrete pipe submerged in the fluid and conveying fluid is studied subjected to earthquake load. The structure is modeled by classical shell theory and the force induced by internal fluid is obtained by Navier-Stokes equation. Applying energy method and Hamilton's principle, the motion equations are derived. Based on Navier and Newmark methods, the dynamic deflection of the structure is calculated. The effects of different parameters such as mode number, thickness to radius ratios, length to radius ratios, internal and external fluid are discussed on the seismic response of the structure. The results show that considering internal and external fluid, the dynamic deflection increases.
we performed the underwater explosion analysis for the liquefied oxygen tank - a kind of fuel tank of a mid-size submarine, and tried to verify the structural safety for this structure. First, we reviewed the theory and application of underwater explosion analysis using Structure-Fluid Interaction technique and its finite element modeling scheme. Next, we modeled the explosive and sea water as fluid elements, the LOX tank as structural elements and the interface between two regions as ALE scheme. The effect on shock pressure and impulse of fluid mesh size and shape are also investigated. As the analysis result, the shock pressure due explosion propagated into the water region and hit the structure region. The plastic deformation and the equivalent stress highly appeared at the web frame and the shock mount of LOX structure, but these values were acceptable for design criteria.
An adaptive modeling and simulation technique is introduced for the effective and reliable fluid-structure interaction analysis using MSC/Dytran for large-scale complex pressurized liquid containment. The proposed method is composed of a series of the global rigid sloshing analysis and the locally detailed fluid-structure analysis. The critical time at which the system exhibits the severe liquid sloshing response is sought through the former analysis, while the fluid-structure interaction in the local region of interest at the critical time is analyzed by the latter analysis. Differing from the global coarse model, the local fine model considers not only the complex geometry and flexibility of structure but the effect of internal pressure. The locally detailed FSI problem is solved in terms of multi-material volume fractions and the flow and pressure fields obtained by the global analysis at the critical time are specified as the initial conditions. An in-house program for mapping the global analysis results onto the fine-scale local FSI model is developed. The validity and effectiveness of the proposed method are verified through an illustrative numerical experiment.
The authors performed the underwater explosion analysis for the liquified oxygen tank - a kind of fuel tank of a mid-size submarine, and tried to verify the structural safety for this structure. First, the authors reviewed the theory and application of underwater explosion analysis, using a Structure-Fluid Interaction technique and its finite element modeling scheme. Next, the authors modeled the explosive and sea water as fluid elements, the LOX tank as structural elements, and the interface between the two regions as the ALE scheme. The effect on shock pressure and impulse of fluid mesh size and shape are also investigated. Upon analysis, it was found that the shock pressure due to explosion propagated into the water region, and hit the structure region. The plastic deformation and the equivalent stress were apparent at the web frame and the shock mount of LOX structure, but these values were acceptable for the design criteria.
Keikha, Reza;Heidari, Ali;Hosseinabadi, Hamidreza;Haghighi, Mohammad Salkhordeh
Computers and Concrete
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v.22
no.2
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pp.161-166
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2018
This paper deals with the instability analysis of concrete pipes conveying viscous fluid-nanoparticle mixture. The fluid is mixed by $AL_2O_3$ nanoparticles where the effective material properties of fluid are obtained by mixture rule. The applied force by the internal fluid is calculated by Navier-Stokes equation. The structure is simulated by classical cylindrical shell theory and using energy method and Hamilton's principle, the motion equations are derived. Based on Navier method, the critical fluid velocity of the structure is calculated and the effects of different parameters such as fluid velocity, volume percent of nanoparticle in fluid and geometrical parameters of the pipe are considered. The results present that with increasing the volume percent of nanoparticle in fluid, the critical fluid velocity increase.
Three-dimensional Lagrangian fluid finite element is applied to seismic response analysis of an oil storage tank with a floating roof. The fluid element utilized in the present analysis is formulated based on the displacement finite element method considering only volumetric elasticity and its element stiffness matrix is derived by using one-point integration method in order to avoid volumetric locking. The method usually adds a rotational penalty stiffness to satisfy the irrotational condition for fluid motion and modifies element mass matrices through the projected mass method to suppress spurious hourglass-mode appeared in compensation for one-point integration. In the fluid element utilized in the present paper, a small hourglass stiffness is employed. The fluid and structure domains for the objective oil storage tank are modeled by eight-node solid elements and four-node shell elements, respectively, and the transient response of the floating roof structure or the free surface are evaluated by implicit direct time integration method. The results of seismic response analyses are compared with those by other method and the validation of the present analysis using three-dimensional Lagrangian fluid finite elements is shown.
In the present study a method of computing fluid-structure interaction is presented to simulate the deformation shape of an oil fence which is used to contain or to divert the split oil in sea water. The computation is performed by taking into account of the force and moment balance in each computational element of the oil fence. The forces and moments acting on each element of the structure is computed from the flow analysis, which in turn is used to predict deformed shape of the structure until the procedure converges. The flexibility of the oil fence was also considered in the analysis. It is shown from the present study that the predicted deformed shapes agree quite well with the available experiment data.
Kim, Dong-Hyun;Kim, Yu-Sung;Kim, Yo-Han;Kim, Dong-Man;Kim, Jong-Wook
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2009.04a
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pp.658-659
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2009
In this study, fluid-induced vibration (FIV) analyses have been conducted for tall building structure. In order to investigate the aeroelastic responses of tall building due to wind load, advanced computational analysis system based n computational fluid dynamics(CFD) and computational structural dynamics (CSD) has been developed. Fluid domains are modeled using the computational grid system with local grid deforming technique. A fully implicit time marching scheme based on the Newmark direct integration method is used for computing the coupled aeroelastic governing equations of tall structure for fluid-structure interaction (FSI) problems. Detailed aeroelastic responses and results are presented to show the physical phenomenon of the tall building.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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