An algorithm for modeling the filling of metal into a mold and solidification has been developed. This algorithm uses the implicit VOF method for a filling and a general implicit source-based method for solidification. The model for simultaneous filling and solidification is applied to the two-dimensional filling and solidification of a square cavity. The effects of the wall temperature and gate position on the solidification are examined. The mixed natural convection flow and residual flow resulting from the completion of a filling are included in this study to investigate the coupled effects of the filling and natural convection on solidification. Two different filling configurations (assisting flow and opposite flow due to the gate position) are analysed to study the effects of residual flow on solidification. The results clearly show the necessity to carry out a coupled filling and solidification analysis including the effect of natural convection.
Flow with moving free surfaces is analyzed with an the Eulerian coordinate system. This study proposes a semi-implicit filling algorithm using VOF in which the PLIC (Piecewise Linear Interface Calculation) -type interface reconstruction method and the donor-acceptor-type front advancing scheme are adopted. Also, a new scheme using extrapolation of the stream function is proposed to find the velocity of the node that newly enters the computational domain. The effect of wall boundary conditions on the flow field and temperature field is examined by numerically solving a two-dimensional casting process.
A numerical dynamic simulation is necessary to investigate the capacity of the HDD. The slider surface become more and more complicated to make the magnetized area smaller and readback signal stronger. So a numerical dynamic simulation must be preceded to develop a new slider in HDD. The dynamic simulations of air-lubricated slider bearing have been peformed using FIFD(Factored Implicit Finite Difference) method. The governing equation, Reynolds equation Is modified with Fukui and Kaneko model(FK model) which includes the first and the second-order slip. The equations of motion for the slider bearing are solved simultaneously with the modified Reynolds equation for the case of three degrees of freedom. The slider transient response for disk step bump and slider impulse force is given for various case and for iteration algorithm and new algorithm.
본 논문에서는 이상유체모델에서의 비선형 자유표면파의 발생, 전파 및 상호간섭에 대한 비정상 문제의 수치해법을 개발하였다. 본 수치해법은 매 시간 스텝에서 비선형 축차해법을 이용한 음함수적(implicit)방법이다. 속도장함수를 구하기 위하여 경계접합좌표계를 도입한 유한차분법을 이용하였다. 본 수치해법의 유효성과 효율성의 검증을 위하여 타원형 유체의 변형과 바닥의 일부분이 올라옴으로서 발생하는 자유표면파의 생성에 대한 두 가지 계산결과를 보여준다.
A first-order moment method (FORM) reliability analysis is commonly used for structural stability analysis. It requires the values and partial derivatives of the performance to function with respect to the random variables for the design. These calculations can be cumbersome when the performance functions are implicit. A Gaussian process (GP)-based response surface is adopted in this study to approximate the limit state function. By using a trained GP model, a large number of values and partial derivatives of the performance functions can be obtained for conventional reliability analysis with a FORM, thereby reducing the number of stability analysis calculations. This dynamic renewed knowledge source can provide great assistance in improving the predictive capacity of GP during the iterative process, particularly from the view of machine learning. An iterative algorithm is therefore proposed to improve the precision of GP approximation around the design point by constantly adding new design points to the initial training set. Examples are provided to illustrate the GP-based response surface for both structural and non-structural reliability analyses. The results show that the proposed approach is applicable to structural reliability analyses that involve implicit performance functions and structural response evaluations that entail time-consuming finite element analyses.
In structural reliability analysis, the response surface method is widely adopted because of its numerical efficiency. It should be understood that the response function must approximate the actual limit state function accurately in the main region influencing failure probability where it is evaluated. However, the size of main region influencing failure probability was not defined clearly in current response surface methods. In this study, the concept of sub-region of interest is constructed, and an improved response surface method is proposed based on the sub-region of interest. The sub-region of interest can clearly define the size of main region influencing failure probability, so that the accuracy of the evaluation of failure probability is increased. Some examples are introduced to demonstrate the efficiency and the accuracy of the proposed method for both numerical and implicit limit state functions.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제32권8호
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pp.1215-1220
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2008
To obtain the shape of the free surface more accurately, computations are carried out by a finite volume method using unstructured meshes and an interface capturing method. Free-surface flow, which is very important in the fields of ship and marine engineering, is numerically simulated for flows of both water and air. Control volumes are used with an arbitrary number of faces and allows a local mesh refinement. The integration is of second order, with a midpoint rule integration and linear interpolation. The method is fully implicit and uses quadratic interpolation. The solution method of pressure-correction type solves sequentially equations of momentum, continuity, conservation, and two-equations turbulence model. Comparison are quantitatively made between the computation and experiment in order to confirm the solution method.
For the conventional computational methods for structural reliability analysis, the common limitations are long computational time, large number of iteration and low accuracy. Thus, a new novel method for structural reliability analysis has been proposed in this paper based on response surface method incorporated with an improved genetic algorithm. The genetic algorithm is first improved from the conventional genetic algorithm. Then, it is used to produce the response surface and the structural reliability is finally computed using the proposed method. The proposed method can be used to compute structural reliability easily whether the limit state function is explicit or implicit. It has been verified by two practical engineering cases that the algorithm is simple, robust, high accuracy and fast computation.
KIM, HYUNDONG;LEE, CHAEYOUNG;LEE, JAEHYUN;KIM, JAEYEON;YU, TAEYOUNG;CHUNG, GENE;KIM, JUNSEOK
Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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제23권1호
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pp.31-38
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2019
We present an explicit numerical algorithm for surface reconstruction from unorganized points using the Gaussian filter. We construct a surface from unorganized points and solve the modified heat equation coupled with a fidelity term which keeps the given points. We apply the operator splitting method. First, instead of solving the diffusion term, we use the Gaussian filter which has the effect of diffusion. Next, we solve the fidelity term by using the fully implicit scheme. To investigate the proposed algorithm, we perform computational experiments and observe good results.
FLIP 기반의 유체 시뮬레이션은 품질에 대비 높은 효율을 자랑하기 때문에 Visual Effect(VFX)산업에 널리 사용되고 있다. FLIP 기술에서는 바다와 같은 대규모의 물을 시뮬레이션 할 때 시각적으로 중요하지 않은 물의 안쪽까지도 파티클을 할당해야 하기 때문에 보이는 파티클보다 보이지 않는 파티클의 개수가 훨씬 많은 경우에는 시뮬레이션 작업의 효율성이 떨어진다. 본 논문에서는 이러한 단점을 보완하기 위하여 레벨셋 (Level Set)과 Fluid Implicit Particle(FLIP) 기반의 유체 시뮬레이션 기법을 혼합(hybrid)한 효율적인 유체 시뮬레이션 기법을 제안한다. 파티클들을 물의 안쪽 표면 근처의 얇은 층에만 배치함으로써 사용되는 파티클의 갯수를 줄여서 결과적으로 시뮬레이션의 효율성을 크게 높일 수 있었다. 또한 [1]의 표면 재구성 기법과 moving least squares(MLS) [2] 기법을 결합한 새로운 유체 표면 재구성 기법을 적용하여 FLIP을 통해 격자(Grid) 기반 시뮬레이션에서 발생하는 수치적 소실을 줄이고 동시에 유체의 부드러운 표면을 유지할 수 있다. 본 논문의 혼합 시뮬레이션 기술은 높은 품질의 유체 시뮬레이션을 효율적으로 수행하여 다양한 규모의 유체를 표현할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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