In this paper, the wave propagation in generalized thermo elastic plate immersed in fluid is studied based on the Lord-Shulman (LS) and Green-Lindsay (GL) generalized two dimensional theory of thermo elasticity. Two displacement potential functions are introduced to uncouple the equations of motion. The frequency equations that include the interaction between the plate and fluid are obtained by the perfect-slip boundary conditions using the Bessel function solutions. The numerical calculations are carried out for the material Zinc and the computed non-dimensional frequency, phase velocity and attenuation coefficient are plotted as the dispersion curves for the plate with thermally insulated and isothermal boundaries. The wave characteristics are found to be more stable and realistic in the presence of thermal relaxation times and the fluid interaction.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.60
no.1
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pp.20-30
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2023
In this paper, the Energy Flow Finite Element Analysis (EFFEA) was performed to predict the acoustic and vibrational responses of complicated plate structures considering improved Fluid-Structure Interaction (FSI). For this, a new power transfer relationship was derived at the area junction where two different fluids are in contact on both sides of the plate. In order to increase the reliability of EFFEA of complicated plate structures immersed in a high-density fluid, the corrected flexural wavenumber and group velocity considering fluid-loading effect were derived. As the specific acoustic impedance of the fluid in contact with the plate increases, the flexural wavenumber of the plate increases. As a result, the flexural group velocity is reduced, and the spatial damping effect of the flexural energy density is increased. Additionally, for the EFFEA of arbitary-shaped built-up structures, the energy flow finite element formulation for the acoustic tetrahedral element was newly performed. Finally, for validation of the derived theory and developed software, numerical applications of complicated plate structures submerged in seawater or air were successfully performed.
In this paper, the wave propagation in a generalized thermo elastic plate embedded in an elastic medium (Winkler model) is studied based on the Lord-Schulman (LS) and Green-Lindsay (GL) generalized two dimensional theory of thermo elasticity. Two displacement potential functions are introduced to uncouple the equations of motion. The frequency equations that include the interaction between the plate and foundation are obtained by the traction free boundary conditions using the Bessel function solutions. The numerical calculations are carried out for the material Zinc and the computed non-dimensional frequency and attenuation coefficient are plotted as the dispersion curves for the plate with thermally insulated and isothermal boundaries. The wave characteristics are found to be more stable and realistic in the presence of thermal relaxation times and the foundation parameter. A comparison of the results for the case with no thermal effects shows well agreement with those by the membrane theory.
Khabakhpasheva, Tatyana;Chen, Yang;Korobkin, Alexander;Maki, Kevin
Journal of Advanced Research in Ocean Engineering
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v.4
no.4
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pp.146-162
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2018
The unsteady problem of a rigid body impact onto a floating plate is studied. Both the plate and the water are at rest before impact. The plate motion is caused by the impact force transmitted to the plate through an elastic layer with viscous damping on the top of the plate. The hydrodynamic force is calculated by using the second-order model of plate impact by Iafrati and Korobkin (2011). The present study is concerned with the deceleration experienced by a rigid body during its collision with a floating object. The problem is studied also by a fully-nonlinear computational-fluid-dynamics method. The elastic layer is treated with a moving body-fitted grid, the impacting body with an immersed boundary method, and a discrete-element method is used for the contact-force model. The presence of the elastic layer between the impacting bod- ies may lead to multiple bouncing of them, if the bodies are relatively light, before their interaction is settled and they continue to penetrate together into the water. The present study is motivated by ship slamming in icy waters, and by the effect of ice conditions on conventional free-fall lifeboats.
A theoretical study is presented for the prediction of the scattering of obliquely incident plane acoustic wave by transversely isotropic cylindrical shells immersed in water. In dorder to illustrate the vailidity of the theory backscattering form functions are compared with the existing results for degenerated problems: the catterings by isotropic shell and transversely isotropic solid cylinder. The unidirectional fiber reinforced boron-aluminum composites are selected as a model of transversely isotropic materials having potential applications in practice. From the resonant scattering analysis of the partial backscattering form functions, the dispersion curves for fluid-borne Stoneley wave, guided wave along the shell, and the lowest three Lamb type waves can be found. The Lamb type dispersions are compared with those of the flat plate. The variation of anisotropy significantly affects the properties of circumferential waves. From these results, it can be possible to identify parametrically the material properties of anisotropic cylindrical targets.
Horseshoe vortices are formed at the junction of an object immersed in fluid-flow and endwall plate as a result of three-dimensional boundary layer separation. This study shows preliminary results of the kinematics of such horseshoe vortices around a circular cylinder with a cavity (slot) placed upstream to disturb the primary separation line. Through the cavity, no mass flow addition (blowing) or reduction (suction) is applied. The upstream cavity weakens the adverse pressure gradient before the cavity. With the upstream cavity, a single vortex is found to form immediately upstream of the cylinder whereas a typical two vortex system is observed in the absence of the cavity. Furthermore, the strength of the single vortex tends to be reduced, resulting from the interaction with the separated flow convecting directly towards the leading edge of the cylinder.
experimental and computational studies ore carried out to investigate the natural convection of the single phase flow in a tank with a heated horizontal plate facing downward. This is a simplified model for investigations of the influence of a core melt at the bottom of a reactor vessel on the thermal hydraulic behavior in a oater filled cavity surrounding the vessel. In this case the vessel is simulated by a hexahedron insulated box with a heated plate Horizontally mounted at the bottom of the box. The box with the heated plate is installed in a water filled hexahedron tank. Coolers are immersed in the U-type water volume between the box and the tank. Although the multicomponent flows exist more probably below the heated plate in reality, present study concentrates on the single phase flow in a first step prior to investigating the complicated multicomponent thermal hydraulic phenomena. In the present study, in order to get a better understanding for the natural convection characteristics below the heated plate, the velocity and temperature are measured by LDA(Laser Doppler Anemometry) and thermocouples, respectively. And How fields are visualized by taking pictures of the How region with suspended particles. The results show the occurrence of a very effective circulation of the fluid in the whole How area as the heater and coolers are put into operation. In the remote region below the heated plate the new is nearly stagnant, and a remarkable temperature stratification can be observed with very thin thermal boundary. Analytical predictions using the FLUTAN code show a reasonable matching of the measured velocity fields.
The optimization for the water bath design and the skimmer installation are conducted to separate floated-sludge from the waste water in a water bath of a painting booth. VOF(volume of fluid) model is used to analyze the flow pattern of sludge-water-air mixture in a water bath. From the results of numerical analysis, the design criteria of the skimmer, the separation plate and the sludge inlet port of a water bath are obtained for effective sludge separation from water in bath. Furthermore, the installation condition of the skimmer immersed in water is optimized to minimize entrained air and pressure loss.
This work was to apply the microwave energy to HTST pasteurization of milk in order to prevent undesirable quality changes due to the fouling and overheating on the surface of heat exchanger. A continuous tubulartype microwave pasteurization system was designed using a domestic microwave oven(800w and 2,450MHz). Raw milk was HTST pasteurized$(at\;72^{circ}C\;for\;15\;sec)$ by three methods; by heating in a stainless steel tube immersed in a hot water bath(MP0), by heating in a microwave cavity to a desired temperature and then holding in a hot water bath(MP1) and by both heating and holding in a microwave cavity(MP2). The microbial quality based on the total plate count and Psychotrophic bacterial count was in the order MP0, MP2 and MP1 ; however, the quality difference was not significant(p<0.05) when the initial microbial numbers were involved in the statistical analysis. In addition, the three samples pasteurized by different methods showed the similar microbial quality based on the coliform count and phosphatase activity. The similar microbial quality of the three samples supports the potential use of microwave energy for the pasteurization of milk and other fluid food products.
This work was to determine the microbial and physico-chemical changes of HTST-pasteurized soymilk using microwave energy. Soymilk was HTST pasteurized$(at\;90^{\circ}C\;for\;20\;sec)$ by three methods: by heating in a stainless steel tube immersed in a hot water bath(MP0), by heating in a microwave cavity to a defiled temperature and then holding in a hot water bath(MP1), and by both heating and holding in a microwave cavity(MP2). The microbial quality based on the total plate count was in the order of MP0, MP2 and MP1. The three samples pasteurized by different methods showed the similar microbial quality with respect to the coliform count, psychrotrophic bacterial count and phosphatase activity. The destruction of trypsin inhibitor was in the order of MP0, MP1 and MP2. There were no significant differences in pH, titratable acidity, viscosity and vitamin $B_2$ content before and after pasteurization and among the different pasteurization methods. The similar or higher quality retention of the MP1 or MP2 supports the possibility of using microwave energy for the HTST pasteurization of soymilk and other fluid food products.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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