This paper presents a unified framework to efficiently and realistically simulate surface and wave foams. The framework is designed to first project 3D water particles from an underlying water solver onto 2D screen space in order to reduce the computational complexity of determining where foam particles should be generated. Because foam effects are often created primarily in fast and complicated water flows, we analyze the acceleration and curvature values to identify the areas exhibiting such flow patterns. Foam particles are emitted from the identified areas in 3D space, and each foam particle is advected according to its type, which is classified on the basis of velocity, thereby capturing the essential characteristics of foam wave motions. We improve the realism of the resulting foam by classifying it into two types: surface foam and wave foam. Wave foam is characterized by the sharp wave patterns of torrential flow s, and surface foam is characterized by a cloudy foam shape even in water with reduced motion. Based on these features, we propose a technique to correct the velocity and position of a foam particle. In addition, we propose a kernel technique using the screen space density to efficiently reduce redundant foam particles, resulting in improved overall memory efficiency without loss of visual detail in terms of foam effects. Experiments convincingly demonstrate that the proposed approach is efficient and easy to use while delivering high-quality results.
A new bearing concept, the wave journal bearing, has been developed to improve the static and dynamic performance of a hydrodynamic journal bearing. This concept features a wave in bearing surface. Not only straight but also twisted wave journal bearings are investigated numerically. The performances of straight and twisted bearings are compared to a plain journal bearing over a wide range of eccentricity. The bearing load and stability characteristics are dependent on the geometric parameters such as the number of waves, the amplitude and the starting point of the wave relative to the applied load direction. The bearing performance is analyzed for various configurations and for both cases of smooth and wave member notation. The wave journal bearing, especially for the twisted one, offers better stability than the plain journal bearing under all eccentricity ratios and load orientation.
Numerical wave tank is a robust tool by which the nonlinear interactions between the body and the free-surface can be treated in time-domain. In this paper, a two-dimensional numerical wave tank based on the Spectral/Boundary-Element Method is developed, and applied successfully to the study of nonlinear wave diffraction around a submerged circular cylinder. Particularly, it is shown that the high-order wave components of significant wave height are developed in the lee-side of the cylinder and that these waves result in a negative drift force on the circular cylider.
A long wave induced by a Gaussian-shape submarine landslide is simulated by a 2D fully nonlinear numerical wave tank (NWT). The NWT is based on the boundary element method and the mixed Eulerian/Lagrangian approach. Using the NWT, physical characteristics of land-slide tsunami, including wave generation, propagation, particle kinematics, hydrodynamic pressure, run-up and depression, are simulated for the early stage of long wave generation and propagation. Various sliding mass heights are applied to the developed model for a systematic sensitivity analysis. In particular, the fully nonlinear NWT results are compared with linear results (exact body-boundary conditions with linear free-surface conditions) to identify the nonlinear effects in the respective cases.
The nondestructive internal quality evaluation of agricultural products has been strongly required from the needs for individual inspection. In recent, ultrasonic wave has been considered as a solution for this problem. It transmit well through most materials and can handle safely and easily. However, specially in a watermelon, it is known that general frequency band (higher than 20kHz) ultrasonic waves do not transmitted well due to severe attenuation. The objectives of this study were to find out the proper waveform and frequency of the ultrasonic waves that transmit well inside the watermelon, and to analyze the transmitted waveform in order to make clear the structure of wave propagation in watermelon. The result of several experiments showed that 2kHz shear wave was the most suitable for the detection of internal cavity in the watermelon. Also, it was found that the surface wave did not influence the directly transmitted bulk wave. These results could be a basis of application of ultrasonic wave on the evaluation of internal quality of the watermelon.
Cai, Guozhen;Luo, Min;Wei, Zhaoheng;Khayyer, Abbas
Ocean Systems Engineering
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v.12
no.3
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pp.285-300
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2022
This paper adopts the Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) open-source code SPHinXsys to study the solitary wave interaction with coastal structures. The convergence properties of the model in terms of particle size and smoothing length are tested based on the example of solitary wave propagation in a flat-bottom wave flume. After that, the solitary wave interactions with a suspended submerged flat plate and deck with girders are studied. The wave profile and velocity field near the surface of the structures, as well as the wave forces exerted onto the structures are analyzed.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.19
no.3
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pp.104-112
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2015
Non-contact surface wave transmission (SWT) measurements are used to evaluate the depth of a surface-breaking crack in concrete slabs. The author propose a measurement model that includes an appropriate configuration of the source and receivers, and a transmission function for the given configuration. A series of numerical simulations using a 3D finite element model is used to obtain the transmission function. Then, validity of a proposed model is verified through experimental studies. Two air-coupled sensors are used to measured surface waves across surface-breaking cracks with varying depths from 0mm to 100mm with intervals of 10mm in a concrete slab ($1500{\times}1500{\times}180mm^3$) in laboratory. As a result, the proposed method is demonstrated as to be effective for charactering the depth of a surface-breaking crack in concrete bridge deck with an average error of 10%. A discussion on practical applications of the proposed method is also included in this article.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.9
no.2
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pp.158-173
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1985
An experimental investigation has been made to study the interaction between and incident oblique shock wave and an unstabilized turbulent boundary layer on a solid surface downstream of a porous surface with air injection through the porous surface. The boundary layer upstream of the interaction is unstabilized by the injection and provokes a shock wave which eventually interacts with the unstabilized boundary layer after reflecting from the upper wall of the test section. Three cases having diferent upstream Mach numbers and different shock strengthes are studied. According to the level of the unstabilization, two cases are of attached boundary layers and the other one is of a separated boundary layer. The result shows that the reflected wavey system is composed of the compression wave, expansion wave fan, and recompression wave like the ordinary interaction while the separated boundary layer strengthens the reflected expansion waves. The interactions of the attached boundary layers show a similar tendency of the upstream wall pressure distribution as that of the ordinary interacton but the pressure rise rather decays in the downstream region. In case of the separated boundary layer, the wall pressure continues to rise in the downstream as opposed ot the former cases. This indicates that the interaction region spreads out widely adn the viscous effect of the separated boundary layer smoothens the abrupt pressure increase due to the shock inpingement.
Wave run-up is an important phenomenon that should be considered in ocean structure design. In this study, the wave run-up of a surface-piercing circular cylinder was calculated in the time domain using the three-dimensional linear and fully nonlinear numerical wave tank (NWT) techniques. The NWT was based on the boundary element method and the mixed Eulerian and Lagrangian method. Stokes second-order waves were applied to evaluate the effect of the nonlinear waves on wave run-up, and an artificial damping zone was adopted to reduce the amount of reflected and re-reflected waves from the sidewall of the NWT. Parametric studies were conducted to determine the effect of wavelength, wave steepness, and the draft of the cylinder on the wave run-up of the cylinder. The maximum wave run-up value occurred at 0°, which was in front of the cylinder, and the minimum value occurred near the circumferential angle of 135°. As the diffraction parameter increased, the wave run-up increased up to 1.7 times the wave height. Furthermore, the wave run-up was 4% higher than the linear wave when the wave steepness was 1/35. In particular, the crest height of the wave run-up increased by 8%.
Cho, Sung Oh;Joung, Inseok;Kim, Bitnarae;Jang, Hanna;Jang, Seonghyung;Hayashi, Koich;Nam, Myung Jin
Geophysics and Geophysical Exploration
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v.25
no.1
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pp.14-25
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2022
The passive surface wave method measures seismic signals from ambient noises or vibrations of natural phenomena without using an artificial source. Since passive sources are usually in lower frequencies than artificial ones being able to ensure the information on deeper geological structures, the passive surface wave method can investigate deeper geological structures. In the passive method, frequency dispersion curves are obtained after data acquisition, and the dispersion curves are analyzed by assuming 1D-layered earth, which is like the method of active surface wave survey. However, when computing dispersion curves, the passive method first obtains and analyzes coherence curves of received signals from a set of receivers based on spatial autocorrelation. In this review, we explain how passive surface wave methods measure signals, and make data processing and interpretation, before analyzing field application cases.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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