This paper presents some fundamental results on the dynamics of the periodic Karman wake behind a circular cylinder. The wake is treated like a dynamical system. External forcing is then introduced and its effect investigated. The main result obtained is the following. Perturbation of the wake, by controlled cylinder oscillations in the flow direction at a frequency equal to the Karman vortex shedding frequency, leads to instability of the Karman vortex structure. The resulting wake structure oscillates at half the original Karman vortex shedding frequency. For higher frequency excitation the primary pattern involves symmetry breaking of the initially shed symmetric vortex pairs. The Karman shedding phenomenon can be modeled by a nonlinear oscillator. The symmetrical flow perturbations resulting from the periodic cylinder excitation can also be similarly represented by a nonlinear oscillator. The oscillators represent two flow modes. By considering these two nonlinear oscillators, one having inline shedding symmetry and the other having the Karman wake spatio-temporal symmetry, the possible symmetries of subsequent flow perturbations resulting from the modal interaction are determined. A theoretical analysis based on symmetry (group) theory is presented. The analysis confirms the occurrence of a period-doubling instability, which is responsible for the frequency halving phenomenon observed in the experiments. Finally it is remarked that the present findings have important implications for vortex shedding control. Perturbations in the inflow direction introduce 'control' of the Karman wake by inducing a bifurcation which forces the transfer of energy to a lower frequency which is far from the original Karman frequency.
The reflood test data from the rod bundle heat transfer (RBHT) test facility showed that the grids in the upper portion of the rod bundle could become wet well before the arrival of the quench front and that the sizes of liquid droplets downstream of a wet grid could not be predicted by the droplet breakup models for a dry grid. To investigate the water droplet generation from a wet grid spacer, a viscous linear temporal instability model of the water sheet issuing from the trailing edge of the grid with the surrounding steam up-flow is developed in this study. The Orr-Sommerfeld equations along with appropriate boundary conditions for the flow are solved using Chebyshev series expansions and the Tau-Galerkin projection method. The effects of several physical parameters on the water sheet oscillation are studied by determining the variation of the temporal growth rate with the wavenumber. It is found that a larger relative steam velocity to water velocity has a tendency to destabilize the water sheet with increased dynamic pressure. On the other hand, a larger ratio of steam boundary layer to the half water sheet thickness has a stabilizing effect on the water sheet oscillation. Droplet diameters downstream of the spacer grid predicted by the present model are found to compare reasonably well with the data obtained at the RBHT test facility as well as with other data recently reported in the literature.
Non-monolithic concrete structural connections are commonly used both in new constructions and retrofitted structures where anchors are used for connections. Often, flaws are present in anchor system due to poor workmanship and deterioration; and methods available to check the quality of the composite system afterward are very limited. In case of presence of flaw, load transfer mechanism inside the anchor system is severely disturbed, and the load carrying capacity drops drastically. This raises the question of safety of the entire structural system. The present study proposes a wave propagation technique to assess the integrity of the anchor system. A chemical anchor (embedded in concrete) composite system comprising of three materials viz., steel (anchor), polymer (adhesive) and concrete (base) is considered for carrying out the wave propagation studies. Piezoelectric transducers (PZTs) affixed to the anchor head is used for actuation and the PZTs affixed to the surrounding concrete surface of the concrete-anchor system are used for sensing the propagated wave through the anchor interface to concrete. Experimentally validated finite element model is used to investigate three types of composite chemical anchor systems. Studies on the influence of geometry, material properties of the medium and their distribution, and the flaw types on the wave signals are carried out. Temporal energy of through time domain differentiation is found as a promising technique for identifying the flaws in the multi-layered composite system. The present study shows a unique procedure for monitoring of inaccessible but crucial locations of structures by using wave signals without baseline information.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.16
no.7
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pp.2345-2358
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2022
This paper presents a method to generate stained-glass animation from video inputs. The method initially segments an input video volume into several regions considered as fragments of glass by mean-shift segmentation. However, the segmentation predominantly results in over-segmentation, causing several tiny segments in a highly textured area. In practice, assembling significantly tiny or large glass fragments is avoided to ensure architectural stability in stained glass manufacturing. Therefore, we use low-frequency components in the segmentation to prevent over-segmentation and subdivide segmented regions that are oversized. The subdividing must be coherent between adjacent frames to prevent temporal artefacts, such as flickering and the shower door effect. To temporally subdivide regions coherently, we obtain a panoramic image from the segmented regions in input frames, subdivide it using a weighted Voronoi diagram, and thereafter project the subdivided regions onto the input frames. To render stained glass fragment for each coherent region, we determine the optimal match glass fragment for the region from a dataset consisting of real stained-glass fragment images and transfer its color and texture to the region. Finally, applying lead came at the boundary of the regions in each frame yields temporally coherent stained-glass animation.
The purpose of this study is to propose a transit accessibility analysis method based on temporal variability of travel time. In this study, transit accessibility was defined in three levels (in transit route, spot and region unit) to present findings from different spatial scopes. Recently, Jeju special self-governing province reorganized bus system of the island. To compare transit accessibility before and after transit policy implementation, the reorganized bus system of Jeju special self-governing province was selected as a case study. This study used General Transit Feed Specification (GTFS) data format as storage public transit information, and calculated travel time using ArcGIS GTFS networks analysis tools. In the analysis of individual transit route level, we found the 3 types of accessibility changes which is increments, no significant changes and reductions and these results come from transit route change (number of transfer, distance change) rather than changes of vehicle interval. We found increases of inflow and outflow speed in most target spots and overall transit accessibility has been substantially improved in Jeju island. This study implies that accounting for temporal variability of travel time in accessibility analysis can result in more useful and sophisticated accessibility information in decision-making processes.
Gas flux across the air-sea interface is often determined by the product of gas transfer velocity k) and the difference of concentrations in water and air. k is primarily controlled by wind stress on the air-sea interface, thus all parameterizations ofk involve wind speed, a rough indicator of wind stress, as one of the independent variables. We attempted to explore the spatial and temporal variations of k in the East (Japan) Sea using a database from Naet al. (1992). Three different parameterizations were employed: those of Liss and Merlivat (1986), Wanninkhof(1992), and Wanninkhofand McGillis (1999). The strong non-linear dependence of k on wind speed in all parameterizations leads us to examine the effect of time resolution, in which the binned wind speeds are averaged, on the estimation ofk. Two time resolutions of 12 hours (short-term) and one month (long-term) were chosen. The mean wind speeds were fed into the given parameterizations, resulting in six different transfer velocities of $CO_2$ ranging from 12 to 32 cm/h. In addition to the threefold difference depending on the choice of parameterization, the long-term average of wind speed results in a value ofk up to 20% higher than the short-term (12 hours) average of wind speed due to the non-Rayleigh wind distribution in the East (Japan) Sea. While it is not known which parameterization is more reliable, this study proposes that the time-averaged wind speed should not be used in areas where non-Ralyleigh wind distribution prevails such as the East (Japan) Sea. The net annual $CO_2$ flux was estimated using the value of k described above and the monthly ${\Delta}fCO_2$ of Oh et al. (1999); this ranges from 0.034 to 0.11 Gt-C/yr.
Background Temporalis muscle transfer produces prompt surgical results with a one-stage operation in facial palsy patients. The orthodromic method is surgically simple, and the vector of muscle action is similar to the temporalis muscle action direction. This article describes transferring temporalis muscle insertion to reconstruct incomplete facial nerve palsy patients. Methods Between August 2009 and November 2011, 6 unilateral incomplete facial nerve palsy patients underwent surgery for orthodromic temporalis muscle transfer. A preauricular incision was performed to expose the mandibular coronoid process. Using a saw, the coronoid process was transected. Three strips of the fascia lata were anchored to the muscle of the nasolabial fold through subcutaneous tunneling. The tension of the strips was adjusted by observing the shape of the nasolabial fold. When optimal tension was achieved, the temporalis muscle was sutured to the strips. The surgical results were assessed by comparing pre- and postoperative photographs. Three independent observers evaluated the photographs. Results The symmetry of the mouth corner was improved in the resting state, and movement of the oral commissure was enhanced in facial animation after surgery. Conclusions The orthodromic transfer of temporalis muscle technique can produce prompt results by applying the natural temporalis muscle vector. This technique preserves residual facial nerve function in incomplete facial nerve palsy patients and produces satisfying cosmetic outcomes without malar muscle bulging, which often occurs in the turn-over technique.
Purpose: Mobius syndrome is a rare congenital disorder characterized by facial diplegia and bilateral abducens palsy, which occasionally combines with other cranial nerve dysfunction. The inability to show happiness, sadness or anger by facial expression frequently results in social dysfunction. The classic concept of cross facial nerve grafting and free muscle transplantation, which is standard in unilateral developmental facial palsy, cannot be used in these patients without special consideration. Our experience in the treatment of three patients with this syndrome using transfer of muscles innervated by trigeminal nerve showed rewarding results. Methods: We used bilateral temporalis muscle elevated from the bony temporal fossa. Muscles and their attached fascia were folded down over the anterior surface of the zygomatic arch. The divided strips from the attached fascia were passed subcutaneously and anchored to the medial canthus and the nasolabial crease for smiling and competence of mouth and eyelids. For the recent 13 years the authors applied this method in 3 Mobius syndrome cases- 45 year-old man and 13 year-old boy, 8 year-old girl. Results: One month after the surgery the patients had good support and already showed voluntary movement at the corner of their mouth. They showed full closure of both eyelids. There was no scleral showing during eyelid closure. Also full closure of the mouth was achieved. After six months, the reconstructed movements of face were maintained. Conclusion: Temporalis muscle transfer for Mobius syndrome is an excellent method for bilateral reconstruction at one stage, is easy to perform, and has a wide range of reconstruction and reproducibility.
Frequent algal blooms at major river systems in Korea have been serious social and environmental problems. Especially, the appearance of cyanobacteria with toxic materials is a threat to secure a safe drinking water. In order to model the behaviour of cyanobacteria cell number, an exclusive causality analysis using prewhitening technique was introduced to delineate effective parameters to predict the cell numbers of cyanobacteria in Seungchon Weir and Juksan Weir along Youngsan river system. Both input and output transfer function models were obtained to explain temporal variation of cyanobacteria cell number. A threshold behaviour of water temperature was implemented into the model development to consider winter characteristic of cyanobacteria. The implementation of water temperature threshold into the model structure improves the predictability in simulation. Even though the input output transfer model cannot completely explained all blooms of cyanobacteria, the simple structure of model provide a feasibility in application which can be important in practical aspect.
Kim, Gyu-Bo;Shim, Jae-Young;Chang, Young-June;Jeon, Chung-Hwan
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.31
no.7
s.262
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pp.596-603
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2007
As increasing interest for soot emission. etc in combustion systems, various studies are being carried out for the reduction and measurement techniques of soot. Especially, laser induced incandescence is the useful measurement technique which has distinguished spatial and temporal resolution for primary particle size, volume fraction and aggregated particle size etc. Time resolved laser induced incandescence is the technique for measuring primary particle size that is decided to solve the signal decay rate which is related to the cooling behavior of heated particle by pulsed laser. The cooling behavior of heated particle is able to represent the heat and mass transfer model which are involved constants of soot property for surround gas temperature on the our previous work. In this study, it is applied to the time-dependence thermodynamic properties for soot temperature instead of constants of soot property for surround gas temperature and compared two different model results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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