Zheng, Chuanzhang;Yan, Gongxing;Khadimallah, Mohamed Amiine;Nouri, Alireza Zamani;Behshad, Amir
Advances in concrete construction
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v.13
no.5
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pp.361-365
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2022
The objective of this study is to simulate the two-phase flow in pipes with various two-fluid models and determinate the shear stress. A hyperbolic shear deformation theory is used for modelling of the pipe. Two-fluid models are solved by using the conservative shock capturing method. Energy relations are used for deriving the motion equations. When the initial conditions of problem satisfied the Kelvin Helmholtz instability conditions, the free-pressure two-fluid model could accurately predict discontinuities in the solution field. A numerical solution is applied for computing the shear stress. The two-pressure two-fluid model produces more numerical diffusion compared to the free-pressure two-fluid and single-pressure two-fluid models. Results show that with increasing the two-phase percent, the shear stress is reduced.
The influence of property difference in refraction index on micro PIV measurement of two-fluid flow in a microchannel was analyzed. The difference of measurement planes in two fluids would bring misunderstanding of the physics. The objective-imaging system for two-fluid flow measurement was presented, and the condition for measurement of valid velocity profile across two-fluid interface was derived. A micro PIV experimental system was set up to measure two-fluid flow inside a Y-shape microchannel. Under the conditions, three cases of two-fluid flow of glycerol solutions at different concentration (${\phi}$), e.g., (${\phi}=0\;and\;{\phi}=0.2,\;{\phi}=0.1\;and\;{\phi}=0.5,\;{\phi}=0\;and\;{\phi}=0.6$, were measured. Close agreement of experimental and numerical results was found.
The operational effect of traffic signal control improvement was evaluated using the Two-Fluid Model. The parameters engaged in the Two-Fluid Model becomes food indicators to measure the quality of traffic flow due to the improvement of traffic signal operation. A series of experiment were conduced for the 31 signalized intersections in Uijeongbu City. To estimate the parameters in the Two-Fluid Model the trajectory informations of individual vehicles were collected using the CORSIM and Run Time Extension. The test results showed 35 percent decrease of average minimum trip time per unit distance. One of the parameters in the Two-Fluid Model is a measure of the resistance of the network to the degraded operation with the increased demand. The test result showed 28 percent decrease of this parameter. In spite of the simulation results of the arterial flow, it was concluded that the Two-Fluid Model is useful tool to evaluate the improvement of the traffic signal control system from the macroscopic aspect.
The two-fluid model is widely used to describe two-phase flows in complex systems such as nuclear reactors. Although the two-phase flow was successfully simulated, the standard two-fluid model suffers from an ill-posed nature. There are several remedies for the ill-posedness of the one-dimensional (1D) two-fluid model; among those, artificial viscosity is the focus of this study. Some previous works added artificial diffusion terms to both mass and momentum equations to render the two-fluid model well-posed and demonstrated that this method provided a numerically converging model. However, they did not consider mass conservation, which is crucial for analyzing a closed reactor system. In fact, the total mass is not conserved in the previous models. This study improves the artificial viscosity model such that the 1D incompressible two-fluid model is well-posed, and the total mass is conserved. The water faucet and Kelvin-Helmholtz instability flows were simulated to test the effect of the proposed artificial viscosity model. The results indicate that the proposed artificial viscosity model effectively remedies the ill-posedness of the two-fluid model while maintaining a negligible total mass error.
Using fluid dampers to connect adjacent buildings for enhancing their seismic resistant performance has been recently investigated but limited to linear elastic adjacent buildings only. This paper presents a study of inelastic seismic response of adjacent buildings linked by fluid dampers. A nonlinear finite element planar model using plastic beam element is first constructed to simulate two steel frames connected by fluid dampers. Computed linear elastic seismic responses of the two steel frames with and without fluid dampers under moderate seismic events are then compared with the experimental results obtained from shaking table tests. Finally, elastic-plastic seismic responses of the two steel frames with and without fluid dampers are extensively computed, and the fluid damper performance on controlling inelastic seismic response of the two steel frames is assessed. The effects of the fundamental frequency ratio and structural damping ratio of the two steel frames on the damper performance are also examined. The results show that not only in linear elastic stage but also in inelastic stage, the seismic resistant performance of the two steel frames of different fundamental frequencies can be significantly enhanced if they are properly linked by fluid dampers of appropriate parameters.
We introduce a Heaviside-function formulation of the interaction between incompressible two-phase fluid and a non-deformable solid. Fluid and solid interact in two ways : fluid satises the Dirichlet boundary condition imposed by the velocity field of solid, and solid is accelerated by the surface traction exerted by fluid. The two-way couplings are formulated by the Heaviside function to the interface between solid and fluid. The cumbersome treatment of interface is taken care of by the Heaviside function, and the interaction is discretized in a simple manner. The discretization results in a stable and accurate projection method.
Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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v.17
no.3
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pp.209-219
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2013
The present paper deals with the extension of AUSMPW+ scheme into two-fluid model for multiphase flow. AUSMPW+ scheme is the improvement of a single-phase AUSM+ scheme by designing pressure-based weighting functions to prevent oscillations near a wall and shock instability after a strong shock. Recently, Kitamura and Liou assessed a family of AUSM-type schemes with two-fluid model governing equations [K. Kitamura and M.-S. Liou, Comparative study of AUSM-Family schemes in compressible multi-phase flow simulations, ICCFD7-3702 (2012)]. It was observed that the direct application of the single-phase AUSMPW+ did not provide satisfactory results for most of numerical test cases, which motivates the current study. It turns out that, by designing pressure-based weighting functions, which play a key role in controlling numerical diffusion for two-fluid model, problems reported in can be overcome. Various numerical experiments validate the proposed modification of AUSMPW+ scheme is accurate and robust to solve multiphase flow within the framework of two-fluid model.
The dynamic character of a system of the governing differential equations for the one- dimensional two-fluid model, where the momentum flux parameters are employed to consider the velocity and void fraction distribution in a flow channel, is investigated. In response to a perturbation in the form of a'traveling wave, a linear stability analysis is peformed for the governing differential equations. The expression for the growth factor as a function of wave number and various flow parameters is analytically derived. It provides the necessary and sufficient conditions for the stability of the one-dimensional two-fluid model in terms of momentum flux parameters. It is demonstrated that the one-dimensional two-fluid model employing the physical momentum flux parameters for the whole range of dispersed flow regime, which are determined from the simplified velocity and void fraction profiles constructed from the available experimental data and $C_{o}$ correlation, is stable to the linear perturbations in all wave-lengths. As the basic form of the governing differential equations for the conventional one-dimensional two-fluid model is mathematically ill posed, it is suggested that the velocity and void distributions should be properly accounted for in the one-dimensional two-fluid model by use of momentum flux parameters.s.
A two-dimensional numerical method for inviscid two-fluid flows with evolution of density interface is developed, and an initially stationary two-dimensional fluid sheet surrounded by another fluid is studied. The Interface between two fluids is modeled as a vertex sheet, and the flow field u÷th the evolution of interface is solved by using vortex-in-cell/front-tracking method. The edge of the sheet Is pulled back into the sheet due to surface tension and a blob is formed at the edge. This blob and fluid sheet are connected by a thin neck. In the inviscid limit, such process of the blob and neck formation is examined in detail and their kinematic characteristics are summarized with dimensionless parameters. The edge recedes at $V=1.06({\sigma}/{\rho}h)^{0.5}$ and the capillary wave Propagating into the fluid sheet must be considered for bettor understanding of the edge receding.
Fluid-elastic instability in an air-water two-phase cross-flow has been experimentally investigated using two different arrays of straight tube bundles: normal square (NS) array and rotated square (RS) array tube bundles with the same pitch-to-diameter ratio of 1.633. Experiments have been performed over wide ranges of mass flux and void fraction. The quantitative tube vibration displacement was measured using a pair of strain gages and the detailed orbit of the tube motion was analyzed from high-speed video recordings. The present study provides the flow pattern, detailed tube vibration response, damping ratio, hydrodynamic mass, and the fluid-elastic instability for each tube bundle. Tube vibration characteristics of the RS array tube bundle in the two-phase flow condition were quite different from those of the NS array tube bundle with respect to the vortex shedding induced vibration and the shape of the oval orbit of the tube motion at the fluid-elastic instability as well as the fluid-elastic instability constant.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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