Present study examines detonation wave propagation characteristics in annular channel. A normalized value of channel width to the annular radius was considered as a geometric parameter. A parametric study was carried out for a various regimes of detonation waves from weakly unstable to highly unstable detonation waves. Numerical approaches that used in the previous study of numerical requirements of the simulation of detonation wave propagations in 2D and 3D channel were used also for the present study with OpenMP parallization for multi-core SMP machines. The major effect of the curved geometry on the detonation wave propagation seems to be a flow compression effect, regardless of the detonation regimes. The flow compression behind the detonation wave by the curved geometry of the circular channel pushes the detonation wave front and results in the overdriven detonation waves with increased detonation speed beyond the Chapmann-Jouguet speed. This effect gets stronger as the normalized radius smaller, as expected. The effect seems to be negligible beyond the normalized radius of 10.
At present, the research on wave propagation in graphene platelet reinforced composite plates focuses on the propagation behavior of bulk waves, in which the effect of boundary condition is ignored, there is no literature report on propagation behaviors of guided waves in graphene platelet reinforced metal foams (GPLRMF) plates. In fact, wave propagation is affected by boundary conditions, so it is necessary to study the propagation characteristics of guided waves. The aim of this paper is to solve this problem. The effective performance of the material was calculated using the mixing law. Equations of motion of GPLRMF plate is derived by using Hamilton's principle. Then, the eigenvalue method is used to obtain the expressions of bending wave, shear wave and longitudinal wave, and the degradation verification is carried out. Finally, the effects of graphene platelets (GPLs) volume fraction, elastic foundation, porosity coefficient, GPLs distribution types and porosity distribution types on the dispersion relations are studied. We find that these factors play an important role in the propagation characteristics and phase velocity of guided waves.
In this paper, the effect of material-temperature dependent on the wave propagation of a cantilever beam composed of functionally graded material (FGM) under the effect of an impact force is investigated. The beam is excited by a transverse triangular force impulse modulated by a harmonic motion. Material properties of the beam are temperature-dependent and change in the thickness direction. The Kelvin-Voigt model for the material of the beam is used. The considered problem is investigated within the Euler-Bernoulli beam theory by using energy based finite element method. The system of equations of motion is derived by using Lagrange's equations. The obtained system of linear differential equations is reduced to a linear algebraic equation system and solved in the time domain and frequency domain by using Newmark average acceleration method. In order to establish the accuracy of the present formulation and results, the comparison study is performed with the published results available in the literature. Good agreement is observed. In the study, the effects of material distributions and temperature rising on the wave propagation of the FGM beam are investigated in detail.
We have studied the characteristic wave propagation in 1,4-CHD-Bromate-Ferroin reaction system and we have examined the bead size effect on the wave propagation of the system by adopting a half-divided Petri dish which is separated into two parts by the size of cation-exchange resin. It has been done to understand the reaction process inducing the characteristic wave behavior in the system. The characteristic wave behavior of the system is in the spontaneous induction of a revival wave with a long time lag. We have obtained a result that the revival wave is not affected by the size of catalyst-doped beads while the initially induced wave is influenced by the size of beads. It means that the two waves are induced by different reaction processes each other and the revival wave is induced by an uncatalyzed reaction process.
Surface wave techniques are widely used as non-invasive method for geotechnical site characterization. Field surface wave data are collected and analyzed using different processing techniques to generate the dispersion curves, which are further used to extract the shear wave velocity profile by inverse problem solution. Characteristics of a dispersion curve depend on the subsurface layering information of a vertically heterogeneous medium. Sometimes soft layer can be found between two stiff layers in the vertically heterogeneous media, and it can affect the wave propagation dramatically. Now most of the surface wave techniques use the fundamental mode Rayleigh wave propagation during the inversion, but this may not be the actual scenario when a soft layer is present in a vertically layered medium. This paper presents a detailed and comprehensive study using finite element method to examine the effect of soft layers which sometimes get trapped between two high velocity layers. Determination of the presence of a soft layer is quite important for proper mechanical characterization of a soil deposit. Present analysis shows that the thickness and position of the trapped soft layer highly influence the dispersion of Rayleigh waves while the higher modes also contribute in the resulting wave propagation.
International Journal of Vascular Biomedical Engineering
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제3권1호
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pp.23-29
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2005
We developed a three dimensional cardiac tissue model based on human cardiac cell and mono-domain approximation for action potential propagation. The human myocyte model proposed by ten Tusscher et al. (TNNP model) (2004) for cell electrophysiology and a mono-domain method for electric wave propagation are used to simulate the cardiac tissue propagation mechanism using a finite element method. To delineate non-homogeneity across cardiac tissue layer, we used three types of cardiac cell models. Ansiotropic effect of action potential propagation is also considered in this study. In this 3D anisotropic cardiac tissue with three cell layers, we generated a reentrant wave using S1-S2 protocol. Computational results showed that the reentrant wave was affected by the anisotropic properties of the cells. To test the reentrant wave under pathological state, we simulated a hypertopic model with non-excitable fibroblasts in stochastic manner. Compared with normal tissue, the hypertropic tissue result showed another center of reentrant wave, indicating that the wave pattern can be more easily changed from regular with a concentric focus to irregular multi-focused reentrant waves in case of patients with hypertrophy.
The detonation combustion is a supersonic combustion process follows on shock wave oscillations in detonation tube. In this paper numerical studies are carried out combined effect of blockage ratio and spacing of obstacle on detonation wave propagation of hydrogen-air mixture in pulse detonation combustor. The deflagration to detonation transition of stoichiometric (ϕ=1)fuel-air mixture in channel has been analyzed for effect of blockage ratio (BR)=0.39, 0.51, 0.59, 0.71 with spacing of 2D and 3D. The reactive Navier-Stokes equation is used to solve the detonation wave propagation mechanism in Ansys Fluent platform. The result shows that fully developed detonation wave initiation regime is observed near smaller vortex generator ratio of BR=0.39 inside the combustor. The turbulent rate of reaction has also a great significance role for shock wave structure. However, vortices of rapid detonation wave are appears near thin boundary layer of each obstacle. Finally, detonation combustor demonstrates the superiority of pressure gain combustor with turbulent rate of reaction of 0.6 kg mol/m3 -s inside the detonation tube with obstacle spacing of 12 cm, this blockage enhanced the turbulence intensity and propulsive thrust. The successful detonation wave propagation speed is achieved in shortest possible time of 0.031s with a significance magnitude of 2349 m/s, which is higher than Chapman-Jouguet (C-J) velocity of 1848 m/s. Furthermore, stronger propulsive thrust force of 36.82 N is generated in pulse time of 0.031s.
The present investigation deals with the analysis of wave motion in the layer of an anisotropic, initially stressed, fiber reinforced thermoelastic medium. Secular equations for symmetric and skew-symmetric modes of wave propagation in completely separate terms are derived. The amplitudes of displacements and temperature distribution were also obtained. Finally, the numerical solution was carried out for Cobalt and the dispersion curves, amplitudes of displacements and temperature distribution for symmetric and skew-symmetric wave modes are presented to evince the effect of anisotropy. Some particular cases are also deduced.
Ebrahimi, Farzad;Dabbagh, Ali;Rabczuk, Timon;Tornabene, Francesco
Advances in nano research
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제7권2호
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pp.135-143
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2019
The important effect of porosity on the mechanical behaviors of a continua makes it necessary to account for such an effect while analyzing a structure. motivated by this fact, a new two-step porosity dependent homogenization scheme is presented in this article to investigate the wave propagation responses of functionally graded (FG) porous nanobeams. In the introduced homogenization method, which is a modified form of the power-law model, the effects of porosity distributions are considered. Based on Hamilton's principle, the Navier equations are developed using the Euler-Bernoulli beam model. Thereafter, the constitutive equations are obtained employing the nonlocal elasticity theory of Eringen. Next, the governing equations are solved in order to reach the wave frequency. Once the validity of presented methodology is proved, a set of parametric studies are adapted to put emphasis on the role of each variant on the wave dispersion behaviors of porous FG nanobeams.
This paper has been studied for a comparison of the propagation and noise characteristics between ultrasonic and electromagnetic wave for the high speed communication of the short range telemetry. We analyze the propagation depth of electromagnetic and ultrasonic wave by skin depth effect and by ultrasonic loss ratio. We also studied several effects such as near field effect in electromagnetic wave and Rayleigh scattering noise of ultrasonic wave, etc. We show the experimental results of their propagation loss and modulation experiments in water. The experimental results show that both method is good for the implementation of short range telemetry.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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