Search
Search results for: applied mechanics
-
YADE - An extensible framework for the interactive simulation of multiscale, multiphase, and multiphysics particulate systems
PublicationThis contribution presents the key elements of YADE, an extensible open-source framework for dynamic simulations. During the past 19 years, YADE has evolved from "Yet Another Dynamic Engine"' to a versatile multiscale and multiphysics solver, counting a large, active, and growing community of users and developers. The computationally intense parts of the source code are written in C++, using flexible object models that allow for...
-
On design and analysis of flow characteristics of the last stage of gas-steam turbine
PublicationResearch regarding blade design and analysis of flow have been conducted for over a century. Meanwhile new concepts and design approaches were created and improved. Advancements in information technologies allowed to introduce computational fluid dynamics (CFD) and computational flow mechanics (CFM). Currently a combination of mentioned methods is used for design of turbine blades. These methods enabled us to improve flow efficiency...
-
The Influence of Articular Cartilage Thickness Reduction on Meniscus Biomechanics
PublicationObjective Evaluation of the biomechanical interaction between meniscus and cartilage in medial compartment knee osteoarthritis. Methods The finite element method was used to simulate knee joint contact mechanics. Three knee models were created on the basis of knee geometry from the Open Knee project. We reduced the thickness of medial cartilages in the intact knee model by approximately 50% to obtain a medial knee osteoarthritis...
-
On time-dependent nonlinear dynamic response of micro-elastic solids
PublicationA new approach to the mechanical response of micro-mechanic problems is presented using the modified couple stress theory. This model captured micro-turns due to micro-particles' rotations which could be essential for microstructural materials and/or at small scales. In a micro media based on the small rotations, sub-particles can also turn except the whole domain rotation. However, this framework is competent for a static medium....
-
On mechanics of piezocomposite shell structures
PublicationThis study presents an original and novel investigation into the mechanics of piezo-flexo-magneto-elastic nanocomposite doubly-curved shells (PFMDCSs) and the ability to detect the lower and higher levels of electro-magnetic fields. In this context, by utilizing the first-order shear deformation shell model, stresses and strains are acquired. By imposing Hamilton's principle and the von Kármán approach, the governing equations...
-
Effects of Surface Energy and Surface Residual Stresses on Vibro-Thermal Analysis of Chiral, Zigzag, and Armchair Types of SWCNTs Using Refined Beam Theory
PublicationIn this article, vibration characteristics of three different types of Single-Walled Carbon Nanotubes (SWCNTs) such as armchair, chiral, and zigzag carbon nanotubes have been investigated considering the effects of surface energy and surface residual stresses. The nanotubes are embedded in the elastic substrate of the Winkler type and are also exposed to low and high-temperature environments. A new refined beam theory namely, one-variable...
-
Long-range dependencies in heart rate signals—revisited
Publication -
Multifractal estimates of monofractality in RR-heart series in power spectrum ranges
Publication -
2D numerical simulation of tear film dynamics: Effects of shear-thinning properties
Publication -
Finite elements based on a first-order shear deformation moderate rotation shell theory with applications to the analysis of composite structures
Publication -
Visualization and quantification of soil laboratory impact compaction
Publication -
Two-dimensional vertical Reynolds-averaged naviers-stokes equations versus one-dimensional Saint-Venant model for rapidly varied open channel water flow modelling
PublicationPrzedstawiono dwa modele przepływu wody ze swobodną powierzchnią -płaski pionowy model Reynoldsa i model de Saint-Venanta.Do rozwiązania równań pierwszego modelu zastosowano schemat SIMPLE oraz wykorzystano metodę cząstek znaczonych MAC do wyznaczania swobodnej powierzchni wody. Równania Saint-Venanta rozwiązano metodą objętości skończonych. Obydwa modele zastosowano do symulacj zjawiska typu katastrofa zapory. Porównano wyniki...
-
Hydraulic transients analysis in pipe networks by the method of characteristics (MOC)
PublicationW pracy przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych i analizy numerycznej zjawiska przepływów nieustalonych w przewodach pojedynczych oraz symulacji numerycznych w sieci pierścieniowej. Model matematyczny stanowi układ dwóch równań różniczkowych cząstkowych typu hiperbolicznego, które rozwiązano za pomocą metody charakterystyk. Badania eksperymentalne przeprowadzono na modelu w skali laboratoryjnej. Uzyskano dobrą zgodność obliczeń...
-
Penetration resistance of Lubiatowo sand in calibration chamber tests
PublicationAnaliza oporu na wciskanie na stożku sondy statycznej wciskanej na podstawie badań modelowych w komorze kalibracyjnej z kontrolą naprężeń bocznych. Przeprowadzono badania z zastosowaniem standardowej końcówki CPT, dylatometru DMT, mini-stożka CPT oraz pali modelowych o różnej średnicy. Badania wykonano na piasku modelowym z plaży w Lubiatowie w stanie średnio zagęszczonym i zagęszczonym w szerokim zakresie składowej pionowej naprężenia....
-
Characteristics of tyre chips-sand mixtures from triaxial tests
PublicationAnaliza parametrów wytrzymałościowych i odkształcalności mieszanek piasku i kawałków zużytych opon. Powtórne użycie tego materiału, odpowiednio przetworzonego na skrawki i elementy o kształcie kołowym pozwala po odpowiednim zmieszaniu z gruntem niespoistym na uzyskanie materiału o zwiększonej wytrzymałości na ścinanie zachowywanej również przy dużych odkształceniach. Analizowano mieszanki o różnej zawartości opon przy naprężeniach...
-
The influence of changes of soil parameters due to consolidation on the interaction of piles and soft soil layer
PublicationZaprezentowano problem wyznaczania bocznego parcia gruntu o małej wytrzymałości na pale. Opisano przypadki występowania bocznego obciążenia pali. Scharakteryzowano właściwości i zachowanie gruntów słabych stanowiących warstwę podłoża o małej wytrzymałości. Zaprezentowano propozycje obliczania bocznego parcia według różnych autorów. Przedstawiono wpływ konsolidacji na zmianę wytrzymałości gruntów słabych w czasie oraz na obliczanie...
-
Viscoelastic model of waterhammer in single pipeline - problems and questions
PublicationW artykule dokonano analizy zastosowania lepkosprężystego modelu uderzenia hydraulicznego w pojedynczym przewodzie. Przedstawiono teoretyczne podstawy lepkosprężystego zachowania się materiału przewodu oraz matematyczny opis modelu uderzenia hydraulicznego w rurociągu z tworzywa sztucznego. Przedyskutowano główne problemy pojawiające się przy aplikacji takiego modelu. Nacisk położono na identyfikację parametrów modelu. Przeanalizowano...
-
Modeling of textural anisotropy in granular materials with micro-polar hypoplasticity
PublicationW artykule przedstawiono wyniki numerycznej wpływu anizotropii strukturalnej w materiałach granulowanych na powstawanie lokalizacji odkształceń. Obliczenia wykonano dla ściskania w płaskim stanie odkształcenia stosując metodę elementów skończonych na bazie mikropolarnego prawa hipoplastycznego. Wpływ anizotropii modelowano stosując skorelowane pola początkowego wskaźnika porowatości.
-
Size effect in centrifuge cone penetration tests
PublicationOkreślenie efektu skali w badaniu wciskania stożka w zagęszczonych piaskach kwarcowych na podstawie badań modelowych w wirówce geotechnicznej. Badania przeprowadzono na dwóch piaskach kwarcowych przy przyśpieszeniach od 30g do 100g. Analizowano efekt skali związany ze stosunkiem średnicy modelu (mini-stożka) do średniej średnicy ziaren oraz wpływem poziomu naprężenia na opór stożka. Wpływ poziomu naprężenia powoduje powstanie geometrycznego...
-
Non-parametric application of Tsallis statistics to systems consisting of M hydrogen molecules
Publication -
Comprehensive circumscribing of non-linearity cases of a water supply system with smooth flow control
PublicationW artykule opisano formalnie poprawne metody opisu matematycznego pracy pomp o płynnie regulowanych wydatkach oraz reduktorów ciśnienia i reduktorów przepływu w modelowaniu przepływów ustalonych zachodzących w systemach wodociągowych. Opisano metodę opartą o dynamiczną analizę wrażliwości systemu oraz metodę wykorzystującą charakterystyki hydrauliczne systemu wodociągowego. Przedstawiono wyniki symulacji wykorzystującej ww. metody...
-
Hydraulic loss coefficients in 1D Flows
PublicationWyniki pomiarów pokazują, że współczynniki strat energii mechanicznej dla przepływów niejednostajnych i nieustalonych przyjmują wartości zdecydowanie większe, niż tradycyjnie przyjmowane dla ruchu jednostajnego. W pracy przedstawiono ananizę możliwych przypadków ruchu oraz wyniki obserwacji laboratoryjnych.Wykazano, że wzrost wartości współczynników jest uzasadniony fizykalnie.Zaproponowano robocza metodą ich korygowania.
-
Representation of a built-up area in the numerical simulation of urban flash flooding
PublicationPrzedstawiono wyniki modelowania powodzi miejskiej przy pomocy dwuwymiarowych równań de Saint-Venanta. Równania rozwiązano metodą objętości skończonych. Zaprezentowano dwie techniki reprezentacji obszarów zabudowanych w numerycznej symulacji powodzi - bezpośrednie wykluczenie budynków z siatki numerycznej oraz zastąpienie grup budynków terenami o znacznie zwiększonej szortkości powierzchni. W celu oceny wykorzystanych metod wykonano...
-
Stability analysis of single-walled carbon nanotubes embedded in winkler foundation placed in a thermal environment considering the surface effect using a new refined beam theory
PublicationThis article is devoted to investigate the stability of different types of Single Walled Carbon Nanotubes (SWCNTs) such as zigzag, chiral, and armchair types which are rested in Winkler elastic foundations exposing to both the low and high temperature environments. Also, the Surface effects which include surface energy and surface residual stresses, are taken into consideration in this study. It may be noted that the surface energy...
-
Model of pressure distribution in vortex flow controls
PublicationThe paper is devoted to the vortex valve. Existing devices are described by CFD-methods, or by means of simple empirical relations. A rational method of the considered object design is proposed, on the base of the input and dissipation energy balance., what gives a simple algebraic equation. Conformity between calcul;ated and measured parameters of the vortex valve allows for acceptation of the proposed concept.
-
Determination of Mechanical Energy Loss in Steady Flow by Means of Dissipation Power
PublicationWhen systems of simple geometry like pipes or regular channels are considered, the mechan- ical energy loss of the fluid flow can be expressed by local and longitudinal empirical energy loss coefficients. However, in the case of large spatially distributed objects, there are no simple approaches to this task. In practice, general recommendations addressing different types of objects are used, but they usually provide very coarse...
-
Simulations of fracture in concrete elements using continuous and discontinuous models
PublicationArtykuł przedstawia wyniki symulacji MES w elementach betonowych przy zastosowaniu modeli ciągłych i nieciągłych. Stosując modele ciągłe symulowano proces lokalizacji odkształceń. Stosując modele nieciągłe symulowano proces zarysowania. Obliczenia wykonano dla różnych typów obciążeń.
-
Impact of Urbanization on Stormwater Runoff from a Small Urban Catchment: Gdańsk Małomiejska Basin Case Study
PublicationThis paper deals with the impact of different forms of urbanization on the basin outflow. The influence of changes in land cover/use, drainage system development, reservoirs, and alternative ways of stormwater management (green roofs, permeable pavements) on basin runoff was presented in the case of a small urban basin in Gdańsk (Poland. Seven variants of area development (in the period of 2000-2012) – three historical and four...
-
Comparison of Average Energy Slope Estimation Formulas for One-dimensional Steady Gradually Varied Flow
PublicationTo find the steady flow water surface profile, it is possible to use Bernoulli’s equation, which is a discrete form of the differential energy equation. Such an approach requires the average energy slope between cross-sections to be estimated. In the literature, many methods are proposed for estimating the average energy slope in this case, such as the arithmetic mean, resulting in the standard step method, the harmonic mean and...
-
Experimental Determination of Limit Adhesive Shear Strtess between Solid Wall and Liquid
PublicationTheoretically slip of a fluid with respect to the solid wall should occur even at a very low velocity of motion. However theoretical analysisand some empirical data suggest that there must be a limit value of shear stress, below which the slip does not appear. A simple metyhod of this stress determination was proposed in the paper.
-
Problem of Clogging in Drainage Systems in the Examples of the Zur and Podgaje Dams
PublicationDrainage plays an extremely important role in hydraulic structures, such as earth dams. Observations of drainage in hydraulic structures under various soil conditions indicate that the phenomenon of clogging can lead to a radical reduction in the efficiency of drainage, making it non-functional within a few years after construction. This article describes the problems of drainage clogging by iron oxide in the examples of the Zur...
-
Application of the Boundary Element Method for the Simulation of Two-dimensional Viscous Incompressible Flow
PublicationThe paper presents the application of an indirect variant of the boundary element method (BEM) to solve the two-dimensional steady flow of a Stokes liquid. In the BEM, a system of differential equations is transformed into integral equations. Thi smakes it possible to limit discretization to the border of the solution. Numerical discretization of the computational domain was performed with linear boundary elements, for which a...
-
Outlet Flow Velocity In Circular Culvert
PublicationThe outlet flow velocity in the end section of the culvert barrel depends in most cases on the culvert geometry, including the barrel slope, as well as on upstream and downstream channel parameters. Flowing water can create pressure flow or free surface flow in the culvert barrel. In the case of an unsubmerged barrel outlet, the free-surface flow is more frequent than the full flow. Increased velocities can cause channel bed scour...
-
Velocity Field Characteristics at the Inlet to a Pipe Culvert
PublicationA poorly designed culvert inlet structure causes scouring, which can lead to the collapse of the culvert and significant damage to the neighboring land. A set of laboratory tests was evaluated to examine velocity distribution at the culvert inlet. A three-dimensional acoustic Doppler velocimeterwas used to measure instantaneous flowvelocity upstream of the culvert. The analysis of mean velocities, turbulence strength, and Reynolds...
-
Impact of Energy Slope Averaging Methods on Numerical Solution of 1D Steady Gradually Varied Flow
PublicationIn this paper, energy slope averaging in the one-dimensional steady gradually varied flow model is considered. For this purpose, different methods of averaging the energy slope between cross-sections are used. The most popular are arithmetic, geometric, harmonic and hydraulic means. However, from the formal viewpoint, the application of different averaging formulas results in different numerical integration formulas. This study...
-
Verification of baffle factor for straight pipe flow
PublicationDuring the water disinfection devices designing, it is often assumed that the baffle factor for a straight pipe reactors is equal to one. It would be possible only for the plug flow, which is a simplified model of the flow and does not appear in real situations. The paper contains an equation which enables calculation of the real value of the baffle factor for the pipe flow.
-
Whirling system of water exchangein breeding pools
PublicationTo secure the proper conditions of life for sea mammals existing in closed systems one has to maintain the character of the breeding basins (i.e. shape, dimensions, facing of walls and bottom, quality and motion of water) as natural as possible. An appropriate system of water exchange plays a very important role here. A full renewal of water is time-consuming, expensive and troublesome, so can be made only periodically, and should...
-
Buckling of thin-walled columns accounting for initial geometrical imperfections
PublicationThe paper is devoted to the effect of some geometrical imperfections on the critical buckling load of axially compressed thin-walled I-columns. The analytical formulas for the critical torsional and flexural buckling loads accounting for the initial curvature of the column axis or the twist angle respectively are derived. The classical assumptions of theory of thin-walled beams with non-deformable cross-sections are adopted. The...
-
Modal Analysis of a Steel Radial Gate Exposed to Different Water Levels
PublicationWith the increase in water retention needs and planned river regulation, it might be important to investigate the dynamic resistance of vulnerable elements of hydroelectric power plants, including steel water locks. The most frequent dynamic loads affecting hydroengineering structures in Poland include vibrations caused by heavy road and railway traffic, piling works and mining tremors. More destructive dynamic loads, including...
-
Lax-Wendroff and McCormack Schemes for Numerical Simulation of Unsteady Gradually and Rapidly Varied Open Channel Flow
PublicationTwo explicit schemes of the finite difference method are presented and analyzed in the paper. The applicability of the Lax-Wendroff and McCormack schemes for modeling unsteady rapidly and gradually varied open channel flow is investigated. For simulation of the transcritical flow the original and improved McCormack scheme is used. The schemes are used for numerical solution of one dimensional Saint-Venant equations describing free...
-
Simulation and discretization of random field in the slip line method.
PublicationW pracy rozpatrywany jest problem nośności granicznej podłoża o własnościach stochastycznych przy obciążeniu spoczywającym na nim ciężkim sztywnym bloku.Opisano sposób generacji wielowymiarowego pola losowego oparty na diagonalizacji macierzy kowariancji przy wykorzystaniu macierzy dolnotrójkątnej .Szczególną uwagę zwrócono na wpływ dyskretyzacji ośrodka na rozwiązanie oraz jego zbieżność.
-
Simplified modelling of heat transfer in groundwater
PublicationPrzenoszenie ciepła w wodach podziemnych jest skomplikowanym, przestrzennym procesem. Z tego względu do rozwiązywania zadań praktycznych celowe jest konstruowanie modeli uproszczonych. W pracy zaproponowano sposób formułowania modelu dwuwymiarowego. Został on pozytywnie zweryfikowany na przykładzie badania przyczyn strat energii cieplnej w elektrowni Kozienice.
-
Comparison of volume-and surface-detention-time distributions
PublicationCzas zatrzymania ścieków w reaktorze jest bardzo ważnym parametrem projektowym. Jego wyznaczenie jest trudne i kłopotliwe. Z tego względu zbadano możliwość zastąpienia wartości tego parametru, wyznaczonej tylko dla swobodnej powierzchni ścieków. W wyniku stwierdzono dopuszczalność takiej zamiany.
-
Reverse flow routing problem solved by the Space-Time Conservation Method
PublicationW artykule rozpatruje się zagadnienie odwrotnej transformacji przepływów dla przypadku przepływu nieustalonego wolno zmiennego w kanałach otwartych, opisanego układem równań de Saint Venanta. Przedstawiono specyficzne dla rozpatrywanego przypadku problemy powstające na etapie jego rozwiązywania oraz zaproponowano efektywny algorytm obliczeniowy, wykorzystujący nową, atrakcyjną metodę czasoprzestrzennych objętości skończonych. Do...
-
Approximated boundary conditions of the equation of difussion
PublicationProblem podejmowany w pracy dotyczy warunku brzegowego w równaniach fizyki matematycznej, opisujących procesy migracji zanieczyszczeń. W szczególności skoncentrowano się na badaniu wpływu na rozwiązanie przyjmowanych w rozwiązaniach numerycznych aproksymacji ''odpływowego'' warunku brzegowego w jednowymiarowym równaniu adwekcji - dyspersji. Rozważania teoretyczne przeprowadzono w oparciu o rozwiązania analityczne oraz numeryczne...
-
Physical modelling of water flow in 'Wild River' type water slide
PublicationPrzedstawiono wyniki fizycznego modelowania przepływu w zjeżdżalni wodnej typu Dzika Rzeka. Badania dotyczyły obiektu należącego do parku wodnego "Świat Wodny Nemo" w Sopocie. Eksperymenty przeprowadzono w Laboratorium Hydrauliki i Inżynierii Środowiska Politechniki Gdańskiej. Zaobserwowany w systemie kanałów i zbiorników przepływ wody można ocenić jako szybkozmienny. Wskutek zmian spadku dna kanałów oraz łuków trasy zjazdu obserwowano...
-
Numerical simulation of rapidly varied water flow in the ´Wild River´ type water slide
PublicationPrzedstawiono numeryczną analizę przepływu w zjeżdżalni wodnej typu "Dzika Rzeka". Jako model matematyczny przyjęto równania przepływu wody płytkiej. Wobec szybkozmiennego ruchu wody do rozwiązania zastosowano metodę objętości skończonych. Numeryczną symulację przepływu wykonano na trójkątnej siatce niestrukturalnej. Wyniki obliczeń porównano z obserwacjami na obiekcie rzeczywistym zainstalowanym w parku wodnym w Sopocie. Dodatkowo...
-
Estimation of Stresses in a Dry Sand Layer Tested on Shaking Table
PublicationTheoretical analysis of shaking table experiments, simulating earthquake response of a dry sand layer, is presented. The aim of such experiments is to study seismic-induced compaction of soil and resulting settlements. In order to determine the soil compaction, the cyclic stresses and strains should be calculated first. These stresses are caused by the cyclic horizontal acceleration at the base of soil layer, so it is important...
-
Analysis of the selection of low-temperature medium for a turbine power plant using ocean thermal energy (OTEC)
PublicationThe paper presents the results and conclusions of numerical calculations modelled in the EES program of a closed OTEC cycle. The following mediums were analysed: ammonia, R32, R41, R404a, R407c, R410a, R423a, R500, R502, R507a and R114, R152a, R234fa, R600, R1234yf, R1234ze. Analogous assumptions were adopted as in the ORC cycle with heat regeneration for dry refrigerants without regeneration for wet refrigerants. Each of them...
-
Shell with random geometric imperfections simulation-based approach
PublicationPrzedstawiono analizę powłok z losowymi imperfekcjami. Zastosowano nieliniowe geometrycznie i materiałowo modele. Geometryczne imperfekcje opisano za pomocą pojedynczych zmiennych oraz pól losowych. Wykorzystano metodę Monte Carlo i metodę elementów skończonych. Zbadano wpływ różnych rozkładów prawdopodobieństwa imperfekcji geometrycznych na probabilistyczny rozkład nośności granicznej powłok. Zastosowane rozkłady ekstremalne imperfekcji...