Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Model order reduction for a flow past a wall-mounted cylinder

Stankiewicz W., Kotecki K., Morzyński M., Roszak R., Szeliga W.

Archives of Mechanics

|

2016

|

Vol. 68, nr 2

161--176

EN

Reduced order models allow quickly predict fluid behaviour and to better understand flow phenomena. They are the key enablers of closed-loop flow control. In this paper, reduced-order model (ROM) of an incompressible flow around a wall-mounted cylinder is constructed, by means of Galerkin projection of Navier–Stokes equations onto space spanned by the most dominant eigenmodes of dynamic mode decomposition (DMD). Additionally, genetic algorithm-based calibration is applied to improve the predictive performance of the model. The resulting low-dimensional model of the flow consists of six degrees of freedom and precisely reproduces the dynamics of limit cycle oscillations.

2

Acceleration feature points of unsteady shear flows

Kasten J., Reinighaus J., Hotz I., Hege H.-C., Noack B., Daviller G., Morzyński M.

Archives of Mechanics

|

2016

|

Vol. 68, nr 1

55--80

EN

A framework for extracting features in 2D transient flows, based on the acceleration field to ensure Galilean invariance is proposed in this paper. The minima of the acceleration magnitude (a superset of acceleration zeros) are extracted and discriminated into vortices and saddle points, based on the spectral properties of the velocity Jacobian. The extraction of topological features is performed with purely combinatorial algorithms from discrete computational topology. The feature points are prioritized with persistence, as a physically meaningful importance measure. These feature points are tracked in time with a robust algorithm for tracking features. Thus, a space-time hierarchy of the minima is built and vortex merging events are detected. We apply the acceleration feature extraction strategy to three two-dimensional shear flows: (1) an incompressible periodic cylinder wake, (2) an incompressible planar mixing layer and (3) a weakly compressible planar jet. The vortex-like acceleration feature points are shown to be well aligned with acceleration zeros, maxima of the vorticity magnitude, minima of the pressure field and minima of λ2.

3

Scalability tests of the direct numerical simulation solver UNS3

Szeliga W., Morzyński M., Stankiewicz W., Kotecki K.

Journal of Mechanical and Transport Engineering

|

2015

|

Vol. 67, No. 4

59--69

EN

In this paper analysis of scalability of the solver UNS3, dedicated to direct numerical simulation (DNS) of Navier-Stokes equations, is presented. Efficiency of parallel computations has been examined with the use of a PC cluster built by the Division of Virtual Engineering. Tests have been carried out on a different number of partitions, in the range of 1÷80. The test case was steady flow around a wall-mounted circular cylinder with Reynolds number set to the value of Re = 10. The research included the measurement of preparatory time, calculation time, communication time, speedup, core hours and efficiency.

PL

W niniejszym artykule zawarto analizę skalowalności solwera UNS3 służącego do obliczeń CFD (ang. computational fluid dynamics) typu DNS (ang. direct numerical simulation). Skuteczność wykorzystania wielowątkowości sprawdzano przy użyciu klastra Zakładu Inżynierii Wirtualnej. Badania prowadzono na procesorach typu Intel® CoreTM 2 Quad oraz Intel® Xeon® przy ilości partycji w zakresie 1÷80. Za testowe zadanie posłużyły obliczenia stacjonarne opływu cylindra o przekroju kołowym zamocowanego na ścianie, przy liczbie Reynoldsa Re = 10. Badano czas obliczeń, czas komunikacji międzywęzłowej, przyspieszenie w wyniku zrównoleglenia, zużycie zasobów oraz efektywność ich wykorzystania.

4

Novel method of physical modes generation for reduced order flow control-oriented models

Morzyński M., Nowak M., Stankiewicz W.

Vibrations in Physical Systems

|

2014

|

Vol. 26

189--194

EN

Physical flow modes are of particular interest for Reduced Order Flow Control-Oriented Models. Computation of physical modes as the eigensolution of linearized Navier-Stokes equations is a cumbersome and difficult task, especially for large, 3D problems. Instead we propose the solution of Navier-Stokes equation in the frequency domain and investigation of the system response to local or global perturbation. The flow variables are perturbed around steady basic state and the system response is used to construct mode basis suitable for ROMs.

5

Modal analysis of viscous flow and reduced order models

Nowak M., Stankiewicz W., Morzyński M.

Vibrations in Physical Systems

|

2014

|

Vol. 26

223--228

EN

Phenomena occurring in the flows are very complex. Their interpretation, as well as an effective impact on them in the flow control is often only possible with the use of modal analysis and low-dimensional models. In this paper, the selected modal decomposition techniques, namely Proper Orthogonal Decomposition (POD), Dynamic Mode Decomposition (DMD) and global stability analysis, are briefly introduced. The design of Reduced Order models basing on Galerkin projection is presented on the example of the flow past a bluff body. Finally, the issues of widening of the application of the models are addressed.

6

Metoda numerycznej analizy aerosprężystości

Roszak R., Rychlik M., Stankiewicz W., Kotecki K., Hausa H., Morzyński M., Nowak M.

Prace Instytutu Lotnictwa

|

2011

|

Nr 11 (220)

148--160

EN

In this paper fluid-structure interaction, taking into account the nonlinearity of structural models, is concerned. Aeroelastic simulation of model aircraft based on GVT model configuration presents the capability of used numerical codes to analyze large-scale complex geometries. All computations were carried out in parallel environment for CFD mesh of order of millions tetrahedral elements.

7

Budowa numerycznego modelu strukturalnego do obliczeń aerosprężystych dla modelu flatterowego samolotu

Kotecki K., Hausa H., Gołuchowski B., Niezgódka M., Roszak R., Stankiewicz W., Rychlik M., Morzyński M., Nowak M.

Prace Instytutu Lotnictwa

|

2011

|

Nr 11 (220)

135--147

PL

Artykuł przedstawia proces generacji modelu strukturalnego zbudowanego z prostych elementów belkowych oraz elementów masowych, o możliwie najprostszej budowie. Wirtualny model był tworzony na podstawie rzeczywistego modelu samolotu do badań flatterowych, znajdującego się w Instytucie Lotnictwa w Warszawie. Obiekt ten wykonany został w skali 1:4 i posiadał własności masowe, sprężyste i tłumienie odpowiadające rzeczywistemu samolotowi. Istotne było uzyskanie modelu, który dokładnie odwzorowywał geometrię i własności mechaniczne modelu flatterowego. Numeryczny model obliczeniowy tworzono w programie FEMAP, na podstawie pomocniczego modelu bryłowego utworzonego w programie SolidWorks. Dla opracowanego modelu strukturalnego przeprowadzono następnie analizę modalną i wyznaczono postacie i częstości drgań własnych. Symulacja ta, przeprowadzona przy pomocy solwera MSC/Nastran, miała na celu przygotowanie danych do numerycznych obliczeń aerosprężystych, a także do walidacji otrzymanego modelu z wynikami eksperymentalnymi.

EN

The article presents the design process of structural model, made of simple beam and mass elements, of the simplest possible construction. Virtual model is based on the flutter model located in Institute of Aviation, Warsaw. This object has been made in 1:4 scale and it has mass, stiffness and damping properties corresponding to the airplane. The main point of the task was to obtain virtual model which accurately represent geometry and mechanical properties of flutter model. The computational stick model has been generated in FEMAP application, basing on the solid model generated in SolidWorks. The modal analysis in MSC/Nastran has been performed to obtain eigenvalues and eigenmodes for the prepared model. This simulation targets further aeroelastic analysis and the validation of numerical model with the experimental data.

8

Fluid-structure interaction for large scale complex geometry and non-linear properties of structure

Roszak R., Posadzy P., Stankiewicz W., Morzyński M.

Archives of Mechanics

|

2009

|

Vol. 61, nr 1

3-27

EN

In this paper fluid-structure interaction, taking into account the nonlinearity of structural models, is concerned. This phenomenon has important influence in many aeronautical applications. The method and developed system is demonstrated on NACA-0012 wing mounting, made of non-linear springs and include structures with non-linear materials, modelled by Neo-Hooke and Mooney Rivlin models, like flexible delta wing. For the first flow the comparison with experiment made in Institute of Aviation Warsaw is presented. For both mentioned above models, the linear and nonlinear analysis are presented and the critical flutter speeds are determined. Finally, aeroelastic simulation of full 123 aircraft configuration presents the capability of used numerical codes to analyze large-scale complex geometries. All computations were carried out in parallel environment for CFD mesh of order of millions tetrahedral elements.

9

Reduced order modelling of a flow around an airfoil with a changing angle of attack

Stankiewicz W., Morzyński M., Roszak R., Noack B. R., Tadmor G.

Archives of Mechanics

|

2008

|

Vol. 60, nr 6

509-526

EN

Model reduction based on Galerkin projection is a key technique used in feedback flow control. It significantly accelerates the flow computations, and thus it can be suitable for the aeroelastic simulations or, generally, in the flow analysis of changing configurations and boundaries. The present paper concerns the reduced-order Galerkin modelling of 2D flow around NACA-0012 airfoil, with angle of attack changing from alfa=30 to alfa=45. It emphasizes the requirements of simplicity and accuracy of reduced order models (ROMs) used in control applications and discusses possible mode bases. Finally, it describes the constructed model, based on the modes resulting from Proper Orthogonal Decomposition (POD) and the novel technique of continuous mode interpolation. This method allows smooth transition between different operating and boundary conditions and allows the design of least-dimensional Galerkin model for control purposes.

10

Obliczenia aeroelastyczne samolotu

Posadzy P., Roszak R., Morzyński M.

Zeszyty Naukowe Politechniki Poznańskiej. Budowa Maszyn i Zarządzanie Produkcją

|

2007

|

Nr 6

119-126

PL

W pracy przedstawiono wyniki obliczeń aeroelastycznycb samolotu pasażerskiego dokonanych zużyciem autorskiego oprogramowania. Pokazano rezultaty badań dla przypadków stacjonarnego i niestacjonarnego w warunkach lotu na wysokości 10 500 m. Przedstawiono również mechanizm powstawania i rozprzestrzeniania się niszczących drgań nietłumionych, występujących w niekorzystnych warunkach.

EN

In this paper results of aeroelastic calculaiions arę presented. Computations has been prepared using own numerical tool. Results in case of steady and unsteady research at altitude 10 500 me-ters arę shown. Also, source of undamped vibrations is presented.

11

Global flow stability analysis and reduced order modeling for bluff-body flow control

Morzyński M., Noack B. R., Tadmor G.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2007

|

Vol. 45 nr 3

621-642

EN

In the present study, a hierarchy of control-oriented reduced order models (ROMs) for fluid flows is presented. Control design requires simplicity, accuracy and robustness from an online capable Galerkin model. These requirements imply low order of the associated dynamical system. Standard POD (praper orthogonal decomposition) Galerkin models may provide a low-dimensional representation of a given reference state. Yet, their narrow dynamic range and lack of robustness pose a challenge for control design. We propose key enablers to increase the dynamic range of the POD model. An 11-dimensional hybrid model is discussed which includes, in addition to 8 POD modes, a shift mode to resolve base-flow variations, and a complex global stability mode for enhanced description of the transient phase. The dimension is further reduced by a similarly accurate 3-dimensional generalized mean-field model employing a novel continuous mode interpolation technique between POD and stability eigenmodes. This method connects smoothly different operating conditions, different mode bases and even different boundary conditions, allowing the design of least-order, accurate Galerkin model for flow control purposes. The interpolation technique is employed to construct a priori flow model from the stability analysis and the Reynolds equation without the need for flow data.

PL

W pracy przedstawiono grupę modeli niskowymiarowych przeznaczoną do sterowania opływem ciał. Wymagania dotyczące modelu, takie jak prostota, dokładność i odporność wymagają ograniczenia liczby wymiarów. Standardowe modele Galerkina oparte o mody POD okazują się nieprzydatne do projektowania kontrolera, stąd jako rozwiązanie problemu zaproponowano modele hybrydowe oparte o mody globalnej analizy stabilności, mody POD i mod przesunięcia. Dodatkowo zaprezentowano nową koncepcję interpolacji modów, przez co możliwa jest konstrukcja parametrycznego modelu przepływu charakteryzującego się najmniejszą z możliwych liczbą wymiarów i płynną zmianą w zależności od stanu sterowanego przepływu. Metoda ciągłej interpolacji modów została zastosowana do konstrukcji modelu a priori przepływu, opartego jedynie o mody globalnej analizy stabilności.

12

Structure optimization system based on the bone surface adaptation phenomenon

Nowak M., Morzyński M.

Computer Assisted Mechanics and Engineering Sciences

|

2006

|

Vol. 13, No. 4

633-640

EN

In the paper the structure optimization system based on the surface remodeling is presented. The base of algorithm formulation was the trabecular bone surface remodeling phenomenon leading to optimization of the trabecular net in the bone as well as the design with optimal stiffness principle. The closed system including Finite Element mesh generation, decision criterion for structure adaptation and Finite Element Analysis in parallel environment are presented. The issues concerning the use of the tool for the mechanical design are discussed. Some results of computations, using special prepared software are presented.

13

Czas odnaleziony, czyli inżynieria wirtualna w projektowaniu mechanicznym

Morzyński M., Nowak M.

Zeszyty Naukowe Politechniki Poznańskiej. Maszyny Robocze i Transport

|

2004

|

Nr 57

49-58

PL

Na prostym przykładzie przedstawiono schemat stosowany przez autorów do edukacyjnej prezentacji projektowania wirtualnego na Wydziale Maszyn Roboczych i Transportu. Przeprowadzono pogłębioną analizę opartą na historycznych już przykładach z dziedziny lotnictwa. W końcowej części wskazano, dlaczego do ilustracji inżynierii wirtualnej wybrano lotnictwo. Pokazano, jak Politechnika Poznańska uczestniczy w projekcie komputerowego przewidywania sprężystego zachowania się samolotu w locie - przez dostarczenie programów wykorzystywanych do projektowania samolotów w takich firmach, jak Airbus, SAAB-Grippen, CASA, Alenia czy EADS.

EN

The paper presents the main ideas of Virtual Engineering in mechanical design on base of courses held in Poznań University of Technology. The analysis is illustrated with the well known virtual aircrafts projects. The experiences gained by the authors in the V-th European Union Framework Programme "TAURUS" (Technology Development for Aeroelastic Simulations on Unstructured Grids) are used to present the actual design methods in the European Aerospace Industry.

14

Generacja siatek do analizy strukturalnej dla obiektów skanowanych przestrzennie

Mostowski R., Morzyński M.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Opolska

|

2001

|

z. 69

243-250

PL

Praca prezentuje zagadnienie generowania przestrzennych siatek elementów skończonych na podstawie danych z pomiaru obiektu rzeczywistego. Omówiono sposoby akwizycji danych wejściowych oraz ich struktury. Przedstawiono i oceniono praktycznie sposoby i algorytmy generowania siatek do analizy strukturalnej.

EN

The paper considers the Finite Element mesh generation for 3D objects scanned in the reverse engineering process. The data acquisition methods and structure is discussed. Mesh generation methods and algorithms used in structural analysis are presented and evaluated.