Modelling vortex-induced vibrations of branched structures by coupling a 3D-corotational frame finite element formulation with wake-oscillators
Notice bibliographique
Résumé
Branched structures are present in a diverse set of problems, from modelling branch pipe connections to simulating tree dynamics.Soft corals like the Bipinnate sea plume, have a branched geometry and are soft enough to bend under the waves.Due to their cylindrical cross section, a vortex street forms in the coral's wake inducing vibrations of its branches.Despite extensive studies on VIV in straight geometries, the three-dimensional (3D) dynamics of flexible branched structures remains uninvestigated.In this numerical and experimental study, we develop a novel formulation for the accurate computation of in-line and cross-flow VIV of frame structures undergoing large deformation.The finite element approach is used to model arbitrarily complex geometries of branched frame structures.Our formulation allows to model complex geometries with forks or sharp angles.The consistent 3D corotational formulation for frame elements computes the internal, inertial and hydrodynamic forces.A wake-oscillator approach models the near wake dynamics with fluctuating fluid forces on the structure in the in-line and cross-flow directions.The drag and lift coefficients follow distributed Van der Pol oscillators.Moreover, we implement the numerical resolution procedure in the open-source library ONSAS.The present formulation and numerical resolution procedure is validated by solving three examples, including comparisons with an analytical solution, a wake-oscillator, and experimental data from the literature.We also conduct experiments of a flexible and elastic cylinder clamped inside a water tunnel under a constant uniform flow.Amplitudes and power spectral density of the tip transverse displacements are compared with the model prediction.Finally, the proposed formulation is applied on a cylinder with two branches.The simulations demonstrate a multi-frequency response with higher amplitudes of displacements when additional branches are incorporated onto the cylinder, emphasizing the significance of considering VIV in nature and engineering applications for such geometries.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».