Spatially Developing Secondary Instabilities and Attachment Line Instability in Supersonic Boundary Layers

This paper reports on progress towards developing a spatial stability code for compressible shear flows with two inhomogeneous directions, such as crossflow dominated swept-wing boundary layers and attachment line flows. Certain unique aspects of formulating a spatial, two-dimensional eigenvalue problem for the secondary instability of finite amplitude crossflow vortices are discussed. A primary test case used for parameter study corresponds to the low-speed, NLF-0415(b) airfoil configuration as tested in the ASU Unsteady Wind Tunnel, wherein a spanwise periodic array of roughness elements was placed near the leading edge in order to excite stationary crossflow modes with a specified fundamental wavelength. The two classes of flow conditions selected for this analysis include those for which the roughness array spacing corresponds to either the naturally dominant crossflow wavelength, or a subcritical wavelength that serves to reduce the growth of the naturally excited dominant crossflow modes. Numerical predictions are compared with the measured database, both as indirect validation for the spatial instability analysis and to provide a basis for comparison with a higher Reynolds number, supersonic swept-wing configuration. Application of the eigenvalue analysis to the supersonic configuration reveals that a broad spectrum of stationary crossflow modes can sustain sufficiently strong secondary instabilities as to potentially cause transition over this configuration. Implications of this finding for transition control in swept wing boundary layers are examined. Finally, extension of the spatial stability analysis to supersonic attachment line flows is also considered

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛЕЙ СЛОЖНЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ МЕТОДОВ ВХОД-ВЫХОДНЫХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ И ПРОСТРАНСТВА СОСТОЯНИЙ

Рассмотрены основные направления научно-практической деятельности лаборатории моделирования самоорганизующихся систем ОИПИ НАН Беларуси. С точки зрения внутреннего и внешнего описания систем  исследуются сложные нелинейные динамические системы и хаотические процессы на основе методов пространства состояний и вход-выходных представлений. В рамках метода пространства состояний рассмотрены аэрогидродинамические модели самоорганизации упорядоченных пространственных структур в течениях Релея – Бенара, Куэтта – Тейлора и предложен метод их анализа на основе матричной декомпозиции в пространстве состояний. В русле метода вход-выходных представлений предложен новый метод распознавания сигналов речевых фонем на основе оценивания ядер Винера. Исследованы также модели самоорганизации упорядоченных пространственных и временных физических структур, полученные на основе вычислительного эксперимента по численному моделированию аэродинамичеcких потоков внутри машиностроительных конструкций

Estrategias de descomposición en dominios para entornos Grid

En este trabajo estamos interesados en realizar simulaciones numéricas basadas en elementos finitos con integración explícita en el tiempo utilizando la tecnología Grid.Actualmente, las simulaciones explícitas de elementos finitos usan la técnica de descomposición en dominios con particiones balanceadas para realizar la distribución de los datos. Sin embargo, esta distribución de los datos presenta una degradación importante del rendimiento de las simulaciones explícitas cuando son ejecutadas en entornos Grid. Esto se debe principalmente, a que en un ambiente Grid tenemos comunicaciones heterogéneas, muy rápidas dentro de una máquina y muy lentas fuera de ella. De esta forma, una distribución balanceada de los datos se ejecuta a la velocidad de las comunicaciones más lentas. Para superar este problema proponemos solapar el tiempo de la comunicación remota con el tiempo de cálculo. Para ello, dedicaremos algunos procesadores a gestionar las comunicaciones más lentas, y el resto, a realizar cálculo intensivo. Este esquema de distribución de los datos, requiere que la descomposición en dominios sea no balanceada, para que, los procesadores dedicados a realizar la gestión de las comunicaciones lentas tengan apenas carga computacional. En este trabajo se han propuesto y analizado diferentes estrategias para distribuir los datos y mejorar el rendimiento de las aplicaciones en entornos Grid. Las estrategias de distribución estáticas analizadas son: 1. U-1domains: Inicialmente, el dominio de los datos es dividido proporcionalmente entre las máquinas dependiendo de su velocidad relativa. Posteriormente, en cada máquina, los datos son divididos en nprocs-1 partes, donde nprocs es el número de procesadores total de la máquina. Cada subdominio es asignado a un procesador y cada máquina dispone de un único procesador para gestionar las comunicaciones remotas con otras máquinas. 2. U-Bdomains: El particionamiento de los datos se realiza en dos fases. La primera fase es equivalente a la realizada para la distribución U-1domains. La segunda fase, divide, proporcionalmente, cada subdominio de datos en nprocs-B partes, donde B es el número de comunicaciones remotas con otras máquinas (dominios especiales). Cada máquina tiene más de un procesador para gestionar las comunicaciones remotas. 3. U-CBdomains: En esta distribución, se crean tantos dominios especiales como comunicaciones remotas. Sin embargo, ahora los dominios especiales son asignados a un único procesador dentro de la máquina. De esta forma, cada subdomino de datos es dividido en nprocs-1 partes. La gestión de las comunicaciones remotas se realiza concurrentemente mediante threads. Para evaluar el rendimiento de las aplicaciones sobre entornos Grid utilizamos Dimemas. Para cada caso, evaluamos el rendimiento de las aplicaciones en diferentes entornos y tipos de mallas. Los resultados obtenidos muestran que:· La distribución U-1domains reduce los tiempos de ejecución hasta un 45% respecto a la distribución balanceada. Sin embargo, esta distribución no resulta efectiva para entornos Grid compuestos de una gran cantidad de máquinas remotas.· La distribución U-Bdomains muestra ser más eficiente, ya que reduce el tiempo de ejecución hasta un 53%. Sin embargo, la escalabilidad de ésta distribución es moderada, debido a que puede llegar a tener un gran número de procesadores que no realizan cálculo intensivo. Estos procesadores únicamente gestionan las comunicaciones remotas. Como limite sólo podemos aplicar esta distribución si más del 50% de los procesadores en una máquina realizan cálculo.· La distribución U-CBdomains reduce los tiempos de ejecución hasta 30%, pero no resulta tan efectiva como la distribución U-Bdomains. Sin embargo, esta distribución incrementa la utilización de los procesadores en 50%, es decir que disminuye los procesadores ociosos

The creation of a method to measure and compare product appearance

Product appearance plays a significant role in generating appeal for consumers and subsequent commercial success for mass-market products. Associated with the design and manufacture of many mass-market products is significant financial investment and thus also significant risk. This risk is particularly severe for established or mature markets such as consumer electronics and vehicles where designs must retain a brand identity and differentiate from other products while still being easily identifiable, and avoid potential design right or trade dress infringement. Within the design process there is 'styling', the activity primarily concerned with the creation of products' form and appearance. While appearance is the primary concern in styling there is a wide range of factors that must be considered alongside appearance when designers evaluate potential design concepts. While there exists many tools and methods to objectively evaluate and communicate factors such as cost, performance, manufacture or ergonomics, there are few strategies to assist designers in objectively evaluating and reasoning on appearance, despite its relative importance to the market success of products. The aim of this thesis is to improve the styling process by researching and creating a method to more objectively measure and compare product appearance. In proposing a method and achieving the aim three major areas of research are addressed. The first is to create an approach to visually decompose products into constituent features to explore their influence on overall appearance. The second is to create a method of measurement to analyse the geometry of features and enable comparison across product ranges. The third is to investigate how the measures can be applied to assist designers during the styling process and provide insights into the strategic use of visual branding. The progression through these research areas and the subsequent proposed method form the key contribution to knowledge of this thesis. Through the application of the method to various case studies and a comprehensive study in its complete form, the method is validated and its potential use to designers demonstrated