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Flow Variation of Duckbill Valve Jet in Relation to Large Elastic Deformation / Lee, Joseph H. in Journal of engineering mechanics, Vol. 130 N°8 (Août 2004) 

Public ISBD [article]  in Journal of engineering mechanics > Vol. 130 N°8 (Août 2004) . - 971-981 p. Titre : Flow Variation of Duckbill Valve Jet in Relation to Large Elastic Deformation Titre original : Variation de Flux de la Valve de Duckbill Relié en Jet par Rapport à la Grande Déformation Elastique Type de document : texte imprimé Auteurs : Lee, Joseph H., Auteur ; Lo, S. H., Auteur ; Lee, K. L. ; Teng, Michelle H., Editeur scientifique Article en page(s) : 971-981 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Elastomer  Finite  element  method  Deformation  Fluid-structure  interaction  Elasticity  Water  flow  Elastomère  Méthode  d'élément  fini  Interaction  liquide  de  structure  Elasticité  Ecoulement  d'eau Index. décimale : 620.1 Essais des matériaux. Défauts des matériaux. Protection des matériaux Résumé : Duckbill-shaped elastomer valves are often installed on waste-water effluent diffusers, stormwater outfalls, and industrial flow systems to prevent backflow and sediment/salt water intrusion. Unlike fixed diameter nozzles, the flow from a duckbill valve (DBV) depends both on the driving pressure and the size of the valve opening. A nonlinear large deformation finite element analysis of a prototype DBV is reported herein. The elastomer is modeled as a hyperelastic incompressible solid, and the flow inside the DBV, shaped like a converging nozzle, is treated as energy conserving. The deformed valve is computed iteratively from sequential standard large deformation analysis of the internal flow and pressure loading. The calculations show that the valve opening is lip shaped, and the maximum stress occurs around the two sides of the saddle of the DBV; maximum strains are on the order of 5%. In contrast to the traditional square-root head.discharge dependence, a linear pressure.discharge relation is predicted for a range of elastomer thickness; the jet velocity/valve opening area varies nonlinearly with discharge. The normalized predictions of valve discharge flow and opening area as a function of the driving pressure are in excellent agreement with experimental data. Des valves d'élastomère formées par Duckbill sont souvent installées sur les diffuseurs effluents d'eau usagée, les décharges de précipitation exceptionnelle, et les systèmes d'écoulement industriels pour empêcher l'intrusion d'eau salée de refoulement et de sédiment. À la différence des becs fixes de diamètre, l'écoulement d'une valve de duckbill (DBV) dépend tous les deux de la pression d'entraînement et de la taille de l'ouverture de valve. Une analyse finie d'élément de grande déformation non linéaire d'un prototype DBV est rapportée ci-dessus. L'élastomère est modelé comme solide incompressible hyperelastic, et l'écoulement à l'intérieur du DBV, formé comme un bec convergent, est traité comme conservation d'énergie. La valve déformée est calculée itérativement de la grande analyse standard séquentielle de déformation de l'écoulement et du chargement internes de pression. Les calculs prouvent que l'ouverture de valve est lèvre formée, et l'effort maximum se produit autour des deux côtés de la selle du DBV ; les contraintes maximum sont sur l'ordre de 5%. Contrairement à la dépendance traditionnelle de la place-racine head.discharge, une relation linéaire de pressure.discharge est prévue pour une gamme d'épaisseur d'élastomère ; le terrain découvert de valve de vitesse de voyager en jet change non linéairement avec la décharge. Les prévisions normales de l'écoulement de décharge de valve et du terrain découvert en fonction de la pression d'entraînement sont dans l'excellent accord avec des données expérimentales. DEWEY : 620.1 ISSN : 0733-9399 En ligne : hreclhw@hkucc.hku.hk [article] Flow Variation of Duckbill Valve Jet in Relation to Large Elastic Deformation = Variation de Flux de la Valve de Duckbill Relié en Jet par Rapport à la Grande Déformation Elastique [texte imprimé] / Lee, Joseph H., Auteur ; Lo, S. H., Auteur ; Lee, K. L. ; Teng, Michelle H., Editeur scientifique . - 971-981 p. Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) in Journal of engineering mechanics > Vol. 130 N°8 (Août 2004) . - 971-981 p. Mots-clés : Elastomer  Finite  element  method  Deformation  Fluid-structure  interaction  Elasticity  Water  flow  Elastomère  Méthode  d'élément  fini  Interaction  liquide  de  structure  Elasticité  Ecoulement  d'eau Index. décimale : 620.1 Essais des matériaux. Défauts des matériaux. Protection des matériaux Résumé : Duckbill-shaped elastomer valves are often installed on waste-water effluent diffusers, stormwater outfalls, and industrial flow systems to prevent backflow and sediment/salt water intrusion. Unlike fixed diameter nozzles, the flow from a duckbill valve (DBV) depends both on the driving pressure and the size of the valve opening. A nonlinear large deformation finite element analysis of a prototype DBV is reported herein. The elastomer is modeled as a hyperelastic incompressible solid, and the flow inside the DBV, shaped like a converging nozzle, is treated as energy conserving. The deformed valve is computed iteratively from sequential standard large deformation analysis of the internal flow and pressure loading. The calculations show that the valve opening is lip shaped, and the maximum stress occurs around the two sides of the saddle of the DBV; maximum strains are on the order of 5%. In contrast to the traditional square-root head.discharge dependence, a linear pressure.discharge relation is predicted for a range of elastomer thickness; the jet velocity/valve opening area varies nonlinearly with discharge. The normalized predictions of valve discharge flow and opening area as a function of the driving pressure are in excellent agreement with experimental data. Des valves d'élastomère formées par Duckbill sont souvent installées sur les diffuseurs effluents d'eau usagée, les décharges de précipitation exceptionnelle, et les systèmes d'écoulement industriels pour empêcher l'intrusion d'eau salée de refoulement et de sédiment. À la différence des becs fixes de diamètre, l'écoulement d'une valve de duckbill (DBV) dépend tous les deux de la pression d'entraînement et de la taille de l'ouverture de valve. Une analyse finie d'élément de grande déformation non linéaire d'un prototype DBV est rapportée ci-dessus. L'élastomère est modelé comme solide incompressible hyperelastic, et l'écoulement à l'intérieur du DBV, formé comme un bec convergent, est traité comme conservation d'énergie. La valve déformée est calculée itérativement de la grande analyse standard séquentielle de déformation de l'écoulement et du chargement internes de pression. Les calculs prouvent que l'ouverture de valve est lèvre formée, et l'effort maximum se produit autour des deux côtés de la selle du DBV ; les contraintes maximum sont sur l'ordre de 5%. Contrairement à la dépendance traditionnelle de la place-racine head.discharge, une relation linéaire de pressure.discharge est prévue pour une gamme d'épaisseur d'élastomère ; le terrain découvert de valve de vitesse de voyager en jet change non linéairement avec la décharge. Les prévisions normales de l'écoulement de décharge de valve et du terrain découvert en fonction de la pression d'entraînement sont dans l'excellent accord avec des données expérimentales. DEWEY : 620.1 ISSN : 0733-9399 En ligne : hreclhw@hkucc.hku.hk