• Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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• v.16 no.3
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• pp.1-12
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• 2012

In this study, an analysis method for the earthquake response of an offshore wind turbine model is developed, considering the effects of the fluid-structure-soil interaction. The turbine is modeled as a tower with a lumped mass at the top of it. The tower is idealized as a tubular cantilever founded on flexible seabed. Substructure and Rayleigh-Ritz methods are used to derive the governing equation of a coupled structure-fluid-soil system incorporating interactions between the tower and sea water and between the foundation and the flexible seabed. The sea water is assumed to be a compressible but non-viscous ideal fluid. The impedance functions of a rigid footing in water-saturated soil strata are obtained from the Thin-Layer Method (TLM) and combined with the superstructure model. The developed method is applied to the earthquake response analysis of an offshore wind turbine model. The method is verified by comparing the results with reference solutions. The effects of several factors, such as the flexibility of the tower, the depth of the sea water, and the stiffness of the soil, are examined and discussed. The relative significance of the fluid-structure interaction over the soil-structure interaction is evaluated and vice versa.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.32 no.4
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• pp.643-659
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• 2022

Geologic sequestration technologies such as CCS (carbon capture and storage), EGS (enhanced geothermal systems), and EOR (enhanced oil recovery) have been widely implemented in recent years, prompting evaluation of the mechanical stability of storage sites. As fluid injection can stimulate mechanical instability in storage layers by perturbing the stress state and pore pressure, poroelastic models considering various injection scenarios are required. In this study, we calculate the pore pressure, stress distribution, and vertical displacement along a surface using commercial finite element software (COMSOL); fault slips are subsequently simulated using PyLith, an open-source finite element software. The displacement fields, are obtained from PyLith is transferred back to COMSOL to determine changes in coseismic stresses and surface displacements. Our sequential use of COMSOL-PyLith-COMSOL for poroelastic modeling of fluid-injection and induced-earthquakes reveals large variations of pore pressure, vertical displacement, and Coulomb failure stress change during injection periods. On the other hand, the residual stress diffuses into the remote field after injection stops. This flow pattern suggests the necessity of numerical modeling and long-term monitoring, even after injection has stopped. We found that the time at which the Coulomb failure stress reaches the critical point greatly varies with the hydraulic and poroelastic properties (e.g., permeability and Biot-Willis coefficient) of the fault and injection layer. We suggest that an understanding of the detailed physical properties of the surrounding layer is important in selecting the injection site. Our numerical results showing the surface displacement and deviatoric stress distribution with different amounts of fault slip highlight the need to test more variable fault slip scenarios.

• Journal of Power System Engineering
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• v.13 no.2
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• pp.42-48
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• 2009

본 실험에서는 왕복동식 수소 압축 시스템에서 다양한 스너버 압력변화와 스너버 효과를 조사가 수행되었다. 압력값은 실험적인 방법으로 스너버 시스템에서 각각 6군데에서 압력 값을 측정하였다. 그리고 아크릴 스너버에서의 입, 출구의 압력진폭은 FFT로 얻어진다. 맥동압 감소는 결과의 입, 출구의 진폭으로써 계산되어진다. 이는 각각의 모터 주파수 30, 40, 50Hz에서 각각 58.248%, 57.026%, 56.871%의 맥동압 감소가 일어난다. 압력 손실은 각각의 모터주파수 30, 40, 50Hz에서 0.960%, 1.533%, 1.965% 손실값이 발생한다. 수치해석은 스너버 내부 모든 구역에의 압력 정보를 보여준다. 실험과 수치해석의 결과를 비교하면 좋은 일치성을 보인다. 그렇기 때문에 수치해석으로 구한 압력 예측값은 왕복등식 수소 압축 시스템의 스너버 성능을 포함하는 다양한 수학적 식에 적용가능하다.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2004.11a
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• pp.1407-1412
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• 2004

The velocity and pressure fields of a ship's propulsion mechanism of Weis-Fogh type are studied by advanced vortex method. The wing of NACA0010 type and the channel are approximated by a finite of source and vortex panels, and the free vortices are introduced from the surface of their bodies. The viscous diffusion of fluid is represented by the core-spreading method. The velocity field is calculated on the basis of Biot-Savart law and the pressure field is calculated from the integration equation formulated by Uhlman. The flow fields of this propulsion mechanism are unsteady and complex, but the flow fields are clarified by numerical simulation.

• Journal of Power System Engineering
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• v.2 no.3
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• pp.21-26
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• 1998

Numerical simulations for various fluid flows require enormous computing time during iterations. In order to solve this problem, several techniques have been proposed. A SOR method is one of the effective methods for solving elliptic equations. However, it is very difficult to find the optimum relaxation factor, the value of this factor for practical problems used to be estimated on the basis of expertise. In this paper, the implication of the relaxation factor are translated into fuzzy control rules on the basis of the expertise of numerical analysers, and fuzzy controller incorporated into a numerical algorithm. From two cases of study, Poisson equation and cavity flow problem, we confirmed the possibility of computational acceleration with fuzzy logic and qualitative reasoning in numerical simulations. Numerical experiments with the fuzzy controller resulted in generating a good performance.

• Journal of Ocean Engineering and Technology
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• v.7 no.1
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• pp.99-106
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• 1993

The use of Hermite cubic element, as a possible finite element computation of transport equations containing shocks, has been invesigated. In the present paper the hermite cubic elements are applied to both linear and nonlinear scalar one and two dimensional equations. In the one dimensional problems, numerical results by the hermite cubic element show better than those by the linear element, and the steady state solution by the hermite cubic element yields result with good resolution. This fact proves the superiority of the hermite cubic element in space differencing. In two dimensional case, the results by the hermite cubic element shows a boundary instability, and the use of higher order time differencing method may be necessary for fixing the problem.

• Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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• v.7 no.4
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• pp.667-680
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• 1995

튜브 내의 입구영역에서 난류 유동에 의한 대류와 비회복사(non-gray radiation)가 동시에 일어날 때의 열전달특성을 수치해석적으로 연구하였다. 작동유체는 이산화탄소, 수증기, 질소의 혼합가스라고 가정하였다. 지배방정식을 계산하기 위해 유한차분법이 이용되었고, 복사전달방정식을 이차편미분방정식으로 바꾸기 위해 P-1 근사법이 사용되었다. 그리고 혼합가스의 비회흡수계수(non-gray absorption coefficient)는 지수광폭밴드모형(exponential wide band model)을 이용해서 구하였다. 열전달특성에 대한 온도조건의 영향을 조사하기 위해 튜브의 축방향에 대한 평균 온도와 뉴셀트수(Nusselt number)의 변화를 몇 가지 다른 온도조건에 대해 나타내었다. 또한, 가스의 성분조성에 대한 영향을 조사하였으며, 이러한 결과에 기초해서 튜브 내에서 난류유동에 의한 대류와 비화복사가 동시에 일어날 때의 복사 뉴셀트수를 쉽게 예측할 수 있는 방법을 제시하였다.

• Journal of ILASS-Korea
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• v.3 no.4
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• pp.65-76
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• 1998

An experimental and numerical study of a spray flow is performed to investigate the spray characteristics using an air-assisted atomizer. A Partical Dynamic Analyzer(PDA) is used to measure SMD, dmp velocity, and drop number density whose the initial conditions have considerable effect on the numerical results. The measured experimental data have been used to asses the accuracy of model predictions. Numerical investigation is made with the Eulerian - Lagrangian formulism. Turbulent dispersion effects using a Monte-Carlo method, turbulent modulation effect and entrainment of air are also numerically simulated. Results show that the numerical predictions of SSF(Stochastic Separated Flow) analysis yielded reasonable agreement with the experimental data. However, the model calculations for small drops produced the inconsistent numerical results due to the effect of surrounding air entrainment.

• Journal of Energy Engineering
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• v.4 no.1
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• pp.126-139
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• 1995

저속의 압축성 유동장에서의 원형 실린더 주위의 유동 및 열전달특성을 해석하였다. 비압축성 유동장에서의 실린더 주위의 유동 및 열전달현상에 대하여는 실험과 수치해석을 포함한 광범위한 연구가 진행되어 왔으며 매우 잘 알려져 있다. 실린더 벽면과 주위 유동장의 온도차가 큰 경우, 밀도의 변화가 커지므로 유동장은 압축성 유체가 되나 지배 방정식의 복잡함과 적절한 수치해석 방법의 부족으로 실린더 주위의 유동장을 압축성유체로 해석한 경우는 매우 드물다. 현재 압축성유동 해석에 널리 사용되는 time marching algorithm은 저속의 유동장 해석시 지배방정식에 나타나는 eigenvalue들의 괴리에 의하여 수렴속도가 현저히 떨어지게 된다. 본 연구에서는 이와 같은 난점을 극복할 수 있는 time-derivative preconditioning 방법을 사용하여 온도차가 큰 유동장에서의 강제 및 혼합대류에 대한 계산을 수행하였고 이들의 열전달특성을 비교하였다. 강제대류의 경우 실린더 벽면 온도의 증가에 따른 밀도 감소의 영향은 유동장의 Re수를 감소시켜 확산의 영향을 증가시키면서, 혼합대류의 경우 부력의 영향은 가열되는 유동장의 범위와 재순환 영역을 강제대류에 비해 현저히 감소시킨다.

• Journal of Energy Engineering
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• v.4 no.1
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• pp.23-30
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• 1995

분류층 가스화기 설계를 위한 일차연구로서 가스화기 종횡비, 주입方法, 선회강도 및 주입속도 등에 따른 비반응 난류장 특성을 수치해석적 방법에 의해 파악하였다. 수치해석은 검사체적에 기초한 Patankar의 유한차분방법을 이용하였으며 압력과 속도의 연계문제는 SIMPLEC 알고리즘을, 레이놀즈 전단력은 K- 난류모델을 사용하였다. 입자궤적 계산은 공기역학적 향력만을 고려하였으며 비선형적인 공기저항력에 의한 난류변동상관모델은 고려치 않았다. 이차공기 주입방법(parallell injection과 nonparallel 3$0^{\circ}C$ imjection)에 따른 수치해석을 수행하여 Ar tracer의 질량분율 및 기타 속도에 대한 實驗資料와 비교하여 만족할 만한 結果를 얻었다. 나아가서 假想的인 가스화기 모델을 대상으로 가스화기의 종횡비, 선회강도, 주입속도 및 주입각 등에 따른 와류 形成 위치 등을 포함한 유동장 특성 및 입도에 따른 궤적분석을 시도하였다.