중성자 확산 방정식의λ -mode를 구하는 반복 계산법을 정립하였고, 이 방법을 이용한 2군, 3차원 전산 코드 MOGEN을 개발하였다. 2차원 직각형 균질 원자로에 대해 계산을 수행하여, 생산된 고유치와 고유함수가 해석해에 잘 일치함을 보여 코드의 정확도를 검증하였다. 실제 CANDU형 포준 원자로의 2차원 mode를 생산하였고, 이는 기존의 mode특성을 정확히 나타내었다. 마지막으로, λ-mode의 응용분야에 대하여 간략히 설명하였다.
모멘트 분배법(分配法)은 지난 60년(年) 동안 연속(連續)보와 라멘 등의 부정정구조물(不靜定構造物)의 근사해법(近似解法)으로 널리 사용되어 왔다. 이 방법(方法)은 구조부재(構造部材)의 양단(兩端)모멘트를 반복적(反復的)인 수계산(手計算)으로 산정(算定)하는 것이다. 본(本) 연구(硏究)는 모메트 분배법(分配法)을 이용하여 수렴형공식(收斂型公式)을 전개(展開)한 것이다. 이들 공식(公式)은 재래식(在來式) 모멘트 분배법(分配法)의 단점(短點)이라고 할 수 있는 결과(結果)의 근사성(近似性) 및 과정(過程)의 복잡성(複雜性)을 극복(克服)함으로써 간단(簡單)하고도 정확(正確)한 해(解)를 제공(提供)한다. 여기 제안(提案)된 공식(公式)들은 부정정(不靜定) 뼈대의 새로운 해법(解法)의 하나가 될 것이며, 특히 연속(連續)보의 영향선(影響線)의 작도(作圖)에 효과적(效果的)으로 기여(寄與)함으로써 구조설계(構造設計)의 실무(實務)에 큰 도움이 될 것이다.
연속(連續)보 또는 라멘 등의 양단(兩端)모멘트를 반복적(反復的)인 수계산(手計算)으로 산정(算定)하기 위하여 모멘트 분배법(分配法)은 지난 60년(年)동안 널리 사용(使用)되어 왔다. 그러나 이 방법(方法)은 부정정(不靜定) 차수(次數)가 증가(增加)할수록 그 순환과정(循環過程)이 매우 복잡(複雜)해지면서 결과치(結果値)는 정해(正解)에서 멀어지는 경향(傾向)이 있다. 참고문헌(參考文獻)(1)에서는 4경간(徑間) 까지의 연속(連續)보를 해석(解析)하는 공식(公式)들을 제안(提案)하였다. 이 공식(公式)들은 모멘트 분배법(分配法)을 정식화(定式化)한 것이지만 모멘트분배법(分配法)에 비해 훨씬 간단(簡單)하면서도 결과치(結果値)는 100% 정해(正解)를 나타내었다. 본(本) 연구(硏究)는 5경간(徑間) 이상(以上)의 다경간(多徑間) 연속(連續)보의 해석(解析)에 대한 새로운 해법(解法)이며, 참고문헌(參考文獻)(1)의 과정(過程)을 확대(擴大)하여 새로운 수렴형 공식(公式)을 전개(展開)한 것이다. 모멘트 분배법(分配法)에 비하여 결과치(結果値)는 아주 정해(正解)에 가까운 반면(反面)에 계산(計算)은 매우 간단(簡單)하다는 사실(事實)을 입증(立證)하고 있다. 여기 제안(提案)된 방법(方法)은 다경간(多徑間) 연속(連續)보, 더 나아가서는 라멘의 해석(解析)에서 새로운 해법(解法)이 될 것이다.
본 논문에서는 3차원 비선형 슬러싱 유동에 대한 수치해법을 개발하였다. 탱크내에서 과도한 슬러싱 유동이 일어나는 경우에는 슬러싱 유동에 의해 유기되는 유체 충격력에 의해 탱크 내부 부재나 탱크 자체의 손상을 야기할 수 있다. 비선형 슬러싱 유동을 포텐셜 유동 이론에 근거한 자유표면파 문제로 정식화하고, 엄밀한 비선형 자유표면 경계조건을 적용하여 수치적으로 해석하였다. 안정된 수치 해법 개발을 위해 해밀톤 원리에 근거한 변분법을 사용하였으며 얻어진 변분식에 유한 요소법을 적용하여 해석하였다. 비선형 자유표면 유동은 시간영역에서의 초기치 문제로 해석하였으며 자유표면의 위치는 매 계산 시간 간격마다 반복계산에 의해 결정되었다. 수치 해석 결과로는 탱크내에 위치한 파이프에 비선형 슬러싱 유동에 의해 야기되는 유체 충격력을 구하였다.
CRAY 에서 멀티/마이크로 태스킹은 다수의 CPU를 이용하여 계산속도를 증가시키는 하나의 방법이다. CRAY-2 에는 4개의 CPU 가 있으므로 적절히 설계된 알고리즘을 가지고 최대 4배의 speedup을 실현할 수 있다. 저자는 이 논문에서 CRAY-2에서 멀티태스킹/마이트로태스킹 라이브러리를 이용한 2가지의 선형시스템의 해의 병렬화를 제시한다. 하나는 조밀행렬에 대한 가우스 소거법이고 다른 하나는 Radicati di Brozolo가 제안한 준비행렬을 이용한 대형이산 행렬의 반복적 해법이다. 첫째 경우에 크기가 600인 행렬에서 2개의 CPU에 멀티태스킹을 이용하여 1.3의 speedup을 얻었으며 두 번째 경우에서는 크기가 8192인 행렬에서 4개의 CPU에 마이크로 태스킹을 사용하여 3이상의 speedup을 얻었다. 첫째 경우에서는 비균일한 벡터길이 때문에 speedup 이 제한되었다. 두 번째 경우에서는 Radicati 의 테크닉을 혼합한 ILU(0) 준비행렬은 4개의 프로세서에서 상당히 높은 speedup을 얻었다.
본 연구에서는 개발된 선미부에 수직날개를 부착한 선박의 조파저항성능을 예측할 수 있는 수치해석기법의 검증에 관한 것이다. 수치해석기법은 비점성 유동장 해석기법인 랜킨소오스 패널법과 와류격자법을 사용하여 개발하였으며, 자유수면 경계조건의 비선형성은 반복해법을 사용하여 만족시켰고, 선박의 트림과 침하량을 구하는 알고리즘을 포함하고 있다. 수치해석을 위한 선체표면의 패널을 생성하기 위하여 패널절단법을 사용하였다. 4000TEU 컨테이너 운반선을 대상 선박으로 하여 선미부 6개소의 서로 다른 위치에 수직날개를 부착하여 수치해석을 수행하였으며, 수치해석기법의 타당성을 검증하기 위하여 상용 점성 유동장 해석 프로그램인 FLUENT를 사용하여 선체 주위의 점성 유동장을 계산하였고, 모형시험을 수행하여 얻은 실험 결과를 수치해석 결과와 서로 비교하였다.
최근 공학분야에서 다루어지고 있는 문제의 규모가 대형화하고 있으며 이러한 대형구조물의 구조설계는 부재의 강도설계 및 절점의 변위조절을 위하여 많은 수의 구조해석을 요구한다. 한 대의 개인용 컴퓨터에 의한 대형구조물의 구조해석은 대용량의 기억장치와 많은 계산 시간이 요구되므로 반복적 해석이 필요한 대형구조물의 설계에 효율적으로 이용되기 어려운 실정이다. 따라서, 본 논문에서는 이러한 문제에 대한 대안으로 다수의 개인용 컴퓨터들을 네트워크로 연결하여 고성능 병렬연산시스템을 구성하고 이에 적합한 두 가지 형태의 분산구조방정식해법들을 반복법인 PCG 알고리즘을 이용하여 개발하였다. 대형구조물을 위한 분산구조해석법은 구조해석 과정에 요구되는 각 컴퓨터 상호 간의 통신회수와 통신량을 최소화할 수 있도록 개발되었다. 분산구조해석법의 성능은 대규모 3차원 트러스 구조물 및 144층 가새 튜브구조물의 구조해석에 적용하여 분석하였다.
Application of the Object-oriented Programming (OOP) method to the Finite Element Model (FEM) program has various strengths including the features of encapsulation, polymorphism and inheritance. However, this technique should be based upon a premise that the independency of the object method and data to be used is guaranteed. By attempting to apply the OOP to the FEM, existing researches go against the independency of the OOP which is an essential feature of the method. The reason is this: existing researches apply the OOP to modules in accordance with analysis procedures, although the data to be used is classified as an element unit in the FEM. Therefore, the required independency cannot be maintained as whole stiffness matrices and boundary conditions are combined together. Also, solutions are sought from analysis module after data is regrouped at the pre-processor, and their results are analyzed during the post-processor. As this is similar to a batch processing, it cannot use data at analysis, and recalculation should be done from the beginning if any condition is changed after the analysis is complete, which are limitations of the existing researches. This research implemented the Object-orientation of elements so that the three features of the OOP (i.e. encapsulation, polymorphism and inheritance) can be guaranteed and their independency maintained as a result. For this purpose, a model called 'Object-oriented Finite element Model ensuring the Independency of Elements (OFMIE)', which enables the analysis of targets through mutual data exchanges within instance, was developed. In conclusion, the required independency was achieved in the instance of the objected elements and the analysis results of previous conditions could be used for the analysis after changes. The number of repetitive calculations was reduced by 75 per cent through this gradual analysis processes.
중성입자입사 장치의 효율적인 빔형성 구조를 목적으로 정전기장 내에서 하전 입자의 움직임을 시간의 흐름에 따라 계산해 볼 수 있는 프로그램을 만들어 입자 모사 모형을 찾았다. 가속관 내의 입자의 움직임은 일정 시간 간격으로 계산하였고 전위는 유한차분법에 의해 Poisson 방정식에서 구하였다. 행렬식은 반복해법인 successive overrelaxation법을 사용하였고 전하밀도와 임자에 미치는 전기장의 힘을 구할 때는 cloud-in-cell모델을 사용하였다. 이 전자계산 코드를 사용하여 가속관 내 전극의 여러 조건들을 변화시켜가면서 빔형성 구조의 최적 설계를 수행하였다. 중성자 입사 장치의 가속관에서 가속 감속-전극간의 간격변화, 감속전극의 두께 변화, 가속 전극의 형태변화 등을 통하여 이들이 빔의 모양에 끼치는 영향을 조사하여 몇 가지 경우에 있어서 일정한 시간 간격으로 나타나는 입자들의 움직임을 예시하였다. 이 입자 모사모형을 통하여 가속전극의 형태가 빔 퍼짐에 가장 주요한 역할을 하는 것을 알았다.
본 연구에서는 비정렬 격자계에서 가장 많이 쓰이는 근사 해법 중에 하나인 LU 기법의 Navier-Stokse 방정식에 대한 수렴성 및 안정성에 관한 연구를 수행하였다. 적절한 스칼라 모델 방정식을 사용하여 LU 기법이 갖는 고유한 특성에 관한 해석적 논의를 수행하였으며, 이를 Navier-Stokes 방정식으로 확장하여 해석하였다. 그 결과 LU 기법의 강성도는 격자 종횡비가 높아짐에 띠라, 그리고 격자 레이놀즈 수 감소함에 따라 증가하게 된다. 또한 내부반복계산을 통해서 이러한 강성도가 부분적으로 극복될 수 있음을 보였으며, 평판 난류 유동 해석을 통해서 해석 결과를 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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