• Title/Summary/Keyword: 수치미분법

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Implicit Moving Least Squares Difference Method for 1-D Moving Boundary Problem (1차원 자유경계문제의 해석을 위한 Implicit 이동최소제곱 차분법)

  • Yoon, Young-Cheol
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.25 no.5
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    • pp.439-446
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    • 2012
  • This paper presents an implicit moving least squares(MLS) difference method for improving the solution accuracy of 1-D free boundary problems, which implicitly updates the topology change of moving interface. The conventional MLS difference method explicitly updates the moving interface; it requires no iterative solution procedure but results in the loss of accuracy. However, the newly developed implicit scheme makes the total system nonlinear involving iterative solution procedure, but numerical verification show that it dramatically elevates the solution accuracy with moderate computation increase. Through numerical experiments for melting problems having moving singularity, it is verified that the proposed method can achieve the second order accuracy.

An Investigation on Parameters of a RQP Algorithm for Optimum Structural Design (최적구조물 설계를 위한 RQP 알고리즘의 매개변수 성능평가)

  • 임오강;이병우;변준석
    • Computational Structural Engineering
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    • v.3 no.1
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    • pp.83-95
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    • 1990
  • Many structural optimization problems are solved by numerical algorithms since these are complicated and nonlinear. To provide a wider base and popular it to structual design optimization, reliable, accurate and superlinearly convergent nonlinear programming algorithm with active-set strategy have been developed. One of these is RQP(recursive quadratic programming method). This algorithm has several parameters and its performance is influenced by variations of these key parameters. Therefore, an RQP algorithm is selected to enhance its numerical performances by choosing proper parameters. The paper persents these influences on its numerical performance. For comparison of performances, a structural design software for minimum weight of truss subjected to displacement, stress, and lower and upper bounds on design variables is also implemented.

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A New 2-D Image Reconstruction Algorithm Based FDTD and Design Sensitivity Analysis (시간영역 유한 차분법과 민감도 해석법을 이용한 새로운 2차원 역산란 알고리즘)

  • Heo Chang-Keun;Kang No-Weon;Cheon Chang-Yul;Chung Tae-Kyung;Jung Hyun-Kyo
    • 한국정보통신설비학회:학술대회논문집
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    • 2003.08a
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    • pp.70-72
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    • 2003
  • 본 논문에서는 설계민감도 해석법과 위상최적화 기법을 사용하여 산란체의 물질상수 분포를 알기위한 수치해석 알고리즘을 제안하였다. 설계민감도 해석법과 보조변수법을 사용하여 복소 유전율에대한 목적함수의 미분정보를 계산하였고 이 민감도 정보를 통해 물질정보를 최적화 하였다. 최적화 기법으로 최대경사법(Steepest descent Method)을 사용하였으며 이 제안한 해석 기법을 2차원 TMz 모델에 적용함으로써 검증하였다.

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On the Use of Modal Derivatives for Reduced Order Modeling of a Geometrically Nonlinear Beam (모드 미분을 이용한 기하비선형 보의 축소 모델)

  • Jeong, Yong-Min;Kim, Jun-Sik
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.30 no.4
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    • pp.329-334
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    • 2017
  • The structures, which are made up with the huge number of degrees-of-freedom and the assembly of substructures, have a great complexity. In order to increase the computational efficiency, the analysis models have to be simplified. Many substructuring techniques have been developed to simplify large-scale engineering problems. The techniques are very powerful for solving nonlinear problems which require many iterative calculations. In this paper, a modal derivatives-based model order reduction method, which is able to capture the stretching-bending coupling behavior in geometrically nonlinear systems, is adopted and investigated for its performance evaluation. The quadratic terms in nonlinear beam theory, such as Green-Lagrange strains, can be explained by the modal derivatives. They can be obtained by taking the modal directional derivatives of eigenmodes and form the second order terms of modal reduction basis. The method proposed is then applied to a co-rotational finite element formulation that is well-suited for geometrically nonlinear problems. Numerical results reveal that the end-shortening effect is very important, in which a conventional modal reduction method does not work unless the full model is used. It is demonstrated that the modal derivative approach yields the best compromised result and is very promising for substructuring large-scale geometrically nonlinear problems.

Moving Least Squares Difference Method for the Analysis of 2-D Melting Problem (2차원 융해문제의 해석을 위한 이동최소제곱 차분법)

  • Yoon, Young-Cheol
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.26 no.1
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    • pp.39-48
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    • 2013
  • This paper develops a 2-D moving least squares(MLS) difference method for Stefan problem by extending the 1-D version of the conventional method. Unlike to 1-D interfacial modeling, the complex topology change in 2-D domain due to arbitrarily moving boundary is successfully modelled. The MLS derivative approximation that drives the kinetics of moving boundary is derived while the strong merit of MLS Difference Method that utilizes only nodal computation is effectively conserved. The governing equations are differentiated by an implicit scheme for achieving numerical stability and the moving boundary is updated by an explicit scheme for maximizing numerical efficiency. Numerical experiments prove that the MLS Difference Method shows very good accuracy and efficiency in solving complex 2-D Stefan problems.

OpenMP application to implement CUDA for FDTD algorithm and performance measurement (CUDA로 구현한 FDTD알고리즘의 OpenMP기술 적용 및 성능 측정)

  • Jung, Bok-Jae;Oh, Seung-Take;Lee, Cheol-Hoon
    • Proceedings of the Korean Society of Computer Information Conference
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    • 2013.01a
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    • pp.3-6
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    • 2013
  • 반도체 공정에서 소자의 제조 비용 감소를 위해 제조 공정 검증을 위한 시뮬레이션을 수행하게 된다. 이 시뮬레이션은 반도체 소자 내부의 물리량 계산을 통해 반도체 소자 내부의 불순물의 거동을 해석하게 된다. 이를 위해 사용되는 알고리즘으로 3차원적 형상을 표현하는 물리적 미분 미분방정식을 계산하게 되는데, 정확한 계산을 위해 유한 차분 시간 영역법(이하 FDTD)과 같은 수치해석 기법을 이용한다. 실제적으로 반도체 공정의 시뮬레이션에서 FDTD연산의 실행 시간은 90% 이상을 소요하게 된다. 이러한 연산에서 더욱 빠른 성능을 확보하기 위해 본 논문에서는 기존의 CUDA(Compute Unified Device Architecture)로 구현된 FDTD알고리즘을 OpenMP를 통한 다중 GPU제어를 이용하여 연산 수행시간을 감소하고, 그 결과물을 통하여 성능 향상도를 측정한다.

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Unsteady Groundwater Flow in Aquifer (대수층의 부정류에 관한 연구)

  • 이정규
    • Water for future
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    • v.22 no.2
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    • pp.233-239
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    • 1989
  • The partial differential equation of the groundwater flow was reduced to an ordinary differential equation by the Boltzmann transformation. Its numerical solutions were obtained by the finite difference method and the new method to get the initial missing slope using the Richardson method and the finite difference equation was proposed. The solutions computed by the newly proposed method were compared with investigator's computations and they showed a satisfactory agreement and that the proposed method is easy and simple to get solutions.

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Dynamics Oscillations in Suspension Bridges to Initial Conditions (현수교 다리에서의 초기치 문제에 대한 역학적 운동)

  • Hye-Young Oh
    • Journal of the Korea Computer Industry Society
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    • v.3 no.5
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    • pp.569-574
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    • 2002
  • We model the torsional oscillation of a suspension bridge, which is the forced sine-Cordon equation on a bounded domain. We use finite difference method to solve nonlinear partial differential equation numerically. The partial differential equation has multiple periodic solutions. Whether the span oscillates with small or large amplitude depends oかy on its initial displacement and velocity. Moreover, we observe that the qualitative properties are consistent with the behavior observed at the Tacoma Narrows Bridge on the day of its collapse.

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Numerical Study for Solid-Gas Two Phase Flow in a Coal Gasifier (석탄 가스화기내의 기체-고체 이상유동장에 대한 수치해석 연구)

  • 이진욱;윤용승
    • Journal of Energy Engineering
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    • v.4 no.3
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    • pp.331-337
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    • 1995
  • 석탄가스화 복합발전 시스템은 고효율 및 우수한 환경보전성으로 인하여 차세대 화력발전 시스템으로 각광받고 있다. 본 연구는 석탄가스화기내의 비반응 유동장에 대한 연구로서, 순수유동장 및 미분탄입자를 포함한 이상유동장에 대한 전산해석을 수행하였다. 가스화기내의 유동장을 기술하는 Navier-Stokes방정식을 유한차분법에 의하여 해석하고 그 결과를 나타내었다. 특히 선회유동의 영향에 의한 미분탄입자의 거동 및 재순환영역의 특성에 대하여 선회강도의 함수로 고찰하였다. 해석결과에 의하면 가스화기내에서는 며책의 재순환영역이 형성됨을 알 수 있었다. 비반응유동장의 해석결과이지만, 선회유동은 화염안정화에 긍정적인 영향을 줄 수 있을 것으로 추측되는 결과를 보였다.

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A Study on the Collapse of Spherical bubbles in Maxwell Fluids of Differential Model (미분형 Maxwell 유체내 구형기포의 수축에 관한연구)

  • 김종엽
    • The Korean Journal of Rheology
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    • v.3 no.1
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    • pp.47-55
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    • 1991
  • 본 연구에서는 구형기포가 미분형의 upper convected Maxwell 모델을 따르는 유체 내에서 수축할 때의 현상을 이론적으로 해석하였다. 수치해법으로는 Lagrangian 좌표계에서 지배방정식을 유도 사용함으로써 자연스럽게 자유표면을 추적하는 동시에 압력변수도 반복 에 의하지 않고 직접적인 방법으로 계산할 수 있는 Galerkin-유한요소법을 개발사용하였다. 본연구의 결과 유체의 탄성은 변형초기에 충분히 발달치 못하기 때문에 수축을 가속화시키 지만 수축 후기에는 지연시킴을 알 수 있었다. 수축의 속도는 적분형 Maxwell 유체에서 보 다 빠른 것을 알수 있었는데 이는 유체의 정지이력에 의한 것으로 판단되었다, 또한 Maxwell 유체내에서 기포가 수축할 경우 탄성에 의한 반동현상이 나타나며 반동이 점성에 의하여 감쇄될 때의 진폭과 주기는 비례함을 보였다.

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