• The Journal of the Acoustical Society of Korea
• /
• v.25 no.5
• /
• pp.229-238
• /
• 2006

This paper shows the analytic error caused by the inconsistency of the approximation order between the non local boundary condition (NLBC) and the parabolic governing equation. To obtain the analytic error, we first transform the NLBC to the half space domain using plane wave analysis. Then, the analytic error is derived on the boundary between the true numerical domain and the half space domain equivalent to the NLBC. The derived analytic error is physically expressed as the artificial reflection. We examine the characteristic of the analytic error for the grazing angle, the approximation order of the PE or the NLBC. Our main contribution is to present the analytic method of error estimation and the application limit for the high order parabolic equation and the NLBC.

• Journal of Ocean Engineering and Technology
• /
• v.12 no.1
• /
• pp.85-98
• /
• 1998

본 논문의 수치해법은 경계치문제를 풀기 위하여 코시이론(Cauchy's theorem)을 사용하였다. 경계치문제는 완전한 물체표면조건과 자유표면조건을 만족시키는 초기치문제로 귀결된다. 현 수치해법에서 무한영역은 수치계산 영역인 비선형 영역과 선형 자유표면조건을 만족하는 선형영역으로 나누어진다. 선형영역의 해는 과도 그린(Green)함수를 사용하여 정합조건을 부과함으로써, 수치계산은 비선형 영역에서만 수행된다. 본 논문에서 저자는 수치계산 영역에서 코시이론을 사용하여 적분방정식을 도출하였고, 무한영역의 해는 정합면에서 과도 그린함수를 사용하여 표현하였다. 본 수치계산에서 자유표면에 요소 재분배법을 적용함으로써 쇄파현상에 대해서도 안정적인 수치해석을 할 수 있었다. 본 논문에서 개발된 수치방법을 적용한 문제는 다음과 같다. 첫째는 자유표면에서 실린더가 강제동요하는 경우에 자유표면형상과 힘을 계산하여 이전의 실험치 및 계산치와 비교하였다. 두번째로는 실린더가 자유수면하에서 일정한 속도로 항주하는 경우에는 조파저항과 양력을 계산하여 고차 스펙트럴법과 비교하였다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
• /
• 2010.04a
• /
• pp.72-75
• /
• 2010

본 논문에서는 열탄점소성 손상과 접촉 문제의 효율적인 해석을 위하여 적응성 영역/경계 분할법을 제안하였다. 적응성 영역/경계 분할법은 시간 증분 또는 반복 기법 단계에서 열탄점소성 손상과 같은 재료 비선형성을 감안하여 부영역을 재설정하며, 접촉에 따른 경계 비선형성은 경계면을 통하여 부영역으로부터 독립적으로 분할한다. 분할된 각각의 부영역과 경계면을 기준으로 유한요소 정식화를 수행하며, 공유면 및 접촉 공유면의 연속 구속 조건을 처리하기 위하여 벌칙 함수 기법을 적용하였다. 결과적으로 재료 및 경계 비선형성은 일부 부영역과 접촉 경계면에서 계산되는 유한요소 행렬에 국한된다. 수치 실험을 통하여 적응성 해석 알고리듬의 기본적인 특성과 효율성 향상에 대하여 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2021.06a
• /
• pp.210-210
• /
• 2021

Delft Dashboard는 유동모델을 위한 오픈소스 프로그램으로 로컬 및 글로벌 데이터 세트를 사용하여 다수의 입력 매개변수를 신속하게 생성, 편집하고 모델 내 입력을 시각화하도록 설계된 그래픽 사용자 인터페이스(GUI) 이다. 특히 Delft Dashboard에 제공하는 개방경계조건을 이용하면 격자영역을 인식하여 개방경계를 자동으로 분배 및 지정하고, 각 개방경계 위치에서 분조별 조석조화상수 값도 산출되므로 유동 모델의 편의성을 증대시킬 수 있지만 상황에 따라 적합하게 경계를 분배하여 개방경계로 지정하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 Delft Dashboard에서 제공하는 개방경계조건 중 TPXO 8.0을 이용한 Delft-3D 해수유동 수치모의를 수행하여 개방경계조건이 결과에 미치는 영향을 분석하였다. TPXO 8.0의 경우 격자영역에서 개방경계조건을 설정할 때 사용자가 경계조건에 포함될 격자 수를 지정하면 전체 격자경계에서 격자 수에 해당하는 만큼 경계를 나누어 개방경계를 지정하고 각 개방경계 위치에서의 분조별 조석조화상수값을 산출한다. 특히 격자 수에 따라 개방경계로 지정되는 정도에 따른 영향을 분석하기 위하여 인위적으로 경계를 다양하게 분배하여 개방경계를 지정한 후 수치모의에 적용하였다. 수치모의는 동해안 고리원전 인근을 대상으로 격자 생성 후 Delft Dashboard TPXO 8.0을 이용하여 전술된대로 다양한 개방경계조건을 생성하였고 이를 Delft-3D내 적용하여 해수유동 모의를 수행하였다. 각 개방경계 조건별 초기 수면 변위 분석 및 인근 조위관측소의 관측값의 비교를 통해 개방경계조건이 모의결과에 미치는 영향을 분석하였다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
• /
• 2009.04a
• /
• pp.43-46
• /
• 2009

열탄성 부영역, 열탄점소성/손상 부영역, 공유면, 접촉 공유면에 기반을 둔 영역/경계 분할법을 적용하여 재료 비선형성을 갖는 열탄점소성 손상 문제와 경계 비선형성을 갖는 접촉 문제의 효율적인 해석을 제안하였다. 영역 및 경계 분할에 관련된 공유면 및 접촉 공유면에서의 연속 구속 조건을 처리하기 위하여 간단한 벌칙 함수 기법을 적용하였다. 결과적으로 재료 및 경계 비선형성은 소수의 부영역과 접촉 경계면에서 계산되는 유한요소 행렬들에 국한된다. 따라서 적절한 해석 알고리듬을 구성하면 대폭적인 효율성 향상이 가능하게 된다. 대변형과 같은 기하학적 비선형성은 고려하지 않았으며, 간단한 수치 실험을 통해서 열탄점소성 손상 및 접촉 해석의 효율성에 관련된 기본적인 특성을 분석하였다.

• Computational Structural Engineering
• /
• v.7 no.3
• /
• pp.16-23
• /
• 1994

본 고에서는 형상최적설계에 대한 기초이론이 소개되었다. 재료도함수와 변분법 및 보조변수법에 기초한 형상설계민감도해석 절차는 까다로우며 함수론 등 많은 수학적인 배경을 필요로 한다. 설계민감도가 구해지면 이 정보를 필요로 하는 최적화 알고리즘을 사용하여 형상에 대한 최적해를 구할 수 있으며 그 과정은 재래식 최적설계시와 같다. 구조물 형상최적설게에 있어 형상(영역)변화의 효과는 대부분 경계에서 수직이동의 형태로 나타난다. 따라서 경계면에서 변위나 응력값 등에 대한 정확한 수치해는 성공적인 형상최적화의 중요한 관건이 된다. 따라서 구조해석을 위한 정확한 유한요소해석방법과 형상함수 그리고 경계를 나타내는 적절한 함수들을 지속적으로 개선할 필요가 있다. 반복설계과정 중에서 영역과 경계가 계속 바뀌므로 설계민감도 수치해의 정확도를 높이기 위해 경계요소법과 유한요소법에 기초를 둔 영역법 등을 사용하기도 한다.

• Geophysics and Geophysical Exploration
• /
• v.15 no.3
• /
• pp.121-128
• /
• 2012

Absorbing boundary conditions are used to mitigate undesired reflections that can arise at the model's truncation boundaries. We apply a complex frequency shifted perfectly matched layer (CFS-PML) to elastic wave modeling in the frequency domain. Modeling results show that the performance of our implementation is superior to other absorbing boundaries. We consider the coefficients of CFS-PML to be optimal when the kinetic energy becomes to the minimum, and propose the modified CFS-PML that has the CFS-PML coefficient ${\alpha}_{max}$ defined as a function of frequency. Results with CFS-PML and modified CFS-PML are significantly improved compared with those of the classical PML technique suffering from large spurious reflections at grazing incidence.

• Computational Structural Engineering
• /
• v.8 no.3
• /
• pp.11-21
• /
• 1995

3차원 대규모 지하구조물의 동적응답을 결정하기 위한 일반적인 수치해석이 제안되었다. 지반과 구조물을 해석하기 위하여 Laplace 변환을 적용한 경계요소법을 설명하였고, 지반-구조물계에 작용하는 외부 동적하중과 지진파를 고려할 수 있도록 공식화하였다. 동적교란이 전파되는 경우에 시간영역의 응답을 얻기 위하여는 구해진 변화된 해를 수치적인 Laplce 역변환을 수행하여야 하지만 동적교란이 조화적인 경우에는 응답이 주파수 영역으로부터 직접 얻어지며, 역변환이 필요하지 않다. 이 방법의 특징은 높은 정확도와 효율성이며, 지반-구조물계에 대하여 초기조건 및 점탄성 재료의 거동을 쉽게 고려할 수 있다는 것이다. 그러므로 이 방법은 다양한 지하구조물의 동적거동과 지진에 대한 취약함을 연구하기 위한 적절한 도구로 사용되어 질 수 있다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
• /
• 2010.04a
• /
• pp.68-71
• /
• 2010

극심한 고온 및 고압 환경에 노출되기 쉬운 항공우주 구조물에서 발생하는 기계적 삭마 현상을 해석하기 위하여 영역/경계 분할법을 적용한 삭마 해석 모델을 제안하였다. 영역 및 경계는 상변화 현상에 의한 비선형 거동을 하는 삭마 부영역과 선형 거동을 하는 선형 열탄성 부영역, 공유면, 경계 공유면으로 분할하였다. 삭마 재료 내부의 열분해 반응은 엔탈피 방법을 이용하였으며, 표면 침식 반응은 공기역학적 전단 응력과 삭마 재료의 전단 강도를 기반으로 매칭 기법을 이용하였다. 화학적 및 열적 삭마는 고려하지 않았으며, 간단한 수치 해석을 통해서 기본적인 기계적 삭마 특성을 분석하였다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
• /
• v.20 no.5
• /
• pp.629-640
• /
• 2007

In this paper an analytical study is carried out to improve the capacity of absorbing boundary using dashpot, one of the most widely used absorbing boundaries in FEM. Using 2-D harmonic plane wave equation, absorbing boundary condition is modified to maximize its capacity according to the incident angle. Validity of the absorbing boundary conditions which is modified is investigated by adopting the solution of Miller and Pursey. The Miller and Pursey's problem is then numerically simulated using the finite element method. The absorption ratios are calculated by comparing the displacements at the absorbing boundary to those at the free field without the absorbing boundary. The numerical study is carried out through comparison of displacement at the interior region and the boundary of the numerical model.