• Title/Summary/Keyword: 수치해석(통계)

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Numerical Simulations of Gravity Currents Using Unsteady Statistical Turbulence Models (비정상 통계적 난류모형을 이용한 중력류의 수치모의)

  • Paik, Joong-Cheol
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2009.05a
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    • pp.570-574
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    • 2009
  • 벽 근처에서의 흐름(near wall flow)을 해석하기 위한 낮은 레이놀즈수 수정(low-Reynolds number modification)을 포함하는 통계학적 난류모형을 이용한 3차원 비정상 레이놀즈-평균 나비어-스톡스 (URANS) 계산을 실시하여 사각형 수로에서의 중력류를 모의하였다. 3차원 계산 결과를 2차원 URANS 모의에 의한 계산 결과 그리고 실험결과와 비교하였다. 이 연구 결과는 적정 시 공간적 수치해상도를 가지고 벽 근처에서의 흐름을 주의 깊게 직접 해석하는 3차원 URANS 수치모의는 2차원 계산으로는 해석할 수 없는 대규모 Kelvin-Helmholtz 와구조 (vortical structure)의 붕괴(breakdown) 그리고 중력류 선단부에서 발달하는 Lobe-and-Cleft 흐름 불안정 등을 포함하는 중력류의 동적 특성을 높은 정확도로 재현할 수 있음을 보여준다.

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A Multiphase Flow Modeling of Gravity Currents in a Rectangular Channel (사각형 수로에서 중력류의 다상흐름 수치모델링)

  • Paik, Joongcheol;Kim, Byung Joo
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2019.05a
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    • pp.98-98
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    • 2019
  • 중력류 또는 밀도류는 주변 유체에 비해 상대적으로 밀도가 큰 유체가 밀도차에 의한 추진력으로 흐르는 것이다. 중력류의 수치모델링에는 두 가지 어려움이 있다. 즉, 적합한 지배방정식을 구성하여 적용하는 것 그리고 난류의 영향을 합리적으로 반영하는 것이다. 기존 중력류 해석을 위한 지배방정식들은 유체의 연속방정식과 운동량 방정식 그리고 밀도 또는 농도의 이송방정식을 조합하여 구성된다. 이들 지배방정식을 이용한 연구들은 대부분 두 유체 사이의 밀도차가 충분히 작아서 밀도 변동(variations)의 영향은 오로지 부력항에서만 유지된다는 Boussinesq 근사에 근거를 둔다. 그리고 이송방정식에서 밀도 또는 농도의 확산계수을 점성계수의 함수로 표현하기 위해서 Schmidt 수를 이용한다. 수치모델링에서 Schimdt 수는 상수값을 적용하지만, 이 값은 밀도의 연직방향 경사에 근거한 부력빈도(buoyancy frequency)와 난류량의 따라 큰 차이를 보이는 것으로 알려져있다. 한편, 표준 통계학적 난류모델과 벽함수를 적용한 수치모델링은 초기 중력에 의해서 무너지는(slumping) 단계를 넘어 관성력으로 추진되는 단계와 점성 효과가 지배적인 단계에서는 정확도에 현저히 낮아지기 때문에 대부분 큰와모의(large-eddy simulation, LES) 또는 DNS(direct numerical simulation)수준의 고해상도(high-resolution) 해석기법을 적용하여 공학적인 문제에 적용하는 데는 한계가 있다. 이 연구에서는 Boussinesq 근사와 Schmidt 수를 사용하지 않으며, LES 보다 적용이 용이한 DES (detached-eddy simulation)기법을 조합한 다상흐름 수치모델을 적용하여 중력류를 해석을 시도하였다. 수치해석결과를 실험값과 함께 기존 수치모델링 기법으로 구한 수치해와 비교분석하여 이 연구에서 개발 및 적용된 수치모델링 기법의 적용성을 평가한다.

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공분산 구조를 만족하는 다변량 포아송 확률난수 생성

  • Jeong, Hyeong-Cheol;Kim, Dae-Hak;Jeong, Byeong-Cheol
    • Proceedings of the Korean Statistical Society Conference
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    • 2005.11a
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    • pp.147-152
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    • 2005
  • 본 논문에서는 k개의 포아송 확률변수가 서로 종속 되어 있는 다변량 포아송 분포를 따를 때, 주어진 분산-공분산 행렬 구조를 유지하는 다변량 포아송 확률난수 생성방법에 대해 다루었다. 특히, 확률난수를 생성하기 위해 선형방정식을 푸는 두 가지 수치해석 알고리즘을 제안하였으며, Park 등 (1996)의 다변량 베르누이 확률난수 생성에 활용된 알고리즘과의 연관성을 다루었다.

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라틴-하이퍼큐브 실험게획 간의 거리 계산과 비교

  • 박정수;황현식
    • The Korean Journal of Applied Statistics
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    • v.13 no.2
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    • pp.477-488
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    • 2000
  • A distance measure between two Latin-hypercube designs is defined and its expected value is computed. It was computed by using mathematical statistics, numerical analysis (multidimensional numerical integration), Monte-carlo method, and the theory of asymptotic normal distribution. For the comparison of two Latin-hypercube designs with same structure but different randomness, the difference of expected values of response function and information mass of experimental designs are considered. These methods may be useful in comparison between two general experimental designs.

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Dynamic analysis techniques of mechanical structures by modal analysis (모우드해석법에 의한 기계구조물의 동특성 해석기법)

  • Oh, J. E.;Park, H.
    • Journal of the korean Society of Automotive Engineers
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    • v.9 no.1
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    • pp.23-32
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    • 1987
  • 기계,구조물의 신뢰성을 향상시키는 입장에서, 최근에 특히 진동문제가 크로즈업되고 있다. 이것 은 기계, 구조물이 고속화, 대형화, 대용량화함에 따라 종래의 기술만으로는 통용이 되지않기 때 문이라고 생각한다. 이러한 이유로 기계, 구조물의 동력학적 검토를 위해 수치해석기술과 실험해 석기술이 근년에 대단히 비약적으로 발전하고 있다. 이러한 해석기술의 진보를 뒷받침하는 것은 근년의 계산기 및 그 이용기술이다. 즉, 수치해석분야에서 Cray RAN을 시초로 하는 각종전자계 측기기, 고성능미니컴퓨터와 시계열통계해석기술 및 모우도 해석기술이다. 특히 모우드해석에 관 해서는 근년의 진보가 현저하고, 종래의 간단한 가진실험 데이터로부터의 모우도, 파라미터(고유 치, 고유감쇠비, 고유모우드)의 추출에 그치지 않고, 진동응답예측(simulation)과 유한요소법과의 결합이라고 하는 광범위한 기술내용의 포함하는 중요한 기술이 되고 있다. 여기에서는, 이 모우 드해석 특히 실험적 모우드해석기술을 기계구조물에 어떻게 응용할것인가에 대해서 설명한다.

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Analysis of Ground Behavior applied to the Design of Underground Opening Structures (지하공동구조물의 설계시 적용되는 지반거동해석)

  • 박남서;이성민
    • Explosives and Blasting
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    • v.15 no.1
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    • pp.44-60
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    • 1997
  • The design of underground cavern is basically governed by the mechanical properties of ground mass distributed around excavation. It is seldom possible to consider all the factors of ground mass properties in the evaluation of ground mass behavior as well as to classify those factors to a simple category. Until computer sciences have developed to calculate complex and laborious mechanical simulation of underground openings, ground behavior was quantitatively and qualitatively evaluated using empirical classification system. In this paper, analysis methods of ground behavior for underground cavern using the prediction of loosening zone, empirical method derived from rock mass classification and element stress analysis are described with chronological sequence.

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Analysis of Ground Behavior applied to the Design of Underground Opening Structures (지하공동구조물의 설계시 적용되는 지반거동해석)

  • 박남서;이성민
    • The Journal of Engineering Geology
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    • v.1 no.1
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    • pp.38-53
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    • 1991
  • The design of underground cavern is basically governed by the mechanical properties of ground mass distributed around excavation. It is seldom possible to consider all the factors of ground mass properties in the evaluation of ground mass behavior as well as to classify those factors to a simple category. Until computer sciences have developed to calculate complex and laborious mechanical simulation of underground openings, ground behavior was quantitatively and qualitatively evaluated using empirical classification system. In this paper, analysis methods of ground behavior for underground cavern using the prediction of loosening zone, empirical method derived from rock mass classification and element stress analysis are described with chronological sequence.

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A study on the accuracy of a numerical iteration for Markov processes by using reliability models (신뢰도 모형을 이용한 마코프 과정의 수치적 반복법의 정확성에 대한 연구)

  • Hyeonah Park;Seongryong Na
    • The Korean Journal of Applied Statistics
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    • v.37 no.4
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    • pp.445-453
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    • 2024
  • For Markov processes whose stationary probabilities are difficult to obtain in the analytical form, approximate solutions can be considered using numerical methods such as a matrix operation method or an iterative calculation method. In this paper we perform the study to verify the accuracy of a numerical iteration formula which calculate the stationary probabilities of Markov chains or processes. Especially, the convergence and accuracy of the numerical method are investigated by using Markov models for system availability. We compare the values of the system availability based on the numerical calculation and those based on the complicated but analytical solutions. We also calculate the iteration numbers necessary for the convergence of the numerical solutions. The accuracy and usefulness of the numerical iterative calculation method can be ascertained through this study.

Reliability Analysis Using Parametric and Nonparametric Input Modeling Methods (모수적·비모수적 입력모델링 기법을 이용한 신뢰성 해석)

  • Kang, Young-Jin;Hong, Jimin;Lim, O-Kaung;Noh, Yoojeong
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.30 no.1
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    • pp.87-94
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    • 2017
  • Reliability analysis(RA) and Reliability-based design optimization(RBDO) require statistical modeling of input random variables, which is parametrically or nonparametrically determined based on experimental data. For the parametric method, goodness-of-fit (GOF) test and model selection method are widely used, and a sequential statistical modeling method combining the merits of the two methods has been recently proposed. Kernel density estimation(KDE) is often used as a nonparametric method, and it well describes a distribution function when the number of data is small or a density function has multimodal distribution. Although accurate statistical models are needed to obtain accurate RA and RBDO results, accurate statistical modeling is difficult when the number of data is small. In this study, the accuracy of two statistical modeling methods, SSM and KDE, were compared according to the number of data. Through numerical examples, the RA results using the input models modeled by two methods were compared, and appropriate modeling method was proposed according to the number of data.

DNS of Drag-Reduced Turbulent Channel Flow due to Polymer Additives (폴리머 첨가제에 의한 항력감소 난류 채널 유동장의 직접수치모사)

  • Kim, Kyoung-Youn
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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    • v.34 no.8
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    • pp.799-807
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    • 2010
  • Direct numerical simulations (DNS) of turbulent channel flow for which the drag is reduced by using polymer additives have been performed by a pseudo-spectral method. The Reynolds number based on the friction velocity and half-channel height is 395, and the polymeric stresses due to the polymer additives are evaluated using the FENE-P (finitely extensible nonlinear elastic-Peterlin) model. The numerical results show that the drag reduction rate is significantly affected by the parameters used in the FENE-P model, such as the maximum extensibility and relaxation time of the polymer molecules. The turbulence data for both low- and high-drag reduction regimes are analyzed. In addition, the effects of FENE-P model parameters on the flow characteristics have been investigated for the same drag reduction rate due to the polymer additives. Finally, the present DNS results have been used to verify the correlation between rheological parameters and the extent of drag reduction, which was suggested by Li et al. (2006).