• 한국음향학회지
• /
• 제29권5호
• /
• pp.314-324
• /
• 2010

도파관 (waveguide structures)에 지지구조 또는 균열과 같은 국부적 불연속이 존재하는 경우, 도파관을 따라 전파되는 파동은 이러한 국부적 불연속으로 인해 반사가 발생한다. 빔과 같이 단면의 형상이 단순한 도파관에서는 국부적 불연속에 의한 저주파수 대역 반사 및 투과 특성을 스펙트럴요소(spectral element, SE)와 유한요소(finite element, FE)를 연결한 스펙트럴요소/유한요소법 (SE/FE method)으로 해석 할 수 있다. 그러나 도파관의 단면 형상이 복잡하거나 또는 고주파수 대역 해석에서는 빔 이론에 근거한 스펙트럴 요소를 이용하는 것이 부적합하다. 본 논문에서는 고주파수 대역 파동 반사 및 투과 특성 해석을 위해 스펙트럴요소 대신 스펙트럴수퍼요소 (spectral super element, SSE)를 도입하고, 이를 유한요소와 결합시킨 SSE/FE 방법을 제안한다. 이 방법은 도파관 모델링에 스펙트럴 수퍼요소를 이용하므로 레일과 같이 단면의 형상이 복잡한 도파관의 고주파수 대역 해석에 적합하다. 본 논문에서는 SSE/FE 해석에 필요한 반무한 SSE(semi-infinite spectral super element)에 대한 정식화를 먼저 수행하고, 이를 FE로 모델링한 국부적 불연속 구간과 연결하여 SSE/FE 모델을 구성하였다. 이 방법의 적용 예로써 단순 형상의 국부적 결함이 존재하는 철로 레일에 대하여 고주파수 대역 파동반사 및 투과계수를 계산하고 그 결과를 살펴보았다. 또한, 입사된 파워가 보존되어야 한다는 조건을 이용해 SSE/FE 방법의 수치오차를 추정하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
• /
• 대한기계학회 2003년도 추계학술대회
• /
• pp.1654-1659
• /
• 2003

This paper introduces a fast Fourier transform (FFT)-based spectral analysis method for the transient responses as well as the steady-state responses of linear discrete systems. The force vibration of a viscously damped three-DOF system is considered as the illustrative numerical example. The proposed spectral analysis method is evaluated by comparing with the exact analytical solutions as well as with the numerical solutions obtained by the Runge-Kutta method.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제31권2호
• /
• pp.87-95
• /
• 2018

이 논문에서는 스펙트럴 요소법과 외연적 시간적분법을 이용해 SH파의 전파 거동을 계산하는 수치해석 기법을 제시한다. 2차원 영역에서의 탄성파 해석을 위해 해석영역을 유한 영역으로 한정하고 파동이 반사되지 않도록 수치적 파동흡수 경계조건인 perfectly matched layer(PML)를 도입하였다. PML이 포함된 시간영역 파동방정식의 유한요소해법을 위해 스펙트럴 요소법을 적용하였고 Legendre- Gauss-Lobatto 수치적분법을 사용하여 질량행렬을 대각화하였다. 2차 미분방정식 시스템의 파동방정식을 1차 미분방정식 시스템으로 변환하였고 병렬화를 통한 탄성파 해석 성능의 최적화를 위해 외연적 시간적분법인 4차 Runge-Kutta 방법을 이용해 해석영역에서의 변위응답을 계산하였다. 2차원 해석영역에서 SH파의 전파 거동을 계산하는 수치예제를 통해 제시한 외연적 스펙트럴 요소법의 정확성을 검증하였고 PML로 인한 반사파의 감쇠효과를 확인하였다. 외연적 시간적분법을 통한 탄성파 해석 기법은 3차원 영역과 같은 대규모 문제에서의 탄성파 수치해석을 효율적으로 수행할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국음향학회:학술대회논문집
• /
• 한국음향학회 2004년도 추계학술발표대회논문집 제23권 2호
• /
• pp.425-428
• /
• 2004

본 논문에서는 시간영역에서 해양 음 전달 해석을 위해 엇갈림 격자에서 유사 스펙트럴 알고리듬을 기반으로 한 전산조직을 개발하였다. 유사 스펙트럴 방법은 파수 영역에서 파수에 음압의 푸리에 변환을 곱한 후 이를 역 푸리에 변환함으로서 공간 도함수를 구하는 방법이다. 유사 스펙트럴 방법은 빠른 푸리에 변환법의 사용으로 계산속도가 빠르며, 엇갈림 격자에서 이 방법을 사용하면 음 전달 현상을 정확하고 안정되게 모사할 수 있다. 무한 및 반무한 영역에서 이 알고리듬에 의한 결과가 해석해와 잘 일치함을 확인하였고, 다양한 해양환경에서 시간영역 모델링을 수행하여 스냅사진을 얻어내었으며 이 스냅사진을 통해 복잡한 해양환경에서 신호의 전파 현상을 파악할 수 있었다.

• 수산해양기술연구
• /
• 제39권1호
• /
• pp.27-32
• /
• 2003

본 논문에서는 수중익주위의 비선형/비정상 자유표면 유동을 다룰 수 있는 시간영역 수치해법으로 고차 스펙트럴법과 경계적분법을 조합한 고차 스펙트럴/경계적분법을 이용하였다. 이 수치해법은 자유표면 요소수를 N이라 할 때 그 산술 계산량이 NlogN에 비례하여 증가하므로 N 이 클 때는 거의 선형적으로 증가한다. 따라서, 이 수치해법은 자유표면 유통의 계산에 있어 매우 효율적인 방법이다. 적용예로서 균속전진하는 수중익에 의한 발생파형 계산결과를 Duncan/sup 3)/의 실험결과와 비교하였고 대체로 좋은 일치를 보이고 있다. 또한, 전진하며 상하동요하는 수중익에 의한 발생파형과 양력, 후류 보오텍스 둥을 시간영역에서 시뮬레이션하여 본 방법이 수중익주위 자유표면 유동의 다양한 문제들에 적용될 수 있는 강력한 수단임을 보였다.

• 한국음향학회지
• /
• 제41권4호
• /
• pp.397-409
• /
• 2022

본 논문에서는 거리 종속환경에서 해수면에 의한 배경소음 모델링을 수행하였다. 모델링 환경에서 음원은 해수면 근처에서 수평 방향의 전 영역에서 위치하고, 수신기 배열은 거리 종속환경의 해양 도파관 내에 위치하였다. 거리 종속환경에서의 소음원과 수신기 간의 음파전달은 연성모드법을 사용하여 계산되었으며, 이를 이용하여 수신기 간 상호 스펙트럴 밀도행렬 식을 유도하였다. 계산된 상호 스펙트럴 밀도행렬은 소음 인텐시티, 빔형성 결과, 코히런스 함수를 계산하는 데 사용되었으며, 그 결과를 거리 독립환경에서의 결과와 비교하였다. 이를 통해 해저면 특성에 의한 수직 방향성과 거리 종속환경에 의한 수평면상의 비대칭성 특성이 모델링 결과에 반영됨을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제48권1호
• /
• pp.1-11
• /
• 2020

항공기에서 발생한 후류의 거동은 항공기의 성능과 비행안정성에 큰 영향을 미친다. 본 연구에서는 푸리에-스펙트럴법을 사용하여 근접 편대비행을 하고 있는 항공기 날개 후류 거동에 관하여 연구하였다. 초기와의 순환강도, 상대위치 등에 따라 와들의 거동이 복잡한 양상으로 나타났다. 와의 순환강도 값이 큰 경우 와들의 이동이 크게 나타났다. 초기에는 가까이 위치한 와의 영향을 받아 이동하지만 이동하는 과정에서 다른 와와 가깝게 되면 새로운 경로를 형성하였다. 점성이 클수록 와의 반경이 증가하여 와 반경 근처로 새롭게 진입하는 와와 상호작용이 강해진다. 향후 항공기가 이착륙 시에 발생하는 지면 효과를 고려한 후류 거동 해석 연구를 수행하고자 한다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
• /
• 한국소음진동공학회 2001년도 추계학술대회논문집 I
• /
• pp.207-212
• /
• 2001

This paper considers a pipeline conveying one-dimensional unsteady flow inside. The dynamics of the fluid-pipe system is represented by two coupled equations of motion for the transverse and axial displacements, which are linearized from a set of partial differential equations which consists of the axial and transverse equations of motion of the pipeline and the equations of momentum and continuity of the internal flow. Because of the complex nature of fluid-pipe interactive mechanism, a very accurate solution method is required to get sufficiently accurate dynamic characteristics of the pipeline. In the literatures, the finite element models have been popularly used for the problems. However, it has been well recognized that finite element method (FEM) may provide poor solutions especially at high frequency. Thus, in this paper, a spectral element model is developed for the pipeline and its accuracy is evaluated by comparing with the solutions by FEM.

• 한국해양공학회지
• /
• 제4권2호
• /
• pp.59-72
• /
• 1990

본 논문은 해양 구조물에 대한 확률적 기법을 이용한 스펙트럴 피로해석 방법에 대하여 기술하고 있다. 환경조건 특히 파도 및 관련된 해상상태, 파도 스펙트럼에 대하여 조사하였다. 각종 공식을 이용한 응력 집중계수와 유한요소법을 이용한 응력 집중계수 산출 방법 및 피로수명에 대한 그 영향에 대하여 연구하고, S-N선도의 선택과 해상상태의 간략화 문제등에 관해서도 다루었다. 마지막으로 스펙트럴 피로해석 기법을 응용한 실제 피로해석 사례 연구를 통하여 본 방법의 유용성을 입증하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
• /
• 한국정밀공학회 2005년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.409-414
• /
• 2005

In the literatures, the FFT-based SAM has been well applied to the computation of the steady-state responses of discrete dynamic systems. In this paper, a fast fourier transforms (FFT)-based spectral analysis method (SAM) is proposed fur the dynamic analysis of spectral element models subjected to the non-zero initial conditions. However, the FFT-based SAM has not yet been developed for the continuous systems represented by the spectral element model.