• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.71-78
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• 2015

LNG 선박에서 발생하는 슬로싱 충격하중은 다상유동 및 기체의 압축효과에 따라 CCS에서 발생하는 압력과 구조응답에 큰 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 슬로싱 운동 시 LNG의 유동에 의해 발생하는 슬로싱 충격을 시뮬레이션하기 위해서 다상유동을 적용한 수치해석 모델을 제시하였으며, 그 결과를 실험과 비교하여 타당성을 검토하였다. 또한 효율적인 구조 응답 계산을 위해 분사모델을 이용한 유체구조 연성해석 방법에 대해서 검토하고 멤브레인형 Mark III 화물창의 강도평가에 적용하여 LNG 화물창의 강도평가를 위한 가능성을 검토하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제41권6호
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• pp.627-635
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• 2021

본 논문은 교량 하부에서 발생된 화재에 대한 강합성 교량 상부구조의 화재손상 및 구조성능평가를 위한 수치해석적 연구이다. 수치해석의 정확성 및 효율성을 높이기 위해 구성재료의 비선형 열적·열역학적 특성이 고려된 유체-구조 연성 화재해석 기법이 제안되고, 각각 ANSYS FLUENT 및 Mechanical solver에 연결되어 해석이 수행된다. 이는, 실제 강합성 교량 화재사고와 비교·검증되며, 검증된 해석기법을 통해 화원에서 교량 하부 플랜지까지 이격거리에 따른 화재별 부재의 온도분포 및 구조성능이 평가된다. 해석결과, 강합성 교량 상부구조의 콘크리트 슬래브 및 강재 거더 하부 플랜지의 경우 실제 화재사고에 대하여 임계온도를 초과하였다. 또한, 화원 이격거리가 13 m 이상일 경우 유조차 화재사고에 대한 강합성 교량 구조물의 화재손상이 안전한 것으로 나타났다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권11호
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• pp.1575-1580
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• 2010

최근 수중 생물체의 특성과 운동성을 가진 생체 모방형 수중로봇의 모방연구가 활발히 진행 되고 있다. 본 논문은 수중에서 기동성과 항해성이 우수한 가오리류 어류 움직임을 모방하여 날개 짓에 의한 속도 및 이동거리를 수치적으로 연구하고자 한다. 유체-구조 연성해석의 방법을 사용하여 3 차원 해석을 실시하였으며, 날개 짓에 의한 큰 변형을 보정하고자 격자 재생성 기능을 사용하였다. 실제 가오리는 날개 진동수에 의해 추진력에 가장 큰 영향을 받는다. 이를 바탕으로 실제 가오리의 움직임과 관련된 파라미터를 이용하여 진동수 및 진폭의 변화에 대하여 최대의 추진력을 갖는 날개의 움직임을 연구하고자 한다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권4호
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• pp.24-35
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• 2018

원심압축기 임펠러의 블레이드는 임펠러와 디퓨저 베인 간 상호작용에 의해 발생하는 비정상 유동의 공력가진력이 공진조건에서 주기적으로 임펠러를 가진함에 따라 고주기피로 파손이 발생할 수 있다. 이에 대한 정밀한 구조응답 예측을 위해 유동해석과 구조해석을 각기 수행하여 공력가진력과 주요 공진조건을 도출하였다. 이 후 단일방향의 유체-구조 연성 기반의 강제진동 해석을 수행하고, 결과들을 토대로 고주기피로에 대한 구조 안전도를 평가할 수 있는 수치해석 절차를 구축하였다. 본 논문의 수치해석 절차는 임펠러 초기 설계단계에서 고주기피로 문제를 사전에 방지하는데 기여할 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.27-27
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• 2021

세굴은 유체와 유사의 상호작용으로 발생하는 중요한 자연 현상 중 하나로, 구조 및 지반 붕괴, 홍수, 생태계 파괴 등의 문제를 야기할 수 있다. 이러한 세굴 현상을 예측하기 위해 많은 수치적 연구가 진행되어왔지만, 대부분의 연구가 기존 격자기반방법인 유한체적법 (FVM)과 개별요소법 (DEM)이 연성된 모델을 이용하였고, 이는 격자 의존도로 인한 정확도와 효율성의 문제점을 보였다. 해결책으로 입자기반 유체해석 방법인 약압축성 SPH (WCSPH)와 개별요소법의 결합모델을 이용한 모의가 연구되어 왔지만, 단순 밀도차를 활용한 유체해석방법이 압력의 불안정성을 야기하여 유사의 운동에도 영향을 주는 결과를 보였다. 또한, 개별요소법의 특성상 모의 입자의 크기를 실제 실험 입자의 크기와 동일하게 설정하면서 입자수가 지나치게 증가해 계산의 효율성이 현저히 낮아지게 되었고, 이로 인해 실제 자연 지형에 적용하는데 어려움을 보여주었다. 본 연구에서는 향상된 세굴 수치모의해석을 위해 반복법을 통해 안정적인 유체 압력을 계산하는 비압축성 SPH (ISPH)와 개별요소법을 연성한 ISPH-DEM 모델을 사용하였다. 또한, 계산속도 향상을 위해 하나의 입자가 다수의 작은 입자의 움직임을 대표하는 Coarse-grained 방법을 적용하여 기존 모델을 개선하였다. 개선된 모델을 NFLOW ISPH PURPLE 소프트웨어를 이용하여 세굴 현상을 수치 모의하였고 실험 결과와 검증을 진행한 결과, 세굴의 깊이, 너비, 형상 등을 비교하였을 때 약 10% 이내의 오차를 보였고, Coarse-grained 방법을 통한 입자 수 감소로 최소 13배 증가된 해석 속도를 보였다. 이를 통해 본 연구에서 제시된 모델이 실제 자연 지형에서의 적용가능성을 확인할 수 있었다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2010년 춘계학술대회논문집
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• pp.86-92
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• 2010

A metal diaphragm compressor has been widely used for supplying a high pressures gas. This compressor mainly consists of gas oil space and metal diaphragm. Gas sucked in the gas space is compressed by an oscillating metal diaphragm existed between the gas and oil space. A non-return discharge and suction check-valve are components of the compressor that draw off the compressed oil and gas. Those components are self-actuated by differential pressures. Therefore, the rapid response and stable operating conditions are required. In the present study, to find out the dynamic behavior of the suction, discharge valve and diaphragm compressor, the unsteady flow field has been investigated numerically by using the unsteady two-way FSI (Fluid Structure Interaction) simulation method, $k-{\omega}$ turbulent model and mesh deformation.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권10호
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• pp.125-132
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• 2019

수중폭발로 인해 발생된 충격파에 노출된 유체(대부분 해수)는 유체장 내 압력과 속력 등의 물리적 변화에 따른 장력을 견딜 수 없으므로 캐비테이션(기포 또는 기공)이 발생하게 되고 이때 발생된 캐비테이션은 수중폭발의 연쇄 과정 중 구조물에 미치는 충격하중의 전달 환경을 변화시킨다. 폭발물과 구조물 간의 거리가 비교적 가까워 선체구조의 국부적 손상에 관심을 가지는 근거리 수중폭발연구에서 관심을 가지는 물리적 현상은 크게 3가지로 초기충격파 그리고 그것과 선체구조와의 상호작용, 국부 캐비테이션, 국부 캐비테이션 폐쇄 후 2차 충격파이다. 본 논문의 관심은 근거리 수중폭발에 따른 국소 캐비테이션이므로 수면과 해저로부터의 반사파는 고려하지 않는다. 유체와 구조에 관한 각각의 지배 방정식을 유도하고 이를 간단한 1차원 무한평판 문제에 적용, 수치적으로 해석하여 엄밀해와 비교해봄으로써 제안된 비연성 해석방법을 검증한다. 비연성 해석방법은 유체-구조 결합 해석방법보다 계산상 효율이 높으며 간단함에도 불구하고 상대적으로 높은 수준의 정확도를 얻을 수 있다는 점에서 유용하다. 본 논문을 통해 수중폭발과 같은 복잡한 물리적 상황에서의 유체-구조 상호작용 현상에 대한 이해와 실질적인 문제에 개념적 이해를 높이는 데 도움이 될 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권7호
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• pp.687-693
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• 2016

항공기의 가속도 운동이나 급격한 선회는 연료탱크 내부에서 슬로싱(연료 쏠림) 현상을 발생시킨다. 급격한 기동으로 발생하는 슬로싱 현상은 연료탱크 내부에 장착되는 구성품들에 상당한 하중으로 작용될 수 있다. 심각한 상황에서는 연료탱크 내부 구성품 및 배관의 파손이 발생하여 연료탱크 자체의 찢어짐으로도 이어질 수 있다. 따라서, 슬로싱 현상에 대해 연료탱크 내부 구성품이 구조 건전성을 보유하도록 설계되어야만 승무원의 생존성을 향상시킬 수 있다. 이러한 점을 고려하여 연료탱크 내부 구성품의 설계를 위해서는 구성품에 작용하는 슬로싱 하중의 확보가 선행되어야 한다. 본 논문에서는 회전익 항공기용 연료탱크 내부에서 발생할 수 있는 슬로싱 수치해석을 수행하여 내부 구성품에 작용하는 슬로싱 하중을 고찰하였다. 슬로싱 수치해석을 위해 입자법을 기반으로 하는 유체-구조 연성해석을 수행하였고, 미군사 규격(MIL-DTL-27422D)에서 규정하는 시험조건을 수치해석 조건으로 적용하였다. 수치해석 결과로써 슬로싱 현상에 의해 회전익항공기용 연료탱크 내부 구성품에 작용하는 하중과 최대 등가응력을 분석함으로써 유체-구조 연성해석을 통해 슬로싱 하중을 고려할 수 있는 설계 데이터 확보 가능성을 검토하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권12호
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• pp.729-734
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• 2017

안전릴리프밸브는 배관라인 혹은 탱크의 과도한 압력을 완화하고 사용 적정압력 수준으로 유지해주는 장치이다. 안전릴리프밸브는 스프링 보닛에 통풍구가 대기 쪽으로 혹은 배출구 쪽으로 뚫려 있는지에 따라 배압의 변화에 직접적으로 영향을 받게 된다. 배압은 축적 배압(Built-up back pressure)과 부과 배압(superimposed back pressure)으로 나뉘게 되며 사용조건에 따라 배압의 특성이 달라진다. 본 연구에서 사용되는 안전밸브는 Conventional Safety Relief Valve로써, 배압의 특성을 가정하였다. 또한 개방력과 스프링력 사이의 힘의 평형 방정식을 세워 이론적 접근방법으로 초기 스프링 변위를 구하였다. 디스크가 받는 반력 즉 개방력과 스프링력을 비교하여 블로우 다운을 예측하였다. 블로우 다운은 설정 압력과 디스크 재닫힘 압력 간의 차이다. 본 연구는 ASME 규격 코드에 따라서 블로우 다운 시험 전에 전산 유동해석프로그램 CFX17.1을 이용하여 수치적으로 예측하였음을 밝힌다. 또한 유체-구조 연성해석(fluid-structure interaction analysis)을 통해 안전밸브 트림부의 안전성을 검토하였다. 향후, 시험과 전산수치해석 값을 서로 비교하여 블로우 다운 이론적 접근방법과 유동해석방법을 제안하고자 한다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제23권3호
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• pp.248-257
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• 2011

본 연구에서는 규칙파동장에 있어서 인장계류된 원형부유체의 파랑응답해석에 2차원 Navier-Stokes solver에 기초한 새로운 수치파동수조모델을 제안하였다. 본 수치파동수조모델에서는 이동구조물과 유체와의 상호작용을 해석하기 위하여 직각좌표계에서 임의형상의 불투과경계를 갖는 구조물과 유체와의 연성해석이 가능한 IBM(Immersed Boundary Method)과 자유수면 추적을 위한 VOF(Volume of Fluid)법을 결합하였다. 부유체운동에 대한 수치결과를 기존의 FAVOR(Fractional Area Volume Obstacle Representation)법에 의한 계산결과 및 수리실험과 비교하였다. 게다가, 수치모델의 보다 자세한 검증을 위하여 원형부유체의 동요 및 자유수면변동에 관한 수리모형을 추가로 실시하였고, 제안된 수치모델의 범용성과 타당성을 검증하기 위하여 직사각형부유체에 대한 수치 및 수리실험도 병행하였다. 이로부터 추정된 수치계산결과는 실험결과를 잘 재현하고 있는 것으로 판단되었다.