• Title/Summary/Keyword: 3차원 수치해석기법

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Detailed Flow Analysis of Helicopter Shrouded Tail Rotor in Hover Using an Unstructured Mesh Flow Solver (비정렬격자계를 이용한 헬리콥터 덮개 꼬리 로터의 제자리 비행 유동 해석)

  • Lee, Hui Dong;Gwon, O Jun;Gang, Hui Jeong;Ju, Jin
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.31 no.5
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    • pp.1-9
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    • 2003
  • Detailed flow of a shrouded tail rotor in hover is studied by using a compressible inviscid flow solver on unstructured meshes. The numerical method is based on a cell-centered finite-volume discretization and an implicit Gauss-Seidel time integration. Numerical simulation is made for a single blade attached to the center body and guide by the duct by imposing a periodic boundary condition between adjacent rotor blades. The results show that the performance of an isolated rotor without shroud compares well with experiment. In case of a shrouded rotor, correction of the collective pitch angle is made such that the overall performance matches with experiment to account for the uncertainties of the experimental model configuration. Details of the flow field compare well with the experiment confirming the validity of the present method.

Hydraulic Model for Real Time Forecasting of Inundation Risk (실시간 범람위험도 예측을 위한 수리학적 모형의 개발)

  • Han, Geon-Yeon;Son, In-Ho;Lee, Jae-Yeong
    • Journal of Korea Water Resources Association
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    • v.33 no.3
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    • pp.331-340
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    • 2000
  • This study aims to develop a methodology of real time forecasting of mundation risk based on DAMBRK model and Kalman filter. The model is based on implicit, nonlinear finite difference approximatIons of the one-dimensional dynamic wave equations. The stochastic estimator uses on extended Kalman filter to provide optimal updating estimates. These are accomplished by combining the predictions of the determurustic model with real time observauons modified by the Kalman filter gain ractor. Inundation risks are also estimated by applying Monte Carlo simulation to consider the variability in cross section geometry and Manning's roughness coefficient. The model calibrated by applying to the floods ot South Han River on September, 1990 and August, 1995. The Kalman tilter model indicates that significant improvement compared to deteriministic analysis in flood routing predictions in the river. Overtopping risk of levee is also presented by comparing levee height with simulated flood level. level.

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Calculation of overtopping discharge with time-dependent aspects of an embankment failure (시간에 따른 제방붕괴 양상을 고려한 월류량 산정)

  • Kim, Hyung-Jun;Kim, Jong-Ho;Jang, Won-Jae;Cho, Yong-Sik
    • Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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    • v.7 no.3
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    • pp.69-78
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    • 2007
  • In this study, a time-dependent aspect of an embankment failure is considered to simulate a flood inundation map and calculate overtopping discharge induced by an embankment failure. A numerical model has been developed by solving the two dimensional nonlinear shallow water equations with a finite volume method on unstructured grids. To analyze a Riemann problem, the HLLC approximate Riemann solver and the Weighted Averaged Flux method are employed by using a TVD limiter and the source term treatment is also employed by using the operator splitting method. Firstly, the numerical model is applied to a dam break problem and a sloping seawall. Obtained numerical results show good agreements with experimental data. Secondly, the model is applied to a flow induced by an embankment failure by assuming that the width and elevation of embankment are varied with time-dependent functions. As a result of the comparison with each numerical overtopping discharge, established flood inundation discharges in the previous studies are overestimated than the result of the present numerical model.

Effects of Vertical Eddy Viscosity on the Velocity Profile - Cases of Given Vertical Eddy viscosity - (鉛直 過粘性係數가 流速의 鉛直構造에 미치는 影響 - 鉛直 過粘性係數가 주어진 境遇 -)

  • 이종찬;최병호
    • 한국해양학회지
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    • v.29 no.2
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    • pp.119-131
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    • 1994
  • Vertical structures of wind-driven and tidal currents in a rectangular shaped uniform-depth basin of homogeneous water have been investigated using a mode-splitted, multi-level grid-box, hydrodynamic numerical model. The model was verified using analytical solutions for various vertical eddy viscosity profiles such as: a constant eddy viscosity, a linearly decreasing or increasing variation with depth, a quadratic variation with depth and an exponential variation with depth. Particular attention has been paid on the effects of "near-surface wall layer" on vertical shear of velocity. In numerical calculations, the whole water depth was divided into 13 levels with an unequal grid spacing. the model satisfactorily reproduces the velocity profile, but in case the eddy viscosity decreases rapidly with depth as in quadratical or exponential variation with depth, the vertical gradient of velocity near the bottom became very steep, and analytical solutions and numerical results showed some discrepancy. The vertical structures of horizontal velocity vary with both the depth-averaged value of eddy viscosity and its profiles. the velocity near the sea surface and near the bottom responded sensitively to the eddy viscosity of wall layer. For wind-driven current, the strong velocity shear was generated near the sea surface as eddy viscosity near the surface became small. For tidal current, the velocity above the sea bottom layer was almost constant regardless of the profiles of vertical eddy viscosity, but velocity in the sea bottom layer showed strong shear as eddy viscosity became small.

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Development of Nonlinear Spring Modeling Technique of Group Suction Piles in Clay (점성토 지반에 근입된 그룹 석션파일에 대한 비선형 스프링 모델링 기법 개발)

  • Lee, Si-Hoon;Lee, Ju-Hyung;Tran, Xuan Nghiem;Kim, Sung-Ryul
    • Journal of the Korean Geosynthetics Society
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    • v.14 no.1
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    • pp.1-10
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    • 2015
  • Recently, several researches on the development of new economical anchor systems have been performed to support floating structures. This study focused on the group suction piles, which connect mid-sized suction piles instead of a single suction pile with large-diameter. The group suction pile shows the complex bearing behavior with translation and rotation, so it is difficult to apply conventional design methods. Therefore, the numerical modeling technique was developed to evaluate the horizontal bearing capacity of the group suction piles in clay. The technique models suction piles as beam elements and soil reaction as non-linear springs. To analyze the applicability of the modeling, the horizontal load-movement curves of the proposed modeling were compared with those of three-dimensional finite element analyses. The comparison showed that the modeling underestimates the capacity and overestimate the displacement corresponding to the maximum capacity. Therefore, the correction factors for the horizontal soil resistance was proposed to match the bearing capacity from the three-dimensional finite element analyses.

Numerical Study for the Optimal Operation of Semi Dry Reactor(SDR) (SDR 반응의 운전 최적화를 위한 전산 해석)

  • Park, Ki-Woo;Jung, Yu-Jin;Jeong, Moon-Heon;Hong, Sung-Gil;Jung, Jong-Hyeon;Lim, Ki-Hyuk;Shon, Byung-Hyun
    • Proceedings of the KAIS Fall Conference
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    • 2012.05a
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    • pp.426-430
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    • 2012
  • 본 연구에서는 3차원 수치 해석 기법으로 SDR 반응기 내 유동 특성을 모사하여 유동 분포 및 체류 시간등을 확인하고 혼합 특성 개선을 위한 방법에 대해 연구하였다. 본 연구 대상 SDR 반응기는 입구 덕트와 반응기 본체의 접속 구간에 가이드 베인(Guide vane)이 설치되어 있고 그 바로 하부 지점에 흡수제를 분무하는 노즐이 설치되어 있다. 이는 처리가스가 반응기로 유입될 때 가이드 베인에 의해 선회류를 형성하여 분무된 흡수제와의 혼합을 촉진시키기 위한 목적으로 설치하였다. 시간당 1,971$m^3/min$ at $260^{\circ}C$의 처리가스가 반응기 상부로 유입되어 가이드 베인을 거쳐 선회류를 형성한 후흡수제와 혼합되어 하부로 배출되는 구조이다. 유동 특성을 분석한 결과, 처리가스가 반응기 중앙으로 강하게 편중되고 있었으며 반응기 양 측면으로 부상 기류가 형성되고 있음을 확인할 수 있다. 또한 강한 편류에 의해 체류시간도 매우 짧은 것으로 판단되는 바, 가이드 베인의 기류 안내 각도가 적합하지 못함을 확인할 수 있었다. 이는 곧 혼합 특성 저하에 따른 미반응 액적의 다량 발생과 함께 고착에 의한 스케일 형성 가능성이 매우 클 것으로 예상되므로 혼합 특성을 개선할 수 있는 설계 변경이 필요할 것으로 판단되었다. 따라서 편류를 해소하고 노즐 근처에서의 체공시간을 확보할 수 있도록 가이드 베인의 안내 각도를 더 크게 변경한 결과, 기존 설계상에서 본체 중앙에 형성되는 편류가 해소되고 선회류의 전개 각도가 커지면서 체류시간 역시 약 5초 이상으로 유지되고 있음을 확인할 수 있었다. 따라서 가이드 베인의 각도만 변경하더라도 본체 형상의 추가적인 변경없이 유동의 혼합 특성을 개선시킬 수 있을 것으로 판단되었다.

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Magnetotelluric modeling considering vertical transversely isotropic electrical anisotropy (수직 횡등방성 전기적 이방성을 고려한 자기지전류탐사 모델링)

  • Kim, Bitnarae;Nam, Myung Jin
    • Geophysics and Geophysical Exploration
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    • v.18 no.4
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    • pp.232-240
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    • 2015
  • Magnetotelluric (MT) survey investigates electrical structure of subsurface by measuring natural electromagnetic fields on the earth surface. For the accurate interpretation of MT data, the precise three-dimensional (3-D) modeling algorithm is prerequisite. Since MT responses are affected by electrical anisotropy of medium, the modeling algorithm has to incorporate the electrical anisotropy especially when analyzing time-lapse MT data sets, for monitoring engineered geothermal system (EGS) reservoir, because changes in different-vintage MT-data sets are small. This study developed a MT modeling algorithm for the simulation MT responses in the presence of electrical anisotropy by improving a pre-existing staggered-grid finite-difference MT modeling algorithm. After verifying the developed algorithm, we analyzed the effect of vertical transversely isotropic (VTI) anisotropy on MT responses. In addition, we are planning to extend the applicability of the developed algorithm which can simulate not only the horizontal transversely isotropic (HTI) anisotropy, but also the tiled transversely isotropic (TTI) anisotropy.

Bending Effect of Laminated Plates with a Circular Hole Repaired by Single-Sided Patch Based on p-Convergent Full Layerwise Model (p-수렴 완전층별모델에 의한 일면패치로 보강된 원공 적층판의 휨효과)

  • Woo, Kwang-Sung;Yang, Seung-Ho;Ahn, Jae-Seok;Shin, Young-Sik
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.22 no.5
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    • pp.463-474
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    • 2009
  • Double symmetric patch repair of existing structures always causes membrane action only, however, in many cases this technique is not practical. On the other hand, the bending stiffness of the patch and the skin increases as tensile loading is increased and affects the bending deformation significantly in the case of single-sided patch repair. In this study, the p-convergent full layerwise model has been proposed to determine the stress concentration factor in the vicinity of a circular hole as well as across the thickness of plates with single-sided patch repair. In assumed displacement field, the strain-displacement relations and 3-D constitutive equations of a layer are obtained by the combination of 2-D and 3-D hierarchical shape functions. The transfinite mapping technique has been used to represent a circular boundary and Gauss-Lobatto numerical integration is implemented in order to directly obtain stresses occurred at the nodal points of each layer without other extrapolation techniques. The accuracy and simplicity of the present model are verified with comparison of the previous results in literatures using experiment and conventional 3-D finite element. Also, the bending effect has been investigated with various patch types like square, circular and annular shape.

An Analysis of Internal & External Acoustic Fields by Using FEM (유한요소법을 이용한 내부 및 외부 음향장 해석)

  • 이덕주;이재규
    • Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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    • 1992.10a
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    • pp.113-116
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    • 1992
  • 소음의 발생 원인은 공기역학적 측면과 구조적 측면으로 나누어지는데, 실제 로는 유동장에서 발생되는 음원과 구조물에서 발생되는 진동과의 상호 간섭 에 의해 보다 복잡한 형태로 발생된다. 음장 문제를 두가지 범주로 구분하면 첫째는 음원과 구조물과의 상호교란에 의한 산란문제(Scattering)와 둘째로 구조물의 자체 진동에 의한 음의 전파현상과 구조물내부에 회전체와 같은 음원이 존재하는 경우에 음의 전파를 관측하는 방사문제(Radiation)가 있다. 실제로 산업용 터빈이나 비행기 엔진 흡입구에서 발생되는 소음, 또는 자동 차의 배기구를 통해 발생되는 소음 그리고 엔진의 진동에 의한 구조적 소음, 기타 가전제품의 회전체(Fan & Motor)에 의한 소음은 방사(Radiation)의 문 제로서 중요 관심 과제이다 수치적 기법으로 근래에 많이 사용하는 방법으 로 BEM(경계요소법), FEM(유한요소법), FDM(유한차분법)이 있는데 본 연 구에서는 유한요소법을 이용하기로 한다. 지금까지는 주로 BEM을 통해서 Far-Field의 음향장을 해석하였지만 복잡한 형상을 갖는 구조물내부에서의 음향장 변화나 구조물 내부에 음원이 존재하는 경우 또는 구조물 자체가 갖 는 물리적 특성치 변화 즉 물체표면에서의 부분 진동문제의 음향장 해석에 있어서 가장 잘 대체해 나갈 수 있는 방법이 유한 요소법이라고 여겨진다. 본 연구에서는 2차원 또는 기하학적으로 축대칭인 3차원 Duct내부에 음원이 존재하는 경우 음원전파에 따른 Near-field와 far-field에서 음의 방향성을 예측하기 위해 먼저 기본적인 유한요소법에 의한 Robin 경계조건을 사용하 여 계산된 결과와 Infinite Element를 도입하여 계산할 결과를 비교하여, Infinite Element가 보다 효율적이며 타당한 결과를 얻음을 확인해 보기로 한다.다 복합적인 측면에서 치료에 임하여야 할 것으로 사료된다. with such configuration.trap with 2.88[eV] deep of injected space charge from the chathode in the crystaline regions. The origin of ${\alpha}$$_2$ peak was regarded as the detrapping process of ions trapped with 0.9[eV] deep originated from impurity-ion remained in the specimen during production process of the material, in the crystalline regions. The origin of ${\beta}$ peak was concluded to be due to the depolarization process of "C=0"dipole with the activation energy of 0.75[eV] in the amorphous regions. The origin of ${\gamma}$ peak was responsible to the process combined with the depolarization of "CH$_3$", chain segment, with the activation energy of carriers from the shallow trap with 0.4[eV], in he amorphous regions.의 증발산율은 우기의 기상자료를 이용하여 구한 결과 0.05 - 0.10 mm/hr 의 범위로서 이로 인한 강우손실량은 큰 의미가 없음을 알았다.재발이 나타난 3례의 환자

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Spatial and temporal variations of cyanobacteria in the river reach between Chilgok Weir and Gangjeong-Goryong Weir by lowering of the operation water level (보 수위 저하운영에 따른 칠곡보-강정고령보 구간 내 남조류의 시·공간 변동특성)

  • Park, Dae-yeon;Park, Hyung-seok;Chung, Se-woong
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2019.05a
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    • pp.108-108
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    • 2019
  • 낙동강에는 2010-2012년 4대강 사업 완료 후 8개의 다기능 보가 설치되었다. 보 설치로 인해 물의 체류시간이 증가하고 보 상류에는 정체수역이 광범위하게 형성되었다. 이후 지속된 가뭄과 여름철 고온현상이 겹치면서 남조류의 과잉성장(녹조현상)이 빈번히 발생하여 수생태계 건강성에 문제를 초래하는 등 사회적 이슈로 자리잡게 되었다. 조류의 과잉성장을 해결하기 위해 정부에서는 총인(TP) 방류수 수질기준 강화, 펄스형 방류기법 운영 등 대책을 추진하였으며, 녹조 우심지역을 선정하고 지역 특성에 맞는 대응방안을 수립하여 추진하고 있으나, 그 효과가 국부적이고 일시적이어서 근원적 대책 마련이 필요한 실정이다. 일반적으로 남조류의 과잉성장에 영향을 미치는 요소는 높은 영양염류(질소, 인)와 유기물 농도, 고온과 안정적인 성층강도, 그리고 남조류의 생리적 특성 등으로 매우 다양하기 때문에 정확한 발생 원인의 분석이 어려운 경우가 많다. 그러나, 보에 의해 흐름이 조절되는 하천에서는 유량, 유속 및 수온성층 등이 남조류 성장과 천이특성에 가장 민감한 영향을 미친다. 선행 연구사례에서는 유량과 남조류 생체량이 서로 반비례 관계를 가진다는 점과 상 하층간의 온도차(수온성층)가 남조류 우점과 밀접한 관련이 있다는 것을 보였다(Sherman et al. 1998). 따라서 최근 국내에서도 보의 관리수위를 낮추어 유속을 증가시키고 체류시간을 감소시켜 녹조문제를 완화하려는 노력이 추진 중이다. 하지만 하천의 수질은 물리적, 화학적, 생물학적 요인들의 복잡한 상호작용의 결과이므로, 단기간의 측정 결과로 보 수위 저하의 효과를 평가하는데 어려움이 있다. 따라서 이를 과학적으로 평가하기 위해서 수리 수질 생태의 연동해석이 가능한 수치모델을 활용할 필요가 있다. 수치모델은 매개변수를 충분히 보정한다면, 다른 모든 요인은 동일한 조건에서 보 수위 저하만의 영향을 예측하는데 활용가능하다. 본 연구의 목적은 낙동강 수계 중류에 위치한 칠곡보-강정고령보 구간을 대상으로 3차원 수리 수질모델인 EFDC를 구축하고, 실측 자료를 이용하여 모델을 보정한 후 보 관리수위의 저하운영 시나리오에 따른 수질과 남조류의 시 공간적 변동 특성을 분석하는데 있다.

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