• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권5호
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• pp.379-384
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• 2014

본 논문은 갠트리 크레인의 설계를 위해 컨테이너 하역작업 시 특정하중 조건하의 RTGC(Rubber Tired Gantry Crane)의 동적거동과 그에 따른 윤하중을 분석한 내용을 기술하고 있다. 먼저 RTGC의 동적거동을 살펴보기 위해 거대 구조물인 크레인의 유한요소 모델을 개발하고 고유진동수와 고유모드의 모달시험결과를 이용하여 유한요소모델을 검증하였다. RTGC의 기타 부속품은 3차원 CAD모델링을 통해 다물체 동역학해석 소프트웨어인 ADAMS에서 강체로 모델링하였다. 본 연구에서 하중 조건은 일반적인 컨테이너의 이송조건(OP1)과 외부부하조건 없이 단순히 트롤리를 이용하여 컨테이너를 하역하는 2가지 경우로 고려하였다. 해석 결과 RTGC의 컨테이너 작업 시 발생하는 크레인의 진동은 거대 구조물의 강성과 변형에 주로 기인함을 확인하였으며 이러한 크레인의 진동은 RTGC의 움직임을 발생시켜 컨테이너 하역작업 불능 등의 거동을 발생시킬 수 있음을 분석할 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제26권4호
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• pp.233-239
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• 2013

신재생, 친환경 에너지에 대한 관심의 증가로 최근 상당수의 풍력 발전기가 설치되고 있다. 특히, 육상과 달리 부지 확보의 어려움도 없고 고품질의 바람을 얻을 수 있다는 점에서 해상 풍력 발전기가 더욱 주목을 받고 있다. 이와 같은 장점을 가진 해상 풍력 발전기는 육상의 조선소 등에서 제작된 후, 해상 크레인을 이용하여 운용 지점까지 이송되어 설치되는데, 이때 그 크기의 거대함과 고가라는 이유로 무엇보다 안전이 보증되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 해상 풍력 발전기의 이송 및 설치 시 안전성을 보증하기 위한 근거로서, 다물체계 동역학 기법을 활용하여 해상 크레인에 연결된 해상 풍력 발전기의 동역학 해석을 수행하였다. 그 결과, 본 기법이 해상 풍력 발전기의 이송 및 설치방법에 대한 검증용으로 충분히 활용 가능함을 확인할 수 있었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제32권2호
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• pp.103-108
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• 2019

본 논문에서는 비평형 분자동역학 시뮬레이션 기법을 사용하여 알루미늄 박막과 실리콘 웨이퍼 간 열경계저항을 예측하였다. 실리콘의 끝 단 고온부에 열을 공급하고, 같은 양의 열을 알루미늄 끝 단 저온부에서 제거하여 경계면을 통한 열전달이 일어나도록 하였으며, 실리콘 내부와 알루미늄 내부의 선형 온도 변화를 계산함으로써 경계면에서의 온도 차이에 따른 열저항 값을 구하였다. 300K 온도에서 $5.13{\pm}0.17m^2{\cdot}K/GW$의 결과를 얻었으며, 이는 열유속 조건의 변화와 무관함을 확인하였다. 아울러, 펨토초 레이저 기반의 시간영역 열반사율 기법을 사용하여 열경계저항 값을 실험적으로 구하였으며, 시뮬레이션 결과와 비교 검증하였다. 전자빔 증착기를 사용하여 90nm 두께의 알루미늄 박막을 실리콘(100) 웨이퍼 표면에 증착하였으며, 유한차분법을 이용한 수치해석을 통해 열전도 방정식의 해를 구해 실험결과와 곡선맞춤 함으로써 열경계저항을 정량적으로 평가하고 나노스케일에서의 열전달 현상에 관한 특징을 살펴보았다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제16권1호
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• pp.176-182
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• 2012

최근에는 응용과학 분야의 교육 및 연구에 실제 실험이 아닌 슈퍼컴퓨터 및 고성능 네트워크 기반의 사이버 인프라에서 과학적 가정에 의해 복잡한 공학문제를 수치적 모델링과 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 해결하는 계산과학을 이용하는 기법들의 필요성이 증대되고 있다. 본 논문에서는 컴퓨팅 시뮬레이션 기법을 활용한 실험 체험형 교육의 일환으로, 이공계 교수, 학생, 연구자, 산업체 인력 등이 사이버 인프라스트럭처 기반으로 시뮬레이션 SW를 활용한 교육 및 융합연구를 지원하는 EDISON 플랫폼을 제시한다. EDISON 플랫폼은 사용자들에게 보다 쉽고, 편하고, 효과적인 서비스 제공을 위해 3계층(EDISON 응용 프레임워크, EDISON 미들웨어, EDISON 인프라 자원)으로 구성되고 5개 분야(열유체, 화학, 물리, 구조동역학, 전산설계) 문제해결 환경을 위한 교육 연구용 웹 포털 서비스를 제공한다.

• Wind and Structures
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• 제13권1호
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• pp.57-82
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• 2010

The 486m-long roof of Shenzhen Citizens Centre is one of the world's longest spatial lattice roof structures. A comprehensive numerical study of wind effects on the long-span structure is presented in this paper. The discretizing and synthesizing of random flow generation technique (DSRFG) recently proposed by two of the authors (Huang and Li 2008) was adopted to produce a spatially correlated turbulent inflow field for the simulation study. The distributions and characteristics of wind loads on the roof were numerically evaluated by Computational Fluid Dynamics (CFD) methods, in which Large Eddy Simulation (LES) and Reynolds Averaged Navier-Stokes Equations (RANS) Model were employed. The main objective of this study is to explore a useful approach for estimations of wind effects on complex curved roof by CFD techniques. In parallel with the numerical investigation, simultaneous pressure measurements on the entire roof were made in a boundary layer wind tunnel to determine mean, fluctuating and peak pressure coefficient distributions, and spectra, spatial correlation coefficients and probability characteristics of pressure fluctuations. Numerical results were then compared with these experimentally determined data for validating the numerical methods. The comparative study demonstrated that the LES integrated with the DSRFG technique could provide satisfactory prediction of wind effects on the long-span roof with complex shape, especially on separation zones along leading eaves where the worst negative wind-induced pressures commonly occur. The recommended LES and inflow turbulence generation technique as well as associated numerical treatments are useful for structural engineers to assess wind effects on a long-span roof at its design stage.

• 생물환경조절학회지
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• 제23권3호
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• pp.181-191
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• 2014

Modern commercial greenhouse requires the use of advanced climate control system to improve crop production and to reduce energy consumption. As an alternative to classical sensor-based control method, this paper introduces a model-based control method that consists of two models: the predictive model and the evaluation model. As a first step, this paper presents straightforward models to predict the effect of natural ventilation in a greenhouse according to meteorological factors, such as outdoor air temperature, soil temperature, solar radiation and mean wind speed, and structural factor, opening rate of roof ventilators. A multiple regression analysis was conducted to develop the predictive models on the basis of data obtained by computational fluid dynamics (CFD) simulations. The output of the models are air temperature drops due to ventilation at 9 sub-volumes in the greenhouse and individual volumetric ventilation rate through 6 roof ventilators, and showed a good agreement with the CFD-computed results. The resulting predictive models have an advantage of ensuring quick and reasonable predictions and thereby can be used as a part of a real-time model-based control system for a naturally ventilated greenhouse to predict the implications of alternative control operation.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제48권4호
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• pp.941-951
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• 2016

The aim of this work is to simulate the thermohydraulic consequences of a main steam line break and to compare the obtained results with Rossendorf Coolant Mixing Model (ROCOM) 1.1 experimental results. The objective is to utilize data from steady-state mixing experiments and computational fluid dynamics (CFD) calculations to determine the flow distribution and the effect of thermal mixing phenomena in the primary loops for the improvement of normal operation conditions and structural integrity assessment of pressurized water reactors. The numerical model of ROCOM was developed using the FLUENT code. The positions of the inlet and outlet boundary conditions and the distribution of detailed velocity/turbulence parameters were determined by preliminary calculations. The temperature fields of transient calculation were averaged in time and compared with time-averaged experimental data. The perforated barrel under the core inlet homogenizes the flow, and therefore, a uniform temperature distribution is formed in the pressure vessel bottom. The calculated and measured values of lowest temperature were equal. The inlet temperature is an essential parameter for safety assessment. The calculation predicts precisely the experimental results at the core inlet central region. CFD results showed a good agreement (both qualitatively and quantitatively) with experimental results.

• 전기화학회지
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• 제7권2호
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• pp.69-79
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• 2004

전산모사를 이용하여 특성을 정확하게 모사하기 위해서는 전지 내부에서 발생하는 다양한 물리적, 화학적 현상을 고려하여야 한다. 이를 위해, 본 연구에서는 다양한 전지 내부 현상에 대한 변수를 고려할 수 있는 전산유체 상용코드인 CFD-ACE+를 이용하여 평판형 고체산화물 연료전지의 작동 특성을 분석하였다. 단위 스택에서 발생하는 물질전달과 열전달 및 전기화학 반응에 의한 전하이동을 복합적으로 고려하여, 작동조건 하에서 각 공정적, 구조적 변수 변화에 따른 전지특성을 예측하였다. 이러한 전산모사 방법을 통하여 확산과 유동에 의한 전지 내 반응물과 생성물의 mass fraction 분포와 단위 스택의 내부 온도분포 그리고 전지 특성을 나타내는 polarization curve에 의한 고체산화물 연료 전지의 분극 특성을 정성, 정량적으로 제시하였다. 본 연구를 통해 평판형 단위 스택 내에서의 다양한 변수 변화에 따른 전지의 작동 특성에 대한 효율적 예측이 가능하였고, 고체산화물 연료전지 작동 시 발생하는 현상에 대한 전산모사 접근법을 체계적으로 제시할 수 있었다.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제33권5호
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• pp.105-112
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• 2013

The new renewable energy became popular as a clean and sustainable alternative energy under the circumstances that the entire world is facing severe abnormal climate due to the use of fossil fuel, and among which, solar energy can be obtained anywhere and is not difficult to apply it into the existing buildings, which makes it possible to be widely distributed. However, as PV module is installed into a single plate system, it shows structural weaknesses which are vulnerable to wind load and give loss to design elements in external appearance. Accordingly, this study planned one-step parallel system to complement the problems occurring from a single plate system and used STAR-CCM+ V.8 made by CD-Adapco, a computational fluid dynamics(CFD) simulation tool to measure wind load stability and support based on the design standards for a single plate system and one-step parallel system. Building height was limited to less than 10m and wind speed was given when increasing from 35m/s to 50m/s by 5m/s on PV system installed into the flat roof. In this case, our analysis suggested that step-one parallel system was in class 7-9 according to Beaufort's wind power classification, which did not have an impact on the fixed PV system, and the single plate system is considered to cause risks in designing wind speed in central districts because it is more than wind power class 12.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권2호
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• pp.238-243
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• 2011

본 연구는 기존의 인공심폐기의 단점을 보완하기 위하여 혈액펌프를 사용하지 않고 혈류의 흐름을 유도할 수 있는 기구(balloon)형 인공심폐기 설계를 위한 구조적 해석을 시도하였다. 가상의 모형 인공심폐기 내에서의 혈류의 흐름패턴을 분석하기 위하여 CFD 모델링 방법을 사용하였다. 이 시스템의 작동원리는 막 산화기 주위를 기구를 사용하여 압력하중을 인가하여 주기적으로 수축.이완되도록 하였으며, 시간에 따라 변화하는 시간 함수 값은 sine 반주기와 sine 주기를 계산하여 적용하였다. 이와 같은 방법으로 기구형 인공심폐기를 설계할 경우 한 방향에 대한 혈류의 움직임을 유도할 수 있다는 가정 하에 구조적 해석을 하였다. 실험결과 CFD 시뮬레이션을 통하여 인공심폐기의 입구와 출구에 서의 혈류의 속도와 압력을 측정하여 분석한 결과 한 방향에 대한 혈류의 유동이 발생하는 것을 확인하였다. 이와 같은 CFD 시뮬레이션은 혈류의 흐름특성을 미리 예측할 수 있어 인공심폐기 설계에 있어서 최적화된 디자인을 제공할 수 있을 것이라 판단된다.