• Wind and Structures
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• 제23권5호
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• pp.421-447
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• 2016

Wind-induced and earthquake-induced excitations on tall structures can be effectively controlled by Tuned Liquid Damper (TLD). This work presents a numerical simulation procedure to study the performance of tuned liquid tank- structure system through ${\sigma}$-transformation based fluid-structure coupled solver. For this, a 'C' based computational code is developed. Structural equations are coupled with fluid equations in order to achieve the transfer of sloshing forces to structure for damping. Structural equations are solved by fourth order Runge-Kutta method while fluid equations are solved using finite difference based sigma transformed algorithm. Code is validated with previously published results. The minimum displacement of structure is observed when the resonance condition of the coupled system is satisfied through proper tuning of TLD. Since real-time excitations are random in nature, the performance study of TLD under random excitation is also carried out in which the Bretschneider spectrum is used to generate the random input wave.

• Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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• 제3권2호
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• pp.161-171
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• 1999

Aerodynamic sensitivity analysis codes are developed via the hand-differentiation using a direct differentiation method and an adjoint method respectively from discrete two-dimensional compressible Navier-Stokes equations. Unlike previous other researches, Baldwin-Lomax algebraic turbulence model is also differentiated by hand to obtain design sensitivities with respect to design variables of interest in turbulent flows. Discrete direct sensitivity equations and adjoint equations are efficiently solved by the same time integration scheme adopted in the flow solver routine. The required memory for the adjoint sensitivity code is greatly reduced at the cost of the computational time by allowing the large banded flux jacobian matrix unassembled. Direct sensitivity code results are found to be exactly coincident with sensitivity derivatives obtained by the finite difference. Adjoint code results of a turbulent flow case show slight deviations from the exact results due to the limitation of the algebraic turbulence model in implementing the adjoint formulation. However, current adjoint sensitivity code yields much more accurate sensitivity derivatives than the adjoint code with the turbulence eddy viscosity being kept constant, which is a usual assumption for the prior researches.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2005년도 학술발표회 논문집
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• pp.1063-1067
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• 2005

A second-order accuracy upwind scheme is used to investigate the run-up heights of tsunamis in the East Sea and the predicted results are compared with field observed data and results of a first-order accuracy upwind scheme, In the numerical model, the governing equations solved by the finite difference scheme are the linear shallow-water equations in deep water and nonlinear shallow-water equations in shallow water The target events is 1993 Hokktaido Nansei Oki Tsunami. The predicted results represent reasonably the run-up heights of tsunamis in the East Sea. And, The results of simulation is used to design inundation map.

• Geomechanics and Engineering
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• 제8권6호
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• pp.783-799
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• 2015

In this study, effect of horizontal in situ stress on failure mechanism around underground openings excavated in isotropic, elastic rock zones is investigated. For estimating the plastic zone occurrence, an induced stress influence area approach (Bray Equations) was modified to define critical stress ratio according to the Mohr-Coulomb failure criterion. Results obtained from modified calculations were compared with results of some other analytical solutions for plastic zone thickness estimation and the numerical modelling (finite difference method software, FLAC2D) study. Plastic zone and its geometry around tunnels were analyzed for different in situ stress conditions. The modified equations gave similar results with those obtained from the other approaches. However, safer results were calculated using the modified equations for high in situ stress conditions and excessive ratio of horizontal to vertical in situ stresses. As the outcome of this study, the modified equations are suggested to use for estimating the plastic zone occurrence and its thickness around the tunnels with circular cross-section.

• Environmental Engineering Research
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• 제11권3호
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• pp.164-171
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• 2006

Numerical modeling of the flow velocity fields for the near corona wire electrohydrodynamic (EHD) flow was conducted. The steady, two-dimensional momentum equations have been computed for a wire-plate type electrostatic precipitator (ESP). The equations were solved in the conservative finite-difference form on a fine uniform rectilinear grid of sufficient resolution to accurately capture the momentum boundary layers. The numerical procedure for the differential equations was used by SIMPLEST algorithm. The Phoenics (Version 3.5.1) CFD code, coupled with Poisson's electric field, ion transport equations and the momentum equation with electric body force were used for the numerical simulation and the Chen-Kim ${\kappa}-{\varepsilon}$ turbulent model numerical results that an EHD secondary flow was clearly visible in the downstream regions of the corona wire despite the low Reynolds number for the electrode ($Re_{cw}=12.4$). Secondary flow vortices caused by the EHD increases with increasing discharge current or EHD number, hence pressure drop of ESP increases.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.321-327
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• 2007

본 연구는 탄성균열문제를 신속하고 정확하게 해석할 수 있는 새로운 개념의 그리드(grid) 없는 유한차분법을 제시한다. 이동최소제곱법을 이용한 Taylor 전개식 구성을 통해 직접적인 미분계산 없이 근사함수와 그 미분을 손쉽게 계산한다. 그리드로 인한 절점 간의 종속성이 없어 해석영역 내의 불연속면 모델링이 용이하여 차분식 구성시 균열로 인한 불연속 효과를 고려하는 과정도 자연스럽다. 유한차분법에 근간을 두고 있어 지배 미분방정식을 직접 이산화하기 때문에 수치적분이 필요한 수치기법에 비해 계산속도도 빠르다. 모드 I과 모드 II 균열문제 해석을 통해 본 해석기법이 정확하고 효율적으로 응력확대계수를 계산할 수 있음을 보였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.315-322
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• 2009

본 논문은 확장된 이동최소제곱 유한차분법을 이용하여 1차원 Stefan 문제를 해석할 수 있는 새로운 수치기법이 제시한다. 이동하는 계면경계의 자유로운 수치적인 묘사를 위해 요소망이나 그리드 없이 절점만을 사용하는 이동최소제곱 유한차분법을 도입하고, 계면경계의 특이성을 모형화하기 위해 Taylor 다항식에 쐐기함수를 도입하여 확장했다. 지배방정식의 차분은 안정성을 보장해 주는 음해법(implicit method)을 이용한다. 이동경계를 포함한 반무한 융해문제, 실린더 형상의 고체화 문제의 수치해석을 통해 확장된 이동최소제곱 유한차분법이 높은 정확성과 효율성을 갖는 것을 보였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제20권6호
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• pp.1921-1930
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• 1996

To design an optimum engine intake system, a flow model for the intake manifold was developed by the finite difference method. The flow in the intake manifold was one-dimensional, and the finite difference equations were derived from governing equations of flow, continuity, momentum and energy. The thermodynamic properties of the cylinder were found by the first law of thermodynamics, and the boundary conditions were formulated using steady flow model. By comparing the calculated results with experimental data, the appropriate boundary conditions and convergence limits for the flow model were established. From this model, the optimum manifold lengths at different engine operating conditions were investigated. The optimum manifold length became shorter when the engine speeds were increased. The effect of intake valve timings on inlet air mass was also studied by this model. Advancing intake valve opening decreased inlet air mass slightly, and the optimum intake valve closing was found. The difference in inlet air mass between cylinders was very small in this engine.

• 한국농림기상학회지
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• 제5권4호
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• pp.247-254
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• 2003

본 연구는 수치 산림입지도에서 추출한 28개 입지환경 인자를 사용하여 경기ㆍ충청지역의 몇 가지 주요 수종에 대한 지위지수 추정식을 개발하였다. 수종별로 4∼5개의 변수에 의하여 개발된 수종별 최적 지위지수 추정식은 결정계수가 0.91 이상으로 높은 설명력을 보였다. 이상과 같이 개발된 수종별 지위지수 추정식에 대하여 연구 대상지에서 수집한 수종별 독립자료에 근거하여 모형의 평균 편의, 정도, 표준오차 등의 3가지 평가통계량을 계산한 후 그 실용성을 검증하였다. 수종별 지위지수 추정식으로부터 얻어진 추정치와 실제 지위지수의 평균편의는 낙엽송의 경우 1.82 m로 상대적으로 큰 차이를 보였으나, 전반적으로 본 연구에서 개발된 수종별 지위지수 추정식의 평가통계량은 낮은 것으로 판명되어 실제 사용하는데 문제가 없는 것으로 평가되었다. 결과적으로 본 연구에서 개발한 경기ㆍ충청지역의 지위지수 추정식은 사용된 변수가 적음에도 불구하고 결정계수는 상당히 높았으며, 조사된 실측치와 비교하여 검증한 결과 그 정도(精度)가 비교적 높았다. 따라서 몇 가지의 환경인자 만으로도 지역별 특성을 고려한 수종별 지위지수를 추정할 수 있어 활용가치가 높은 것으로 판단된다. 특히 이러한 정보는 앞으로 입지조건에 따른 적지적수 선정에 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 하지만 앞으로 입지조건에 따른 적지적수 문제를 해결하기 위해서는 본 연구에서 사용된 수종 외에 다른 주요 수종에 대한 지위지수 추정식을 개발하는 작업도 필요할 것으로 판단된다.

• 한국농림기상학회지
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• 제14권2호
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• pp.89-97
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• 2012

우리나라의 자생 활엽수종 중에서 상수리나무와 신갈나무는 분포면적이나 자원으로서의 잠재적 효용성을 고려할 때 매우 중요한 수종이다. 본 연구는 다양한 환경인자를 독립변수로 하는 상수리나무와 신갈나무의 지위지수 추정식을 개발하고, 이에 근거한 수종별 적지를 추정하기 위해 수행하였다. 본 연구에서 개발한 상수리나무와 신갈나무의 수종별 최종 지위지수 추정식은 모두 5~6개의 환경 인자에 의하여 지위지수를 추정하는 것으로 평가 되었다.수종별 지위지수 추정식에서 채택된 독립변수는 지형인자, 토양인자, 그리고 기후인자를 포괄하고 있어 임지생산력에 영향을 미치는 산림생태계의 특성을 비교적 잘 반영하고 있으며, 설명력을 나타내는 결정계수의 범위는 034~0.50인 것으로 나타났다. 이 결과는 임목의 생육에 다양한 입지조건과 생물환경 인자들이 복합적으로 작용하는 것을 고려하면 지위지수 추정에 큰 무리가 없는 것으로 평가된다. 이와 함께 본 연구에서 개발된 수종별 지위지수 추정식에는 그동안 반영하지 못하였던 기후인자를 독립변수에 포함시켰다는데 의의가 있다. 또한 본 연구에서는 수종별 지위지수 추정식에 근거하여 수종별 적지면적뿐만 아니라 적지의 공간적 분포를 파악하였다. 따라서 앞으로 기후변화시나리오에 따른 수종별 적지분포의 변화를 예측할 수 있는 정보로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.