• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권1호
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• pp.9-18
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• 2016

고층빌딩이나 해양 라이저와 같은 세장 구조물은 구조시스템의 동적 불안정의 주요 원인인 와류유기진동(vortex-induced vibration, VIV)에 의한 동하중에 매우 취약하다. 와류유기진동이 라이저의 고유진동수 영역에서 발생하는 경우 Lock-in현상으로 피로파괴의 우려가 있다. 본 논문에서는 Lock-in 영역에서 구조물과 유동의 동적거동에 대한 수치해석을 다루었으며, 유동조건 변화에도 불구하고 공진 주파수가 유지되는 현상에 대해 분석하였으며, 유입유동에 대해 수직방향으로 자유진동하는 1자유도의 2차원 원형실린더 단면에 대한 비정상 층류를 가정하였다. 각 시간 단계에서 물체의 움직임을 고려하여 유동장 격자를 재생성하며 비정상 유동과 물체의 운동에 대한 지배방정식을 순차적으로 수치해석하여 유체-구조 연성해석을 수행하였다. 결과는 선행연구와 잘 일치함을 보여주었고, Lock-in 현상에 대한 특성을 잘 나타내었다. Lock-in 영역에서는 양력뿐만 아니라 항력도 크게 증가함을 보여주었으며, 실린더의 수직변위는 직경의 20%까지 이름을 나타내었다. 양력과 수직변위의 상관분석을 통해 실린더가 Lock-in 영역에서 양력과 수직변위의 위상차가 동기로부터 반동기로 천이함을 확인하였으며, 이러한 변화가 Lock-in 영역에서 나타나는 공진거동의 원인이 되는 것으로 판된되었다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.531-538
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• 2011

멤브레인형 LNG 탱크의 구조적 안전성을 확보하기 위해서는 슬로싱에 의한 작용 압력과 구조응답을 정확히 평가할 수 있어야 한다. 탱크 방열구조에 작용하는 슬로싱 충격하중은 매우 불규칙적이며 이로 인한 구조 응답 역시 유탄성 거동을 포함하는 매우 복잡한 물리 현상이기 때문에 최신의 이론적 실험적 접근 방법을 동원하더라도 정확한 평가가 어렵다. 본 연구에서는 실험이나 수치해석으로부터 얻어진 슬로싱 압력 시계열을 이용하여 탱크 방열 구조의 구조응답을 간편하게 해석할 수 있는 방안을 제안하였다. 이 간이 해석법은 기본적인 삼각형 impulse 형태의 충격 압력에 대한 구조응답을 시간영역에서 과도응답해석법으로 계산한 후, 이렇게 구해진 구조물의 삼각형 응답함수를 조합하여 임의 형상의 압력 시계열에 대한 구조 응답을 구하는 방식이다. 여러 가지 예제 해석을 통하여 제안된 해석법의 타당성을 검토하였고, 이를 이용하여 실제 모형실험에서 얻어진 압력시계열을 바탕으로 구조응답을 계산하고 그 결과를 고찰하였다.

• 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.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2008년도 추계학술대회논문집
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• pp.167-174
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• 2008

In this study, flutter analyses for supercritical airfoil have been conducted in transonic region. Advanced computational analysis system based on computational fluid dynamics (CFD) and computational structural dynamics (CSD) has been developed in order to investigate detailed static and dynamic responses of supercritical airfoil. Reynolds-averaged Navier-Stokes equations with Spalart-Allmaras (S-A) and SST ${\kappa}-{\omega}$ turbulence models are solved for unsteady flow problems. A fully implicit time marching scheme based on the Newmark direct integration method is used for computing the coupled aeroelastic governing equations of cascades for fluid-structure interaction (FSI) problems. Also, flow-induced vibration (FIV) analyses for various supercritical airfoil models have been conducted. Detailed flutter responses for supercritical are presented to show the physical performance and vibration characteristics in various angle of attack.

• Ocean Systems Engineering
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• 제1권4호
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• pp.337-353
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• 2011

In the present study, an offshore platform having large partial porous cylindrical members, which are composed of permeable and impermeable cylinders, is suggested. In order to calculate the wave force on large partial porous cylindrical members, the fluid domain is divided into three regions: a single exterior region, N inner regions and N beneath regions, and the scattering wave in each fluid region is expressed by an Eigen-function expansion method. Applying Darcy's law to the porous boundary condition, the effect of porosity is simplified. Wave excitation forces and wave run up on the structures are presented for various wave conditions. For the idealized three-dimensional platform having large partial porous cylindrical members, the dynamic response evaluations of the platform due to wave forces are carried out through the modal analysis. In order to examine the effects of soil-structure interaction, the substructure method is also applied. The displacement and bending stress at the selective nodal points of the structure are computed using various input parameters, such as the shear-wave velocity of soil, the wave height and the wave period. Applying the Monte Carlo Simulation (MCS) method, the reliability evaluations at critical structure members, which contained uncertainties caused by dynamic forces and structural properties, are examined by the reliability index with the results obtained from MCS.

• 한국태양에너지학회:학술대회논문집
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• 한국태양에너지학회 2008년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.348-358
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• 2008

Unlike structures in the air, the vibration analysis of a submerged or floating structure such as offshore structures is possibly only when the fluid-structures is understood, as the whole or part of the structure is in contact with water. Through the comparision between the experimental result and the finite element analysis result for a simple cylindrical model, it was verified that an added mass effects on the cylindrical structure. Using the commercial FEA program ANSYS(v.11.0), underwater added mass was superposed on the mass matrix of the structure. A frequency response analysis of forced vibration in the frequency considered the dynamic load was also performed. It was proposed to find the several important modes of resonance peak for these fixed cylindrical type structures. Furthermore, it is expected that the analysis method and the data in this study can be applied to a dynamic structural design and dynamic performance evaluation for the ground and marine purpose of power generator by wind.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.68-75
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• 2009

In this study, aeroelastic response analyses have been conducted for a 3D wind turbine blade model. Advanced computational analysis system based on computational fluid dynamics(CFD) and computational structural dynamics(CSD) has been developed in order to investigate detailed dynamic responsed of wind turbine blade. Vibration analyses of rotating wind-turbine blade have been conducted using the general nonlinear finite element program, SAMCEF (Ver.6.3). Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS)equations with spalart-allmaras turbulence model are solved for unsteady flow problems of the rotating turbine blade model. A fully implicit time marching scheme based on the Newmark direct integration method is used for computing the coupled aeroelastic governing equations of the 3D turbine blade for fluid-structure interaction (FSI) problems. Detailed dynamic responses and instantaneous Mach contour on the blade surfaces considering flow-separation effects are presented to show the multi-physical phenomenon of the rotating wind-turbine blade model.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권4호
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• pp.17-24
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• 2006

항공기의 주요 발사체 전투손상 중 하나이며 기체 생존성 설계에 중요한 영향을 미치는 수압램을 연구하였다. 수압램의 기본 개념과 물리적 원리, 연구사례를 조사하였다. 간단한 형상의 연료탱크 및 전투기 날개모델(ICW, Intermediate Complexity Wing)에 대해 발사체 관통 및 내부폭발 해석을 수행하였다. 구조-유체 간에 파손이 고려된 General 커플링과 커플링 면간의 상호작용을 정의하여, 구조의 파열과 유체의 터짐을 해석상에서 구현하였다. 유체 압력, 탱크 응력과 변형 등의 해석결과를 보였으며, 연구결과를 토대로 향후 가능성을 제시하였다.

• International Journal of Aerospace System Engineering
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• 제5권1호
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• pp.1-8
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• 2018

Military rotorcrafts are constantly exposed to risk from bullet impacts because they operate in a battle environment. Because bullet impact damage can be deadly to crews, the fuel tanks of military rotorcraft must be designed taking extreme situations into account. Fuel tank design factors to be considered include the internal fluid pressure, the structural stress on the part impacted, and the kinetic energy of bullet strikes. Verification testing using real objects is the best way to obtain these design data effectively, but this imposes substantial burdens due to the huge cost and necessity for long-term preparation. The use of various numerical simulation tests at an early design stage can reduce the risk of trial-and-error and improve the prediction of performance. The present study was an investigation of the effects of bullet impacts on a fuel tank assembly using numerical simulation based on SPH (smoothed particle hydrodynamics), and conducted using the commercial package, LS-DYNA. The resulting equivalent stress, internal pressure, and kinetic energy of the bullet were examined in detail to evaluate the possible use of this numerical method to obtain configuration design data for the fuel tank assembly.

• 한국항공운항학회지
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• 제17권2호
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• pp.8-17
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• 2009

In this study, flutter analyses for supercritical airfoil have been conducted in transonic region. Advanced computational analysis system based on computational fluid dynamics (CFD) and computational structural dynamics (CSD) has been developed in order to investigate detailed static and dynamic responses of supercritical airfoil. Reynolds-averaged Navier-Stokes equations with Spalart-Allmaras (S-A) and SST ${\kappa}-{\omega}$ turbulence models are solved for unsteady flow problems. A fully implicit time marching scheme based on the Newmark direct integration method is used for computing the coupled aeroelastic governing equations of cascades for fluid-structure interaction (FSI) problems. Also, flow-induced vibration (FIV) analyses for various supercritical airfoil models have been conducted. Detailed flutter responses for supercritical are presented to show the physical performance and vibration characteristics in various angle of attack.