• 한국가시화정보학회지
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• 제19권3호
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• pp.92-98
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• 2021

Large Eddy Simulation (LES) has been popularly applied and used in the last several decades to simulate turbulent boundary layer in the numerical domain. A fully developed turbulent boundary layer has also been applied to predict the complicated wake flow behind bluff bodies. In this study we aimed to generate an artificial turbulent boundary layer, which is based on an exponential correlation function, and generates a series of realistic three-dimensional velocity data in two-dimensional inlet section which are correlated both in space and in time. The results suggest its excellent capability for high Reynolds number flows. To make an effective generation, a hexahedral mesh has been used and Cholesky decomposition was applied to possess suitable turbulent statistics such as the randomness and correlation of turbulent flow. As a result, the flow characteristics in the domain and fluctuating pressure near the wall are very close to those of fully developed turbulent boundary layers.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제11권2호
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• pp.177-194
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• 2024

The objective of this paper is to compute entire flow field over Apollo-II, Aerospace Reentry Demonstrator (ARD), Orbital Experiment (OREX) with sharp shoulder and rounded shape shoulder and Space Recovery Experiment (SRE) at different flare-cone half-angle of 20° and 35°. This paper addresses numerical solutions of the compressible three-dimensional Euler equations on hexahedral meshes for a freestream Mach 6 and at an angle of incidence 5°. Furthermore, spatial discretization is accomplished by a cell centred finite volume formulation solution and advanced in time by an explicit multi-stage Runge-Kutta method. The flow field characteristics, distribution of surface pressure coefficient and Mach number on fore-body and aft-body are presented as a function of the geometrical parameters of many reentry capsules. The surface pressure variation is numerically integrated to obtain the aerodynamic drag and compared well with impact theory. The present numerical study has observed the significant dependence of the blunt body and the aft-body geometry of the vehicle and can be used to study atmospheric conditions during re-entry trajectory. The numerical analysis reveals the significant influence of capsule geometry on the flow characteristics of the mechanism of upstream and structure of the flow near the wake region and aerodynamic drag coefficient.

• 지구물리와물리탐사
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• 제15권2호
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• pp.57-65
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• 2012

탄성파 수치 모형 계산에 있어서 다양한 방법들이 개발되어 적용되었다. 최근에는 특히 탄성파 수치 모형 계산에 있어 혁신적인 방법인 SEM (Spectral Element Method)가 개발되어 사용되어 왔다. 이 방법은 지형을 자유롭게 표현하는데 있어 유연한 유한요소법의 장점에 정확성을 높인 방법이다. 일반적으로 Weak Formulation 형태의 파동방정식에 육면체 요소와 Gauss-Lobatto-Legendre 적분법을 적용한 방법이 널리 사용된다. 일반적인 SEM에서는 PML (Perfectly Matched Layer)경계조건을 적용하기 어려워 속도-응력 변분식으로 파동방정식을 변경하였다. CFS-PML (Complex frequency Shifted PML)경계조건을 ADE (Auxiliary Differential Equation)방정식으로 변경하여 속도-응력 파동방정식에 적용함으로써 분리할 필요가 없는 PML을 적용한 SEM 수치 모형 계산 알고리듬을 구현하였다. 1차원 수치모형과 3차원 수치모형 실험을 통하여 SEM에 적용한 비분리 CFS-PML이 유한경계에서 인공적으로 반사되는 반사파를 효과적으로 제거하는 것을 확인하였다.

• 한국측량학회지
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• 제31권1호
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• pp.41-48
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• 2013

본 연구는 대용량 3차원 포인트 클라우드의 탐색을 위한 메모리 효율적인 옥트리를 설계하는 것을 목표로 한다. 이를 위하여 C++ 언어로 구현된 옥트리 노드의 구성요소 중 최소 경계 입방체 좌표 정보 등을 위한 변수를 제거하는 대신, 부모 노드에서 자식 노드 접근시 최소 경계 입방체 좌표를 계산하여 전달하였다. 아울러 자식 노드 등의 생성시마다 new 연산자를 사용하는 대신, 수도 트리와 정식 트리를 생성하는 이중적인 과정을 통해 노드 등을 배열로 미리 선언함으로서 메모리 효율성을 더욱 개선하였다. 1800만개 이상의 포인트로 구성된 실제 포인트 클라우드를 대상으로 트리를 구성하고 인접 포인트를 탐색하는 실험을 수행하였다. 최소 경계 입방체 좌표 정보를 노드에 저장하는 경우와 비교한 결과 메모리 사용량과 탐색 속도의 트레이드오프가 존재하지만 제안한 방식이 비교군보다 메모리 효율적이어서 대용량 포인트 클라우드에 적용할 수 있는 대안임을 확인할 수 있었다.

• 디지털콘텐츠학회 논문지
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• 제16권4호
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• pp.575-581
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• 2015

본 논문에서는 3차원 벡터필드의 탄젠트 곡선을 계산하는 효율적이고 정확한 방법을 제안한다. 탄젠트 곡선 상의 정확한 값을 구하지 못하고 단지 탄젠트 곡선의 근사치를 구하는 Runge-Kutta 같은 기존의 방법과는 달리 여기서 제안한 방법은 3D 사면체 도메인에서 벡터필드가 선형적으로 변한다는 가정하에 탄젠트 곡선 상의 정확한 값을 계산한다. 새로 제안한 방법은 벡터필드가 3D 사면체 도메인에서 선형적으로 변한다고 가정한다. 우선 이 방법은 3차원 벡터필드에서 육면체 셀을 5 또는 6개의 사면체 셀로 분해하는 것을 요구한다. 임계점은 각 사면체의 간단한 선형 시스템을 풀어서 간단하게 구할 수 있다. 이 방법은 이전 사면체에서 계산된 탄젠트 곡선상의 점들을 기초로 다음 사면체에서 탄젠트 곡선상의 계속적인 점들을 생성함으로써 출구 점을 구한다. 탄젠트 곡선상의 점들은 각 사면체의 명시해에 의해서 계산되었기 때문에 새로운 방법은 3D 벡터필드를 가시화하는데 정확한 위상을 마련한다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제31권4호
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• pp.387-394
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• 2020

A parametric study of a 2.5 kW class propeller type micro hydraulic turbine was performed. In order to analyze the internal flow characteristics in the hydraulic turbine, three dimensional Reynolds-averaged Navier-Stokes equations with shear stress transport turbulence model were used and the hexahedral grid system was used to construct computational domain. To secure the reliability of the numerical analysis, the grid dependency test was performed using the grid convergence index method based on the Richardson extrapolation, and the grid dependency was removed when about 1.7 million nodes were used. For the parametric study, the axial distance at shroud span (L) between the inlet guide vane and the runner, and the inlet and outlet blade angles (β₁, β₂) of the runner were selected as the geometric parameters. The inlet and outlet angles of the runner were defined in the 3 spans from the hub to tip, and a total of 7 geometric parameters were investigated. It was confirmed that the outlet angles of the runner had the most sensitive effect on the power and efficiency of the micro hydraulic turbine.

• 비파괴검사학회지
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• 제20권3호
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• pp.191-199
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• 2000

본 논문에서는 3차원 형태의 결함을 가진 관에 대한 와전류탐상의 유한요소 수치해석에 대하여 연구하였다. 3차원 와전류탐상 문제를 기술할 수 있는 전자기 수치해석기법으로 3차원 유한요소법을 사용하였다. 맥스웰방정식으로부터 지배방정식을 구하고, 갤러킨 가중잔차법을 이용하여 유한요소정식화를 수행하였다. 해석대상으로는 INCONEL 600 증기발생기 전열관을 사용하였으며, 관의 내부 및 외부에 존재하는 결함을 모델링하여 수치해석을 수행하고, 임피던스로 표현되는 와전류탐상 신호를 계산하였다. 결함 시험편에 존재하는 결함에 대하여 본 논문에서 계산된 결과와 실험결과를 비교하였으며, 잘 일치하는 결과를 얻어 본 논문에서 제안된 수치해석 방법의 타당성을 검증하였다. 이를 바탕으로 결함의 깊이 변화(38%, 58%, 75%) 및 원주방향으로의 결함각도 변화$90^{\circ},\;180^{\circ},\;270^{\circ},\;360^{\circ}$)에 따른 탐상 신호를 계산하여 결함의 크기변화에 따른 신호의 변화특성을 살펴보았다.

• 한국항공우주학회지
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• 제42권7호
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• pp.535-543
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• 2014

비세장형, 둥근 앞전을 가지고 스팬이 1.0m로 축소된 BWB형 UCAV에 대해 완전난류, 천이 모델을 사용하여 전산해석을 수행하였다. 자유류는 받음각 -4도부터 26도까지 50m/s이며, 평균 시위 기준 레이놀즈수는 $1.25{\times}10^6$이다. 멀티블록 6면체 격자와 함께 완전난류 모델과 천이 모델의 결과를 비교하여 천이효과가 공력 특성에 미치는 영향을 살펴보았다. 풍동 실험과 비교한 결과 양/항력 계수는 해석범위 내에서 잘 일치하였으며, 피칭 모멘트는 높은 받음각에서 작게 예측됨과 동시에 난류모델에 따라 결과가 크게 달라졌다. 압력분포와 skin friction line, 축 방향 속도장을 이용하여 와류구조의 거동과 천이현상이 미치는 영향을 살펴본 결과, 천이효과를 고려하는 것이 UCAV의 정확한 와류 구조와 공력특성 예측에 필요한 것으로 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권10호
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• pp.979-987
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• 2008

항공우주 구조물의 설계 시, 과도한 응력집중을 방지하기 위해 경감공의 위치를 변경해야 하는 경우가 종종 발생한다. 이러한 위치 최적 설계를 위해서는 경감공의 위치 갱신에 따라 변경된 구조 형상을 반영할 수 있도록 재 모델링을 수행해야 한다. 널리 사용되는 재 모델링 기법으로는 재 격자 생성기법을 들 수 있다. 그러나 구조물의 형상이 변경될 때마다 격자를 재생성 할 경우 많은 시간이 소요되며, 특히 사면체나 삼각형에 비해 좋은 성능을 가진 육면체나 사각형 격자 사용에 제약이 따르게 된다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 보완하기 위해 이동최소자승법 기반의 중첩 격자 기법과 유전자 알고리듬을 이용한 새로운 위치 최적 설계 알고리듬을 제안하였으며, 제안된 위치 최적 설계 알고리듬의 성능을 평가하기 위해 2차원 구조물의 경감공 위치 최적 설계를 수행하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제29권4호
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• pp.401-409
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• 2018

A numerical investigation has been conducted to find the effects of pressure losses by struts and rakes, and averaging methods on the performance of a multi-stage axial fan and a multi-stage axial compressor. Struts and rakes which produce pressure losses are installed upstream of the aerodynamic inlet plane in the fan and the compressor rigs. Some of normal stator vanes are substituted with thick vanes with total pressure probes to measure total pressure between stages. Three-dimensional Reynolds-averaged Navier- Stokes equations with $k-{\omega}$ SST turbulence model were applied to analyze the pressure losses by the struts, inlet rakes, and thick instrumented vanes. The hexahedral grids were used to construct computational domain. Inlet pressure losses were evaluated for the compressor as a function of Mach number. The passage pressure losses due to the instrumented vanes were evaluated at the two speed lines in the fan. Total properties, such as pressure and temperature, were evaluated at the exit of the fan and the compressor with two different averaging methods which are area-averaging and mass-averaging, respectively.