• 제목/요약/키워드: Mesh resolution

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가상 심장 시뮬레이션에서 CPU와 GPU 병렬처리의 계산 성능 비교 (Computing Performance Comparison of CPU and GPU Parallelization for Virtual Heart Simulation)

  • 김상희;정다운;;임기무
    • 대한의용생체공학회:의공학회지
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    • 제41권3호
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    • pp.128-137
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    • 2020
  • Cardiac electrophysiology studies often use simulation to predict how cardiac will behave under various conditions. To observe the cardiac tissue movement, it needs to use the high--resolution heart mesh with a sophisticated and large number of nodes. The higher resolution mesh is, the more computation time is needed. To improve computation speed and performance, parallel processing using multi-core processes and network computing resources is performed. In this study, we compared the computational speeds of CPU parallelization and GPU parallelization in virtual heart simulation for efficiently calculating a series of ordinary differential equations (ODE) and partial differential equations (PDE) and determined the optimal CPU and GPU parallelization architecture. We used 2D tissue model and 3D ventricular model to compared the computation performance. Then, we measured the time required to the calculation of ODEs and PDEs, respectively. In conclusion, for the most efficient computation, using GPU parallelization rather than CPU parallelization can improve performance by 4.3 times and 2.3 times in calculations of ODEs and PDE, respectively. In CPU parallelization, it is best to use the number of processors just before the communication cost between each processor is incurred.

효율적인 해양구조물 유동 해석을 위한 직교좌표계 기반의 코드 개발 - AMR, VOF, IBM, VIV, LES의 통합 (Development of a Cartesian-based Code for Effective Simulation of Flow Around a Marine Structure - Integration of AMR, VOF, IBM, VIV, LES)

  • 이경준;양경수
    • 대한조선학회논문집
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    • 제51권5호
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    • pp.409-418
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    • 2014
  • Simulation of flow past a complex marine structure requires a fine resolution in the vicinity of the structure, whereas a coarse resolution is enough far away from it. Therefore, a lot of grid cells may be wasted, when a simple Cartesian grid system is used for an Immersed Boundary Method (IBM). To alleviate this problems while maintaining the Cartesian frame work, we adopted an Adaptive Mesh Refinement (AMR) scheme where the grid system dynamically and locally refines as needed. In this study, We implemented a moving IBM and an AMR technique in our basic 3D incompressible Navier-Stokes solver. A Volume Of Fluid (VOF) method was used to effectively treat the free surface, and a recently developed Lagrangian Dynamic Subgrid-scale Model (LDSM) was incorporated in the code for accurate turbulence modeling. To capture vortex induced vibration accurately, the equation for the structure movement and the governing equations for fluid flow were solved at the same time implicitly. Also, We have developed an interface by using AutoLISP, which can properly distribute marker particles for IBM, compute the geometrical information of the object, and transfer it to the solver for the main simulation. To verify our numerical methodology, our results were compared with other authors' numerical and experimental results for the benchmark problems, revealing excellent agreement. Using the verified code, we investigated the following cases. (1) simulating flow around a floating sphere. (2) simulating flow past a marine structure.

계층적 자료구조와 그래픽스 하드웨어를 이용한 적응적 메쉬 세분화 데이타의 대화식 가시화 (Interactive Visualization Technique for Adaptive Mesh Refinement Data Using Hierarchical Data Structures and Graphics Hardware)

  • 박상훈
    • 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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    • 제31권5_6호
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    • pp.360-370
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    • 2004
  • 적응적 메쉬 세분화(AMR)는 여러 과학과 공학 분야에서 이용되는 보편적인 계산 시뮬레이션기법이다. AMR 데이타가 계층적인 다중해상도 데이타 구조로 이뤄져 있음에도 불구하고, 어떤 적절한 자료구조로의 변형 없이, 이 데이타를 광선추적법이나 스플래팅과 같은 전통적인 볼륨 가시화 알고리즘들을 이용하여 가시화 하는 것은 불가능하다. 본 논문에서는 AMR 데이타로부터 생성된 k-d 트리와 팔진트리를 이용하는 계층적 다중해상도 스플래팅에 대해 설명한다. 이 기법은 최신의 범용 PC 그래픽스 하드웨어를 이용하여 AMR 데이타의 가시화를 구현하는데 적합하다. 대화식으로 변환함수와 뷰잉 / 렌더링 파라메터를 설정할 수 있는 기능을 제공하는 사용자 인터페이스에 대해서도 설명한다. nVIDIA GeForce3 그래픽스 카드를 내장한 범용의 PC를 이용해 얻은 실험 결과로부터, 제안된 기법을 이용해 AMR 데이타를 대화식으로(초당 20프레임 이상의 속도로) 렌더링 할 수 있음을 보인다. 본 기법은 시간 가변 AMR 데이터의 병렬 렌더링에도 쉽게 적응될 수 있을 것이다.

옥소레이저 플라즈마에서 발생된 연 X-선을 이용한 밀착현미경기술 (Contact Microscopy by Using Soft X-ray Radiation from Iodine Laser Produced Plasma)

  • 최병일;김동환;공홍진;이상수
    • 한국광학회지
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    • 제1권1호
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    • pp.46-51
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    • 1990
  • Soft X-ray는 자연상태의 생물체를 높은 대비(high contrast)의 영상으로 관찰할 수 있는 광원이다. 1GW급의 광분해 옥소레이저 ($\lambda$=1.315$\mu\textrm{m}$, E=12.7J)를 몰리브덴(Mo) 표적에 집속시켜 플라즈마를 발생시켰으며 플라즈마에서 방출되는 넓은 파장 영역의 연속스펙트럼을 0.1$\mu\textrm{m}$ 두께의 알루미늄 필터를 거치게 하여 soft X-ray 영역에 중심세기를 갖는 광원을 얻었다. X-ray용 resist로 감도가 좋은 PBS를 사용하여 그물망(mesh), 거미줄, 적혈구의 replica를 얻었다. 본해능에 미치는 두 가지의 주된 영향인 광원의 크기에 의한 영향과 Fresnel 회절효과를 고찰하고 실험결과를 비교하였다. 본 실험에서는 0.1$\mu\textrm{m}$이하의 분해능을 얻었다.

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다수의 카메라를 활용한 고해상도 3차원 객체 복원 시스템 (High-resolution 3D Object Reconstruction using Multiple Cameras)

  • 황성수;유지성;김희동;김수정;팽경현;김성대
    • 전자공학회논문지
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    • 제50권10호
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    • pp.150-161
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    • 2013
  • 본 논문에서는 다수의 카메라들을 이용하여 3차원 공간상에 있는 물체에 대한 다중 시점 영상들을 획득하고, 그 영상들로부터 해당 3차원 물체에 대한 기하학적인 형상 및 질감 정보를 추정하여, 그 물체에 대한 고해상도 3차원 콘텐츠를 효율적으로 제작하는 새로운 시스템을 제안한다. 지금까지 다양한 다중 시점 영상 기반 3차원 객체 복원 시스템들이 제안되었지만 다중 시점 기반 3차원 객체 복원이 많은 메모리와 계산량을 필요로 하기 때문에 고해상도의 3차원 콘텐츠를 얻는 데에는 어려움이 있었다. 3차원 복원에 필요한 계산량 및 메모리량을 줄이기 위해 제안 시스템은 객체의 다중 시점을 촬영한 영상 내에서 객체가 존재할 수 있는 영역을 사전에 설정하여 객체 윤곽선 추출 과정을 빠르게 수행한다. 그리고 체인코드를 활용하여 실루엣 영상을 표현하고 3차원-2차원 투영 및 역투영 관계를 1차원 호모그래피를 통해 표현하여 객체의 비주얼 헐을 빠르게 계산한다. 복원된 3차원 객체의 기하정보는 3차원 선분 기반의 표현 기법인 DoCube를 활용하여 적은 데이터양으로 표현하였으며, 3차원 메시 생성 및 텍스쳐 맵핑을 수행하여 최종적인 3차원 객체를 생성한다. 실험 결과 제안 시스템이 $800{\times}800{\times}800$ 해상도의 3차원 객체 복원을 프레임 당 2.2초에 수행하는 것을 확인하였다.

SMA 메쉬 와셔를 적용한 우주용 냉각기 수동형 진동절연기의 궤도 미소진동 절연성능 검증 (On-orbit Micro-vibration Isolation Performance Verification for Spaceborne Cryocooler Passive Vibration Isolator Using SMA Mesh Washer)

  • 권성철;전수현;오현웅
    • 한국소음진동공학회논문집
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    • 제25권1호
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    • pp.24-32
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    • 2015
  • Pulse tube-type spaceborne cryocooler is widely used to cool down the infrared sensor of observation satellites. However, such cryocooler also generates micro-vibration which is the one of main sources to seriously affect the image quality during its on-orbit operation. Therefore, to comply with the mission requirement of high resolution observation satellite, additional technical efforts have been required. In this study, we proposed a spaceborne cryocooler passive vibration isolator using SMA mesh washer, which guarantees the structural safety of both the micro-vibration disturbance source and itself under harsh launch vibration loads without an additional holding mechanism and the micro-vibration isolation performance on orbit environment. To verify the micro-vibration isolation performance of the proposed vibration isolator, we performed the micro-vibration isolation measurement test using the dedicated micro-vibration measurement device proposed in this study.

가변적 공간 단위의 문제를 고려한 지가 변동의 시공간 분석 (Spatio-temporal analysis of land price variation considering modifiable area unit problem)

  • 오충원
    • Spatial Information Research
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    • 제10권2호
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    • pp.185-199
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    • 2002
  • 본 연구에서는 가변적 공간 단위의 문제를 고려한 시공간 자료 분석 방법을 탐색하는 것을 목적으로 하였다. 기존의 시계열 연구에서는 행정 구역 신설이나 경계 변동같은 공간 단위(areal unit)의 가변성을 제대로 반영하지 못했기 때문에 속성 자료와 공간 자료의 불부합 현상이 있었다. 지역의 공간적 특성과 시공간적 변화를 지가 변동분석을 통하여 살펴보기 위해서는 분석 공간 단위의 가변성에 영향을 받지 않도록 개별적인 정보를 유지할 수 있는 시공간 데이터베이스를 구축하는 것이 필요하다. 이 연구에서는 기본 격자로 공간 단위를 구성함으로써 분석 기준 시점의 속성 자료와 공간자료를 일치시킬 수 있었기 때문에 ‘가변적 공간 단위의 문제’를 보완할 수 있었다.

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유전 알고리즘을 이용한 전기 임피던스 단층촬영법의 영상복원 (Image Reconstruction Using Genetic Algorithm in Electrical Impedance Tomograghy)

  • 김호찬;문동춘;김민찬;김신;이윤준
    • 제어로봇시스템학회논문지
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    • 제9권1호
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    • pp.50-56
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    • 2003
  • In electrical impedance tomography(EIT), various image reconstruction algorithms have been used in order to compute the internal resistivity distribution of the unknown object with its electric potential data at the boundary. Mathematically the EIT image reconstruction algorithm is a nonlinear ill-posed inverse problem. This paper presents a new combined method based on genetic algorithm(GA) and modified Newton-Raphson(mNR) algorithm via two-step approach for the solution of the static EIT inverse problem. In the first step, each mesh is classified into three mesh groups: target, background, and temporary groups. The mNR algorithm can be used to determine the region of group. In the second step, the values of these resistivities are determined using genetic algorithm. Computer simulations with the 32 channels synthetic data show that the spatial resolution of reconstructed images by the proposed scheme is improved compared to that of the mNR algorithm at the expense of increased computational burden.

컴퓨터 게임 환경에서 일반화 가시성 그래프를 이용한 경로찾기 (Path-finding by using generalized visibility graphs in computer game environments)

  • 유견아;전현주
    • 한국시뮬레이션학회논문지
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    • 제14권3호
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    • pp.21-31
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    • 2005
  • In state-of-the-art games, characters can move in a goal-directed manner so that they can move to the goal position without colliding obstacles. Many path-finding methods have been proposed and implemented for these characters and most of them use the A* search algorithm. When .the map is represented with a regular grid of squares or a navigation mesh, it often takes a long time for the A* to search the state space because the number of cells used In the grid or the mesh increases for higher resolution. Moreover the A* search on the grid often causes a zigzag effect, which is not optimal and realistic. In this paper we propose to use visibility graphs to improve the search time by reducing the search space and to find the optimal path. We also propose a method of taking into account the size of moving characters in the phase of planning to prevent them from colliding with obstacles as they move. Simulation results show that the proposed method performs better than the grid-based A* algorithm in terms of the search time and space and that the resulting paths are more realistic.

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MODELING OF A BUOYANCY-DRIVEN FLOW EXPERIMENT IN PRESSURIZED WATER REACTORS USING CFD-METHODS

  • Hohne, Thomas;Kliem, Soren
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제39권4호
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    • pp.327-336
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    • 2007
  • The influence of density differences on the mixing of the primary loop inventory and the Emergency Core Cooling (ECC) water in the downcomer of a Pressurised Water Reactor (PWR) was analyzed at the ROssendorf COolant Mixing (ROCOM) test facility. ROCOM is a 1:5 scaled model of a German PWR, and has been designed for coolant mixing studies. It is equipped with advanced instrumentation, which delivers high-resolution information for temperature or boron concentration fields. This paper presents a ROCOM experiment in which water with higher density was injected into a cold leg of the reactor model. Wire-mesh sensors measuring the tracer concentration were installed in the cold leg and upper and lower part of the downcomer. The experiment was run with 5% of the design flow rate in one loop and 10% density difference between the ECC and loop water especially for the validation of the Computational Fluid Dynamics (CFD) software ANSYS CFX. A mesh with two million control volumes was used for the calculations. The effects of turbulence on the mean flow were modelled with a Reynolds stress turbulence model. The results of the experiment and of the numerical calculations show that mixing is dominated by buoyancy effects: At higher mass flow rates (close to nominal conditions) the injected slug propagates in the circumferential direction around the core barrel. Buoyancy effects reduce this circumferential propagation. Therefore, density effects play an important role during natural convection with ECC injection in PWRs. ANSYS CFX was able to predict the observed flow patterns and mixing phenomena quite well.