• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권3호
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• pp.752-762
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• 2021

The Smoothed Particle Hydrodynamics is one of the most widely used mesh-free numerical method for thermo-fluid dynamics. Due to its Lagrangian nature and simplicity, it is recently gaining popularity in simulating complex physics with large deformations. In this study, the 3D single/two-phase numerical simulations are performed on the Liquid Metal Reactor (LMR) centralized sloshing benchmark experiment using the SPH parallelized using a GPU. In order to capture multi-phase flows with a large density ratio more effectively, the original SPH density and continuity equations are re-formulated in terms of the normalized-density. Based upon this approach, maximum sloshing height and arrival time in various experimental cases are calculated by using both single-phase and multi-phase SPH framework and the results are compared with the benchmark results. Overall, the results of SPH simulations show excellent agreement with all the benchmark experiments both in qualitative and quantitative manners. According to the sensitivity study of the particle-size, the prediction accuracy is gradually increasing with decreasing the particle-size leading to a higher resolution. In addition, it is found that the multi-phase SPH model considering both liquid and air provides a better prediction on the experimental results and the reality.

• 지구물리와물리탐사
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• 제15권4호
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• pp.227-234
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• 2012

물리검층 중에서 매질의 밀도 측정을 통해 공극률을 계산할 수 있는 밀도검층에 대한 수치 연구 결과는 국내에서는 전무하다고 해도 과언이 아니다. 이 연구에서는 MCNP (Monte Carlo N-Particle) 알고리듬에 기초하여 밀도검층을 수치모형화하고 다양한 시추공 환경이 밀도검층 결과에 미치는 영향을 분석함으로써, 밀도검층 자료해석을 위한 기틀을 마련하고자 한다. 이를 위해, MCNP 알고리듬을 이용한 밀도검층 시물레이션의 적용성을 검토하기 위해 단순한 모형에서의 검출기 반응 연구를 수행하였다. 또한 수치 실험을 위해 한국지질자원연구원에서 사용하고 있는 상용 밀도검층기(Robertson Geologging사)에 기초하여 밀도검층기를 수치모델링하였다. 다양한 밀도의 매질에서 시추공 지름을 바꿔가면서 밀도검층 시물레이션을 수행함으로써, Robertson Geologging사의 밀도검층기를 위한 교정곡선을 제시하였다. 이 교정곡선에 기초하여 매질의 밀도를 보다 정확히 분석하고 다양한 시추공환경 변화가 밀도검층에 미치는 영향을 분석하기 위해, 공내수 유무에 따른 밀도검층 반응의 변화 및 시추공 케이싱의 종류에 따른 밀도검층 반응의 변화를 수치모델링을 통해 분석하였다. 이 연구는 밀도검층 시 시추공환경 변화가 검층결과에 미치는 영향을 이해하는 것을 돕고, 향후 국내 시추공환경의 밀도검층에 대한 보다 정확한 해석을 위한 연구의 기초가 될 것으로 기대한다.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제24권2호
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• pp.11-20
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• 2018

우리는 유체의 얇은 막을 명시적으로 표현하고 보존할 수 있는 CPU-GPU 이기종 컴퓨팅 기반의 유체 시뮬레이션 기법을 소개한다. 본 논문에서 가장 큰 기여는 얇은 유체표면에서 쪼개지거나 밀도가 높은 지점에서 붕괴되어 유체표면에 나타나는 Hole을 방지하는 입자 기반 프레임워크를 GPU를 활용한다는 것이다. 유체표면을 추적하는 기존의 방법과는 달리, 제안된 프레임워크는 CPU-GPU 프레임워크상에서 수치적 확산이나 꼬임문제 없이 안정적으로 토폴로지 변화를 처리할 수 있다. 얇은 표면의 특징은 이방성 커널(Anisotropic kernel)과 주성분 분석(Principal component analysis; PCA)을 GPU상에서 수행하여 유체의 방향성을 빠르게 찾고, 새로운 유체입자의 위치를 결정하기 위해 계산하는, 후보위치 추출 과정의 효율성을 CPU-GPU 이기종 컴퓨팅 기술 기반으로 빠르게 계산한다. 제안된 알고리즘은 직관적으로 구현되며, 병렬화가 쉽고 시각적으로 디테일한 액체의 얇은 표면을 빠르게 애니메이션 할 수 있다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제25권4호
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• pp.21-28
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• 2024

본 연구에서는 SPH 해석을 위한 다면체영역분할 기법이 소개된다. SPH 기법은 유체 유동 모사를 위한 수치해석기법으로 무요소기법(meshless method) 중 하나이다. 유동성 지반 또는 고체-유체 상호작용 해석 등에 유용하게 쓰일 수 있다. SPH는 입자기반 해석이기 때문에 입자가 많을수록 결과의 정확도는 높아지지만 수치적 효율성은 떨어진다. 일반적으로 해석의 효율성을 높이기 위해 병렬 프로세싱 알고리즘과 함께 쓰이는데 직교좌표계 기반의 영역분할 기법이 대표적이다. 그러나 복잡한 기하학적 형태나 동적 경계조건에서 유동 모사 등을 병렬 해석하기 위해서는 직교좌표계 영역분할 방법이 적합하지 않다. 소개하는 다면체영역분할 기법은 이와 같은 문제에서 병렬효율성을 높일 수 있는 장점을 갖는다. 다양한 형태의 3차원 다면체 요소로 분할하여 문제에 적합하게 모델링할 수 있다. SPH 입자들의 물리적 값들은 smoothing 길이 이내의 주위 입자들 정보를 이용하여 계산된다. 영역분할 시 물리적으로 분리될 수 있는 입자정보들을 코어간 공유할 수 있는 방법과 병렬효율성이 떨어질 수 있는 cross-point에서의 정보공유 방법이 소개된다. 수치해석 예제를 통하여 제안된 방법의 병렬효율성은 12코어까지 95%에 근접하였다. 이후 코어가 증가할수록 코어간 공유되는 정보량이 많아져 병렬효율성이 떨어지는 문제가 발생되기도 하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2002년도 춘계학술대회논문집
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• pp.796-801
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• 2002

The goal of this research is the shape design of the valve using a computer simulation. For an analysis a basic mathematical model describing compression cycle is considered as consisting of five sets of coupled equations. These are the volume equation (kinematics), valve dynamic equation (dynamics), ideal gas equation (thermodynamics), Bernoulli equation (fluid dynamics), and dynamic equation of fluid particle based on Helmholtz equation (acoustics). Valve motion is made by the superposition of free vibration modes obtained by the finite element method. That is, the eigenvalues and eigenvectors are the sufficient modeling factors fur the valve in the simulation program. Thus, to design a shape of the valve, shape design sensitivity through chain-ruled derivatives is considered from two sensitivity coefficients, one is the design sensitivity of the capability of compressor with respect to the eigenvalues of the valve, and the other is the design sensitivity of the eigenvalue with respect to the shape change of the valve. In this research, the continuum design sensitivity analysis concepts are used for the latter.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제14권4호
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• pp.27-33
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• 2008

물리기반 레픽스 기술은 연기 물, 화염과 같은 자연현상을 계산 물리학으로 시뮬레이션하고 이를 가시화하는 기술이다. 본 논문에서는 시뮬레이션 된 다수의 파티클 유체데이터를 사각 스플렛을 이용하여 3차원으로 빠르게 가시화 하는 기법을 제안한다. SPH(Smoothed Paticle hydrodynamic) 기법을 사용하여 스플렛의 위치와 법선 벡터를 계산하고, 단적 현상을 줄이 기 위해 사각뿔 형상으로 스플렛을 재구성하고 가시화 한다. SPH 기법을 사용하는 유체 시뮬레이션 엔진에 적용하여 자연스러운 물의 유동 현상을 성공적으로 가시화 하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제44권4호
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• pp.398-407
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• 2007

A smoothed particle hydrodynamics (SPH) method is applied for simulating two-dimensional free-surface problems. The SPH method based on the Lagrangian formulation provides realistic flow motions with violent surface deformation, fragmentation and reunification. In this study, the effect of computational parameters in SPH simulation is explored through two-dimensional dam-breaking and sloshing problem. The parameters to be considered are the speed of sound, the frequency of density re-initialization, the number of particle and smoothing length. Through a series of numerical test. detailed information was obtained about how SPH solution can be more stabilized and improved by adjusting computational parameters. Finally, some numerical simulations for various fluid flow problem were carried out based on the parameters chosen through the sensitivity study.

• Tribology and Lubricants
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• 제36권6호
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• pp.359-364
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• 2020

Numerical investigation of the groove trap effect with variation in the groove-edge radius of curvature is presented here. The trap effect is evaluated in a two-dimensional sliding bearing using computational fluid dynamics (CFD). This simulation is based on the discrete phase model (DPM) and standard k - ε turbulence model using commercial CFD software, FLUENT. The numerical results are evaluated by comparisons with streamlines and particle trajectories in the grooves. Grooves are applied to various lubrication systems to improve their lubrication characteristics, such as load carrying capacity increment, leakage reduction, frictional loss reduction, and preventing three-body abrasive wear due to trapping effect. This study investigates the grove trapping effect for various groove-edge radius of curvature values and Reynolds numbers. The particle is assumed to be made of steel, with a circular shape, and is injected as a single particle in various positions. One-way coupling is used in the DPM model because the single particle injection condition is applied. Further, the "reflect" condition is applied to the wall boundary and "escape" condition is used for the "pressure inlet" and "pressure outlet" boundaries. From the numerical results, the groove edge radius is found to influence the groove trap effect. Moreover, the groove trap effect is more effective when applying the groove edge radius.

• 드라이브 ㆍ 컨트롤
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• 제13권4호
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• pp.52-58
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• 2016

The mechanical design for biped walking of a humanoid robot doing the Argentina Tango is presented in this paper. Biped walking has long been studied in the area of robotic locomotion. The aim of this paper is to implement an Argentina Tango dancer-like walking motion with a humanoid robot by using a trajectory generation scheme. To that end, this paper uses blending polynominals whose parameters are determined based on PSO (Particle Swarm Optimization) according to conditions that make the most of the Argentina Tango's characteristics. For the stability of biped walking, the ZMP (Zero Moment Point) control method is used. The feasibility of the proposed scheme is evaluated by simulating biped walking with the 3D Simscape robot model. The simulation results show the validity and effectiveness of the proposed method.

• 드라이브 ㆍ 컨트롤
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• 제15권3호
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• pp.1-7
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• 2018

Humanoid robots have fascinated many researchers since they appeared decades ago. For the requirement of both accurate tracking control and the safety of physical human-robot interaction, torque control is basically desirable for humanoid robots. Humanoid robots are highly nonlinear, coupled, complex systems, accordingly the calculation of robot model is difficult and even impossible if precise model of the humanoid robots are unknown. Therefore, it is difficult to control using traditional model-based techniques. To realize model-free torque control, time-delay control (TDC) for humanoid robot was proposed with time-delay estimation technique. Using optimal walking trajectory obtained by particle swarm optimization, TDC with proposed scheme is implemented on whole body of a humanoid, not on biped legs even though it is performed by a virtual humanoid robot. The simulation results show the validity of the proposed TDC for humanoid robots.