• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 1999년도 춘계 학술대회논문집
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• pp.66-72
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• 1999

A numerical simulation method has been under development for solving turbulent flows around a ship model in maneuvering motion using the Reynolds Averaged Navier-Stokes equations. The method used second-order finite differences, collocated grids, pressure-Poisson equation and four-stage Runge-Kutta scheme as key components of the solution method. A modified Baldwin-Lomax model is used for the turbulence closure. This paper presents a preliminary result of the computational study on turbulent flows past a ship model in drift motion. Calculations are carried out for a Series 60 $C_B=0.6$ ship model, for which detailed experimental data are available. The results of the present calculations are compared with the experimental data for hydrodynamic forces acting on the model as well as velocity distributions at longitudinal sections. Only fair agreements has been achieved. The computational results show the complex asymmetrical shear flow patterns including three-dimensional separations followed by formation of bilge vortices both in bow and stern regions.

• Geomechanics and Engineering
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• 제17권1호
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• pp.11-18
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• 2019

The formulas offered so far on the settlement of raft footings provide only a rough estimate of the actual settlement. One of the best ways to make an accurate estimation is to conduct 3-dimensional finite element analyses. However, the required procedure for these analyses is comparatively cumbersome and expensive and needs a bit more expertise. In order to address this issue, in this study, a raft footing settlement formula was developed based on ninety finite element model configurations. The formula was derived using multi-parameter exponential regression analyses. The settlement formula incorporates the dimensions and the elastic modulus of a rectangular raft, vertical uniform pressure and soil moduli and Poisson's ratios up to 5 layers. In addition to this, an equation was offered for the estimation of average deflection of the raft. The proposed formula was checked against 3 well-documented case studies. The formula that is derived from 3D finite element analyses is useful in optimising the raft properties.

• Smart Structures and Systems
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• 제8권5호
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• pp.433-447
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• 2011

The present paper addresses the nonlinear response of a FG square plate with two smart layers as a sensor and actuator under pressure. Geometric nonlinearity was considered in the strain-displacement relation based on the Von-Karman assumption. All the mechanical and electrical properties except Poisson's ratio can vary continuously along the thickness of the plate based on a power function. Electric potential was assumed as a quadratic function along the thickness direction and trigonometric function along the planar coordinate. By evaluating the mechanical and electrical energy, the total energy equation can be minimized with respect to amplitude of displacements and electrical potential. The effect of non homogenous index was investigated on the responses of the system. Obtained results indicate that with increasing the non homogenous index, the displacements and electric potential tend to an asymptotic value. Displacements and electric potential can be presented in terms of planar coordinate system. A linear analysis was employed and then the achieved results are compared with those results that are obtained using the nonlinear analysis. The effect of the geometric nonlinearity is investigated by using the comparison between the linear and nonlinear results. Displacement-load and potential-load curves verified the necessity of a nonlinear analysis rather than a linear analysis. Improvement of the previous results (by the linear analysis) through employing a nonlinear analysis can be presented as novelty of this study.

• 한국진공학회지
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• 제17권6호
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• pp.487-494
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• 2008

준 2차원 수치적 모델을 사용하여 침-평판(point-plane)형의 전극 사이에 있는 중간 압력 질소의 방전에 대한 시뮬레이션을 수행하였다. 이 모델에서는 전자와 이온에 대한 연속방정식을 풀어 시. 공간적으로 변하는 전하분포를 계산하고, 공간 전하 분포의 변화에 따라 결정되는 전기장은 푸아송 방정식을 풀어 얻는다. 연속 방정식은 FCT (Flux-corrected transport) 알고리즘과 FEM (Finite Element Method) 방법을 적용하여 수치적으로 다루어 졌다. 50Torr 압력에서의 질소 방전에 대한 시뮬레이션 결과는 중간 압력 질소 방전의 물리적 특성에 관한 상세한 이해를 제공한다. 또 계산 결과와 실험 결과[1]와의 비교는 정성적으로 잘 일치하는 것을 보여 준다.

• 대한조선학회논문집
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• 제37권2호
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• pp.70-76
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• 2000

2차원 순환 제어 날개 주위의 점성 유동을 수치적으로 해석하여 선박 해양 분야에 적용하기 위한 기초적 연구를 수행하였다. 지배 방정식으로는 2차원 비 압축성 RANS 방정식과 연속 방정식을 사용하였으며, 유한 차분법과 MAC법을 이용하여 이를 차분화 하였다. 또한, 압력 Poisson 방정식은 SOR 법을 이용하여 계산하였고, 모든 물리량이 격자점에 위치하도록 하였으며, 슬롯의 형상을 잘 표현하기 위해 격자계가 엇갈린 O형 비교차 중첩 격자계를 도입하였다. 코앤다 효과는 주로 난류 영역에서 나타나므로 수정된 Baldwin-Lomax 난류 모델을 도입하였다. 본 연구에서는 이러한 수치 계산 조직을 활용하여 뒷날이 원형으로 변형된 20% 두께의 타원 날개에 대한 코앤다 효과를 조사하기 위하여 분사 모멘텀을 달리 하며 시간에 따른 양 항력 특성의 변화를 계산하고, 그 결과를 실험치와 비교하여 잘 일치함을 보였다.

• Wind and Structures
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• 제14권5호
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• pp.465-480
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• 2011

In this paper, a stabilized large eddy simulation technique is developed to predict turbulent flow with high Reynolds number. Streamline Upwind Petrov-Galerkin (SUPG) stabilized method and three-step technique are both implemented for the finite element formulation of Smagorinsky sub-grid scale (SGS) model. Temporal discretization is performed using three-step technique with viscous term treated implicitly. And the pressure is computed from Poisson equation derived from the incompressible condition. Then two numerical examples of turbulent flow with high Reynolds number are discussed. One is lid driven flow at Re = $10^5$ in a triangular cavity, the other is turbulent flow past a square cylinder at Re = 22000. Results show that the present technique can effectively suppress the instabilities of turbulent flow caused by traditional FEM and well predict the unsteady flow even with coarse mesh.

• 한국자기학회지
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• 제4권1호
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• pp.56-61
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• 1994

자성유체는 액체상태의 강자성체로서 가해진 자계의 세기에 따라 유체의 형상이 변하며, 이러한 유체의 형상변화는 자계의 세기를 다시 변화시키므로 자성유체를 응요한 기기를 해석하기 위해서는 유체의 형상과 자기장을 동시에 구해야 한다. 본 논문에서는 중력, 압력 자계의 세기 등에 따라 변하는 자성유체의 형상을 기존의 간략화된 가정 없이 직접 구하기 위하여 비선형 유한요소법과 유체방정식을 모두 해석할 수 있는 알고리즘을 제시하였다. 본 방법을 이용하여 각각의 외부조건에 상응하는 자성유체의 형상을 구하였고 실험을 통하여 얻은 유체 형상과 비교하였으며 이를 토대로 자성유체의 양과 치(pole piece)의 형상변화에 따른 빌봉시스템의 내압 특성을 해석하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제43권9호
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• pp.801-811
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• 2010

급경사에서의 고립파의 처오름을 예측하기 위해 3차원 수치모형에 내부조파기법을 도입하여 수치모형실험을 수행하였다. 수치모형은 Navier-Stokes 방정식을 유한차분법을 이용하여 계산하는 동수압 모형으로서, 난류의 해석을 위해서 상대적으로 큰 에디(eddy)만을 고려하는 SANS(spatially averaged Navier-Stokes) 방정식을 푸는 LES(large-eddy-simulation) 기반의 수치모형을 사용한다. 엇갈림 격자체계에서 유한차분법을 사용하여 지배방정식을 해석하는 모형으로서 수치기법으로 Two-step projection 기법을 사용하여 SANS 방정식을 풀었으며, Poisson 방정식을Bi-CGSTAB 기법을 이용하여 풀고 압력장을 계산하였다. 또한, 자유수면의 추적을 위하여 2차 정확도의 VOF(volume-of-fluid) 기법을 사용하였다. 먼저 고립파를 3차원 공간의 일정 수심상에서 내부조파하여 해석해와 비교한 후 분산오차에 대해 분석하였다. 그리고 고립파를 내부조파하여 급경사에서의 고립파의 처오름 및 처내림 현상을 예측하고 수리모형 실험결과와 비교 및 분석하였다.

• 한국습지학회지
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• 제16권3호
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• pp.327-336
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• 2014

물에 잠긴 얇은 벽은 잠제 사각형 블록의 극단적인 경우라고 할 수 있으며, 하천이나 해안지역에서 다양한 목적으로 사용될 수 있다. 잠제구조물의 얇은 벽 주위 흐름과 압력을 계산하기 위하여 동수압이 포함된 ${\sigma}$-격자체계의 3차원 수치모델을 수행하였고, 그 주변의 유속 흐름을 파악하였다. ${\sigma}$-격자체계는 완경사 하상에 유동 시뮬레이션을 적용할 수 있는 강력한 장점을 가지고 있다. 반면에 ${\sigma}$-격자체계는 하상에 날카로운 구조물등에 대한 해석에는 한계를 갖고 있다. 동압력 계산은 직교격자 시스템에서만 유효하다. CST3D시스템 내에 SOLA 기법을 ${\sigma}$-격자체계에 맞게 수정하여 채택하였다. 모델은 2차원 수조에서의 1차원 전자자기식유속계를 통한 관측자료를 통하여 검증하였고, 정수압 가정의 ${\sigma}$-격자체계 수치모형과의 비교를 통하여 정량적인 비교 검토를 수행하였다. 전체적으로 계산된 수평유속과 측정된 수평유속이 유사한 것으로 나타났다. 수리모형실험을 통한 관측자료의 결과를 수치모형이 10% 이내로 정확하게 모의하였고, 관측자료와 대조하였을시 와도의 분포를 유사하게 재현하였다. 수정 SOLA 방식을 채택하여 동수압이 고려되었고, ${\sigma}$-격자체계에 적용한 본 연구는 실제 관측자료를 잘 재현하였으며, 하구, 하천등의 구조물 주변에서의 유속분포를 검증할 시 매우 유용한 것으로 판단된다.

• 대한기계학회논문집
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• 제12권5호
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• pp.1158-1174
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• 1988

본 연구에서는 계단형 벽면조건을 없게 하기 위해서 비직교 좌표계(non-orth- ogonal coordinate system)를 사용하여 수치해석하였다. 비직교 좌표계를 이용한 수 치해석의 예는 Thompson등이 Laplace방정식 혹은 Poisson방정식을 해석함으로써 비직 교 격자망을 구성한 바 있고, Fahgri와 Asako는 대수적 비직교 좌표변환으로 유한차분 방정식을 유도하여 비정규경계면을 갖는 관로에서의 유동특성을 해석하였으며 이재헌 과 이상렬은 Fahgri와 Asako의 방법을 비정규경계면을 갖는 밀폐공간내에서의 자연대 류의 수치해석에 적용한 바 있다. 본 해석에서도 Fahgri와 Asako의 변환법으로 유한 차분방정식을 유도하였는데, 이 방법을 사용할 경우 확대관의 경사벽면을 계단형으로 만들지 않고 유한차분방정식을 유도할 수 있어서 계단형 벽면으로 인한 해의 오차를 제거할 수 있다. Fig.2는 본 해석에서 사용한 비직교 격자망을 나타낸다.