• Smart Structures and Systems
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• 제13권3호
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• pp.473-500
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• 2014

Tuned mass dampers (TMDs) have been installed in many high-rise buildings, to improve their resiliency under dynamic loads. However, high-rise buildings may experience natural frequency changes under ambient temperature fluctuations, extreme wind loads and relative humidity variations. This makes the design of a TMD challenging and may lead to a detuned scenario, which can reduce significantly the performance. To alleviate this problem, the current paper presents a proposed approach for the design of a robust and efficient TMD. The approach accounts for the uncertain natural frequency, the optimization objective and the input excitation. The study shows that robust design parameters can be different from the optimal parameters. Nevertheless, predetermined optimal parameters are useful to attain design robustness. A case study of a high-rise building is executed. The TMD designed with the proposed approach showed its robustness and effectiveness in reducing the responses of high-rise buildings under multidirectional wind. The case study represents an engineered design that is instructive. The results show that shear buildings may be controlled with less effort than cantilever buildings. Structural control performance in high-rise buildings may depend on the shape of the building, hence the flow patterns, as well as the wind direction angle. To further increase the performance of the robust TMD in one lateral direction, active control using LQG and fuzzy logic controllers was carried out. The performance of the controllers is remarkable in enhancing the response reduction. In addition, the fuzzy logic controller may be more robust than the LQG controller.

• 한국추진공학회지
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• 제3권1호
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• pp.34-40
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• 1999

경사면에 충돌된 제트의 유동은 주제트(major jet)와 부제트(minor jet)로 나뉘어지게 되고 이로 인해 경사면 양쪽 영역에서의 유동 및 열전달 특성이 상이하게 된다. 또한 분사된 제트는 코안다 효과 (Coanda effect)로 인하여 경사면 위쪽으로 편향이 되어 충돌하게 된다. 이 결과 부제트영역에서 높은 난류 강도와 운동량를 얻을 수 있고, 국소 열전달계수를 상당히 높일 수 있다. 본 연구에서는 경사면의 각도와 분사속도를 변화시켰을 때 제트의 유동특성 변화 및 충돌면에서의 열전달 특성을 실험적으로 고찰하였다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제14권4호
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• pp.369-378
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• 2013

This paper presents a vision/LiDAR integrated navigation system that provides accurate relative navigation performance on a general ground surface, in GNSS-denied environments. The considered ground surface during flight is approximated as a piecewise continuous model, with flat and slope surface profiles. In its implementation, the presented system consists of a strapdown IMU, and an aided sensor block, consisting of a vision sensor and a LiDAR on a stabilized gimbal platform. Thus, two-dimensional optical flow vectors from the vision sensor, and range information from LiDAR to ground are used to overcome the performance limit of the tactical grade inertial navigation solution without GNSS signal. In filter realization, the INS error model is employed, with measurement vectors containing two-dimensional velocity errors, and one differenced altitude in the navigation frame. In computing the altitude difference, the ground slope angle is estimated in a novel way, through two bisectional LiDAR signals, with a practical assumption representing a general ground profile. Finally, the overall integrated system is implemented, based on the extended Kalman filter framework, and the performance is demonstrated through a simulation study, with an aircraft flight trajectory scenario.

• Geomechanics and Engineering
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• 제5권6호
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• pp.595-611
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• 2013

This paper presents a three-dimensional (3D) integrated numerical model where the wave-induced pore pressures in a porous seabed around breakwater heads were investigated. Unlike previous research, the Navier-Stokes equation is solved with internal wave generation for the flow model, while Biot's dynamic seabed behaviour is considered in the seabed model. With the present model, a parametric study was conducted to examine the effects of wave and soil characteristics and breakwater configuration on the wave-induced pore pressure around breakwater heads. Based on numerical examples, it was found that the wave-induced pore pressures at breakwater heads are greater than that beneath a breakwater. The wave-induced seabed response around breakwater heads become more important with: (i) a longer wave period; (ii) a seabed with higher permeability and degree of saturation; and (iii) larger angle between the incident waves and breakwater. Furthermore, the relative difference of wave-induced pore pressure between fully-dynamic and quasi-static solutions are larger at breakwater heads than that beneath a breakwater.

• 한국추진공학회지
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• 제22권4호
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• pp.91-98
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• 2018

본 연구에서는 중첩된 두 비행물체에서 단분리 시 일어나는 주위 유동장 분석에 초점을 맞춰 해석을 수행하였다. 수치 해석을 위하여 정지된 비행체에서 분리되는 실린더 형태의 부스터를 중첩격자를 이용하여 모델링 하였으며 상용해석코드인 $CFD-FASTRAN^{TM}$을 사용하여 계산하였다. 실제 현상을 모사하기 위해서는 부스터에 대한 스프링 반발력, 중력, 상대 속도 등의 고려가 필수적인 요소였다. 연구결과, 부스터의 분리 시간은 비행 마하수와 받음각이 증가함에 따라 감소하는 것을 확인할 수 있었으며, 현재까지의 결과를 종합하여 볼 때 본 연구에서 수행한 모델링과 경계조건 등의 구성이 비행시험의 안전한 부스터 분리와 이후 시퀀스를 예측하는데 많은 도움을 줄 것으로 판단된다.

• 한국음향학회:학술대회논문집
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• 한국음향학회 2002년도 하계학술발표대회 논문집 제21권 1호
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• pp.469-474
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• 2002

In recent years, modularization of engine parts has increased the application of plastic products in air intake systems. Plastic intake manifolds provide many advantages including reduced weight, contracted cost, and lower intake air temperatures. These manifolds, however, have some weakness when compared with customary aluminium intake manifolds, in that they have low sound transmission loss because of their lower material density. This low transmission loss of plastic intake manifolds causes several problems related to flow noise, especially when the throttle is opened quickly. The physical processes, responsible for this flow noise, include turbulent fluid motion and relative motion of the throttle to the airflow. The former is generated by high-speed airflow in the splits between the throttle valve and the inner-surface of the throttle body and surge-tank, which can be categorized into the quadrupole source. The latter induces the unsteady force on the flow, which can be classified into the dipole source. In this paper, the mechanism of noise generation from the turbulence is only investigated as a preliminary study. Stochastic noise source synthesis method is adopted for the analysis of turbulence-induced, i.e. quadrupole noise by throttle at quick opening state. The method consists of three procedures. The first step corresponds to the preliminary time-averaged Navier-Stokes computation with a $k-\varepsilon$ turbulence model providing mean flow field characteristics. The second step is the synthesis of time-dependent turbulent velocity field associated with quadrupole noise sources. The final step is devoted to the determination of acoustic source terms associated with turbulent velocity. For the first step, we used market available analysis tools such as STAR-CD, the trade names of fluid analysis tools available on the market. The steady state flows at three open angle of throttle valve, i.e. 20, 35 and 60 degree, are numerically analyzed. Then, time-dependent turbulent velocity fields are produced by using the stochastic model and the flow analysis results. Using this turbulent velocity field, the turbulence-originated noise sources, i.e. the self-noise and shear-noise sources are synthesized. Based on these numerical results, it is found that the origin of the turbulent flow and noise might be attributed to the process of formulation and the interaction of two vortex lines formed in the downstream of the throttle valve. These vortex lines are produced by the non-uniform splits between the throttle valve and inner cylinder surface. Based on the analysis, we present the low-noise design of the inner geometry of throttle body.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제16권6호
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• pp.54-63
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• 2022

최근 다양한 형태의 전기추진 항공기가 개발 중이다. 전기추진 항공기에 장착되는 프로펠러의 위치는 항공기 공력성능에 큰 영향을 미칠 수 있다. 날개 앞에 장착된 프로펠러는 프로펠러 주변과 하류방향으로 복잡한 선회 유동(Swirl Flow)을 발생시킨다. 선회 유동으로 발생하는 올려흐름과 내리흐름은 날개의 유효받음각에 영향을 미친다. 날개의 길이 분포 방향으로 발생하는 유효받음각 분포변화는 날개의 공력 하중분포에 영향을 준다. 본 연구에서는 날개에 장착된 프로펠러의 위치가 변화하면서 발생하는 프로펠러-날개 상호작용이 날개의 공력 하중분포에 미치는 영향을 연구했다. 프로펠러-날개 상호작용이 날개에 미치는 영향을 해석하기 위해, 프로펠러에 의한 선회 유동을 Actuator Disk Theory를 사용하여 나타냈다. VSPAERO를 사용하여 날개에서 발생하는 공력을 계산했다. 본 연구방법을 사용하여 얻은 계산결과는 프로펠러-날개 모델을 사용한 풍동시험 자료와 비교·검증했다. 연구결과 프로펠러와 날개 사이의 거리가 날개의 공력특성에 미치는 영향은 크게 나타났다. 축방향 및 날개길이 방향의 거리 증가는 양항비를 증가시켰다. 프로펠러가 날개 상단에 위치할 경우 더 큰 양항비를 얻을 수 있었다.

• 한국주조공학회지
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• 제12권3호
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• pp.220-229
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• 1992

The degree of purification and the macrostructure of high purity aluminium were studied through the alternate stirring method in order to improve the nonuniformity of solute concentration in the unidirectional stirring method. The $2^3$ factorial design was done to examine the effects of experimental factors more qualitatively. In the relatively low stirring speed of 1500 rpm with alternate stirring mode, the uniform solute profile and refined grain structure were obtained due to strong washing effect and turbulent fluid flow. It was induced by the transition of the momentum boundary layer by alternation of the stirrer. It was concluded from this study that the alternate stirring mode was more effective to obtain the uniformity of solute even in the stirring speed of 1500 rpm. But the degree of purification decreased below the critical alternating period. When 2N(99.8wt.%) aluminium was used as the starting material the morphology of solid-liquid showed the cellular shape and the columnar grains were inclined to the direction of rotation. This inclined grain growth resulted from the difference of relative velocities of solid and liquid. The inclined angle was increased as the stirring speed increased and solidification proceeded. In the case of 4N aluminium, there was no inclined grain growth and it was confirmed from the macrostructure and SEM work that the morphology of solid-liquid interface was planar. From the factorial design, it was found that the alternate stirring mode showed poorer purification effect than that of unidirectional stirring mode at low speed(500 rpm). In addition, the factor that had the most significant effect on the degree of purification was the stirring speed.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권4호
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• pp.1576-1581
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• 2013

본 연구에서는 히트펌프 건조기용에 적용될 PF 열교환기에 대하여 연구되었다. PF 열교환기의 설치 경사각($0^{\circ}$, $30^{\circ}$, $60^{\circ}$)에 따른 3종 PF 열교환기의 능력과 제습량을 측정하였다. 실험은 건구온도 $60^{\circ}C$, 상대습도 70%, 풍속 0.5m/s에서 진행되었다. 실험결과 경사각이 증가할수록 열교환기의 성능이 우수하였으며, PF3가 능력과 제습량에서 가장 우수하였다. 그러나 경사각이 $60^{\circ}$에서는 능력과 제습량이 크게 감소하였다. 실험값을 예측하기 위해 PF 열교환기의 능력과 제습량을 예측할 수 있는 계산프로그램을 개발하였다. PF 열교환기 3종에 대한 실험값과 계산값은 능력의 경우에 최대 2% 이내를 제습량의 경우에 최대 3% 이내에서 만족한 결과를 보여주었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.97-102
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• 2007

토사사면의 안정성 해석에는 한계평형법이 널리 사용되고 있으나 절리가 발달한 암반사면의 파괴는 절리의 방향성과 파괴특성이 동시에 고려되어야 한다. 본 연구에서는 불연속면의 특성을 나타내는 인자와 암반사면의 형상 인자 등의 변화에 따른 결과를 분석하여, 범용 유한요소프로그램을 이용한 절리암반사면 안정해석의 타당성을 검증해 보고자 한다. 우선 흐름 법칙에 따른 차이를 비교하였으며, 인자효과 연구를 수행하였다. 독립변수로는 불연속면의 역학적 특성을 나타내는 절리면의 경사각과 점착력, 마찰각, 사면형상을 나타내는 암반사면의 경사와 높이 그리고 상재하중을 선택하였다. 그리고 종속변수로서 사면 아래에서 1/3 지점에서의 수평변위를 수치 해석하여 인자효과의 상대적인 크기를 비교해 보았다. 인자효과 연구를 통하여 각 인자에 대한 수평변위의 결과가 다양한 공학적 특성을 만족하여 절리암반사면의 안정해석에 응용이 가능함을 증명하였다. 암반사면의 설계 시 실제 지반조사와 실내실험 결과적용과 비선형성을 고려한 모델링이 가능하며, 강우와 같은 자연재해와 시공 중에 일어날 수 있는 응력변화 또한 표현할 수 있다. 또한, 유한요소해석을 통해 복잡한 암반구성조건과 지반 보강의 효과도 고려할 수 있으므로 절취경사, 보강 등에 대한 공학적인 결정시에 매우 유용할 것으로 사료된다.