A three dimensional inviscid parallel flow solver has been developed for the simulation of rotor blades in forward flight. The computational domain is divided into stationary and rotating zones for the more efficient mesh adaptation. The conservative mesh treatment algorithm is used for the convection of flow variables and fluxes across the sliding boundary. A deforming mesh algorithm using modified spring analogy is used for the blade motion. In the present paper, detail descriptions of numerical analysis for forward flight are introduced. Some results are presented for a two bladed AH-1G rotor and compared with experimental data.
기존의 블록기반 움직임 예측방법은 특히 저전송률 비디오 압축에 사용 될 경우 움직임 필드에서의 블록화 현상이나 불안정한 움직임 예측과 같은 문제를 수반한다. 본 논문은 이러한 단점을 극복하기 위해 H.263의 기존 블록기반 DCT부호화 구조를 최대한 유지하면서 비정형 삼각형 메쉬에 기반한 새로운 움직임 보상 방법을 수용할 수 있는 하나의 방법을 제안한다. 제안방법은 복원된 이전 프레임 영상을 최소의 제어점들을 이용해 표현하기 위해, 주어진 영상의 컨텐트에 적응적으로 삼각형 비정형 메쉬를 설정한다. 그리고 Affine변환에 기반한 매칭을 이용해, 설정된 각 제어점의 움직임벡터를 구한 후, 이를 이용해 각 메쉬를 Affine변환하여 예측된 현재 프레임을 얻는 전방향 움직임 보상을 제안한다. 이 방법은 컨텐트에 적응적으로 설정된 메쉬 정보를 보내지 않아도 되는 장점이 있다. 실제 비디오 데이터를 이용해 실험한 결과 제안방법이 객관적 및 주관적 화질 평가에서 기존의 블록기반 H.263 방법보다 개선되었음을 알 수 있다.
이 논문은 평면 상의 영역 경계와 조절선(control curve)에 맞추어서 요소망을 자동 생성하는 알고리즘을 제시하는데 목적이 있다. 여기서 제안하는 알고리즘은 요소망 생성 영역의 경계와 조절선들을 하나의 수퍼 루프(super loop)로 연결하고, 루프(loop)위에 있는 두 절점을 연결하는 최소벌점(minimum penalty)의 경로를 따라서 순환적으로 분할하여 요소를 생성하는 기법에 바탕을 두고 있다. 이 방법은 요소망 생성영역의 형상에 제한이 없으며, 모든 과정을 쉽게 자동화 할 수 있기 때문에 복잡한 영역의 요소망을 최소한의 사용자 개입을 통해서 간편하게 처리할 수 있는 프로그램으로 쉽게 이행할 수 있다. 이 알고리즘은 곡면 요소망 생성이나, 적응적 요소망 생성등에 쉽게 확장하여 적용할 수 있다.
Finite element simulations of solid mechanics problems often involve the use of Non-Confirming Meshes (NCM) to increase accuracy in capturing nonlinear behavior, including damage and plasticity, in part of a solid domain without an undue increase in computational costs. In the presence of material nonlinearity and plasticity, higher-order variables are often needed to capture nonlinear behavior and material history on non-conforming interfaces. The most popular formulations for coupling non-conforming meshes are dual methods that involve the interpolation of a traction field on the interface. These methods are subject to the Ladyzhenskaya-Babuska-Brezzi (LBB) stability condition, and are therefore limited in their implementation with the higher-order elements needed to capture nonlinear material behavior. Alternatively, the enriched discontinuous Galerkin approach (EDGA) (Haikal and Hjelmstad 2010) is a primal method that provides higher order kinematic fields on the interface, and in which interface tractions are computed from local finite element estimates, therefore facilitating its implementation with nonlinear material models. The inclusion of higher-order interface variables, however, presents the issue of preserving material history at integration points when a increase in integration order is needed. In this study, the enriched discontinuous Galerkin approach (EDGA) is extended to the case of small-deformation plasticity. An interface-driven Gauss-Kronrod integration rule is proposed to enable adaptive enrichment on the interface while preserving history-dependent material data at existing integration points. The method is implemented using classical J2 plasticity theory as well as the pressure-dependent Drucker-Prager material model. We show that an efficient treatment of interface variables can improve algorithmic performance and provide a consistent approach for coupling non-conforming meshes in inelasticity.
Adaptive mesh refinement scheme is incorporated with the Boundary Element Method (BEM) in order to get accurate solution with relatively fewer unknowns for the case of magnetostatic field analysis and A new and simple posteriori local error estimation method is presented. The local error is defined as integration over the element of the difference between solutions acquired us ing second order and first order interpolation function and is used as the criterion for mesh refinement at given grid. Case study for two dimensional problems with singular point reveals that meshes are concentrated on the neighbor of singular point and the error is decreased gradually and the solutions calculated on the domain are converged to the analytic solution as the number of unknowns increases. The adaptive mesh gives much better rate of convergence in global errors than the uniform mesh.
본 논문에서는 수 만개 이상의 미지수를 필요로 하는 복잡한 3차원 구조에서의 정전용량 추출을 위한 고속화 알고리즘(Fast mutilpole method)과 결합한 효과적인 적응 삼각요소 분할법(Adaptive triangular mesh refinement algorithm)을 제안하였다. 적응 삼각요소 분할법은 3차원 물체의 표면을 초기요소로 분할하여 전하의 분포를 구하고, 전하밀도가 높은 영역에서의 요소세분화를 수행하여 이루어진다. 제안된 방법을 이용하여 많은 미지수를 필요로 하는 68-pin cerquad package구조에서의 정전용량을 추출하였다.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제18권4호
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pp.601-613
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2017
An adjoint-based error estimation and mesh adaptation study is conducted for two-dimensional viscous flows on unstructured hybrid meshes. The error in an integral output functional of interest is estimated by a dot product of the residual vector and adjoint variable vector. Regions for the mesh to be adapted are selected based on the amount of local error at each nodal point. Triangular cells in the adaptive regions are refined by regular refinement, and quadrangular cells near viscous walls are bisected accordingly. The present procedure is applied to single-element airfoils such as the RAE2822 at a transonic regime and a diamond-shaped airfoil at a supersonic regime. Then the 30P30N multi-element airfoil at a low subsonic regime with a high incidence angle (${\alpha}=21deg.$) is analyzed. The same level of prediction accuracy for lift and drag is achieved with much less mesh points than the uniform mesh refinement approach. The detailed procedure of the adjoint-based mesh refinement for the multi-element airfoil case show that the basic flow features around the airfoil should be resolved so that the adjoint method can accurately estimate an output error.
An adaptive procedure in finite element analysis is presented by p-refinement of meshes in conjunction with a posteriori error estimator that is based on the recovery technique. In case of the recovery technique, the SPR(superconvergent patch recovery) approach has been modified for p-adaptive mesh refinement. The strategy of finding a nearly optimal distribution of polynomial degrees on a fixed finite element mesh is discussed such that a particular element has to be refined automatically to obtain an acceptable level of accuracy by increasing p-levels non-uniformly. To verify the proposed algorithm, the limit value approach is proposed which utilizes the exact strain energy computed from the extrapolation equation. A new pre-processor is developed for the p-version finite element program in which the vector graphic editor is used for the automatic generation of node connection and coordinate by halfedge solid data structure according to uniform or nonuniform p-distribution. The general 2-D algorithm is also developed to generate face modes and internal modes in accordance with different mesh types. The quality of the error estimator is investigated with the help of two mumerical examples. The results show that the sequences of p-distributions obtained by the proposed error indicator closely follow the optimal trajectory.
본 논문에서는 유전체층을 가진 3차원 도체의 정전용량 계산을 위한 적응요소 MLFMA을 제안하였다. 고속화 알고리즘인 MLFMA와 더불어 높은 전하밀도를 가지는 영역에서 삼자요소를 세분화함으로써 효율적으로 요소를 분할하게 된다. 제안된 기법은 유전체 층위의 3차원 도체의 정전용량을 계산하는데 적용되어 균일한 요소에 의한 계산결과의 수렴보다 빠른 결과를 얻을 수 있었다. 또한, 3차원의 복잡한 구조를 가진 문제의 해석에 있어서도 과도한 추가계산시간을 요구하지 않으므로, 제안된 방법을 MLFMA의 장점에 부합되는 적절한 기법이라 할 수 있다.
유한요소법은 구조해석법으로 가장 많이 사용되는 방법으로 자리잡고 있으며, 근래에는 다소 복잡한 동적 및 비선형 문제에도 사용이 일반화되고 있다. 이러한 거동 예측이 어려운 구조해석에도 구조물을 적절한 유한요소와 요소망으로 표현하면 신뢰있는 해석 결과를 얻을 수 있다. 구조물의 동적 또는 비선형 거동에는 예상하지 않은 부분에서 큰 변형이 일어날 수 있으며, 유한요소해석 과정에서 같은 요소망을 계속 사용하면 요소의 모양이 신뢰 범위 밖으로 변형될 수 있으므로 요소망 역시 동적으로 적응할 필요가 있다. 또한, 유한요소 프로그램의 사용자 요구 사항 중 하나가 실시간으로 빠르게 진행되는 것이므로 연산면에서 효율적이어야 한다. 본 연구는 시간영역 동적해석에서 전 단계 해석 결과를 사용하여 계산된 대표 변형률값을 오차 평가에 사용하여 절점 이동인 r-법과 요소 분할인 h-법의 조합으로 요소 세분화를 진행하여 동적으로 적응하는 요소망 형성 과정을 기술한다. 해석 중 과대하게 변형되는 요소는 모양계수 개념으로 방지한다. 간단한 프레임의 동적 유한요소해석을 예제로 정확성과 연산 효율성을 보여준다. 본 연구에서 제시하는 적응적 유한요소망 형성 전략은 복잡한 동적 및 비선형 해석에 일반적으로 적용될 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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