• Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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• 제26권4호
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• pp.244-262
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• 2022

In this paper, we analyze the hybridizable discontinuous Galerkin (HDG) method for second-order elliptic equations with nonlinear coefficients, which are used in many fields. We present the HDG method that uses a mixed formulation based on numerical trace and flux. Under assumptions on the nonlinear coefficient and H²-regularity for a dual problem, we prove that the discrete systems are well-posed and the numerical solutions have the optimal order of convergence as a mesh parameter. Also, we provide a matrix formulation that can be calculated using an iterative technique for numerical experiments. Finally, we present representative numerical examples in 2D to verify the validity of the proof of Theorem 3.10.

• 전산구조공학
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• 제6권4호
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• pp.83-88
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• 1993

시간변수에 대하여 불연속성을 주는 시간불연속 Galerkin 방법을 유한요소법으로 해석하였다. 이 방법은 미분방정식 관점에서 지금까지 요소간에 연속성을 준 일반적 유한요소법과 다르게 임의의 시간요소를 선택, 매 시간단계에서 요소경계에 불연속을 허락함으로서 해의 정확성을 높이고 무조건의 안정을 주는 상미분방정식의 해법인 것이다.

• Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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• 제25권4호
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• pp.173-195
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• 2021

A new implicit discontinuous Galerkin spectral element method (DGSEM) based on the first order hyperbolic system(FOHS) is presented for solving elliptic type partial different equations, such as the Poisson problems. By utilizing the idea of hyperbolic formulation of Nishikawa[1], the original Poisson equation was reformulated in the first-order hyperbolic system. Such hyperbolic system is solved implicitly by the collocation type DGSEM. The steady state solution in pseudo-time, which is the solution of the original Poisson problem, was obtained by the implicit solution of the global linear system. The optimal polynomial orders of 𝒪(𝒽^𝑝+1)) are obtained for both the solution and gradient variables from the test cases in 1D and 2D regular grids. Spectral accuracy of the solution and gradient variables are confirmed from all test cases of using the uniform grids in 2D.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권3호
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• pp.41-48
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• 2014

준설토에 대한 연구는 주로 준설토의 1차원 침강 및 자중압밀 특성을 파악하는 실험적 연구가 진행되었다. 하지만 양질의 준설지반 확보를 위한 효과적인 투기장의 설계와 배출수에 의한 환경오염을 최소화하기 위해서는 준설토의 투기에 의한 유동특성의 체계적인 연구가 필요하다. 본 연구에서는 준설토 투기장의 펌핑에 의한 토사의 유동 형상을 모사하기 위하여 준설토사를 단일상으로 가정하고 연속 방정식을 유도하여 좌표축에 따른 힘 평형 방정식을 유도하였다. 준설토장의 3차원 거동 해석을 위한 컴퓨터 연산 부하와 모델링 소요시간을 최적화하기 위하여, 토체의 깊이 방향으로 적분을 수행하는 깊이 적분 방법을 지배 방정식에 적용하여, 3차원적 지형조건을 고려할 수 있도록 하였다. 지배 방정식의 보간함수를 이용한 공간분할에서 Petrov-Galerkin 수식화 기법을 적용하였다. 일반화된 사다리꼴 법칙으로 시간적분을 수행하고 Newton의 반복과정을 이용할 수 있도록 근사화시켰다. 가중행렬은 DG과 CDG 기법을 적용하였으며, 준설토 유동해석에서 가중행렬에 따른 수치적인 안정성을 평가하기 위하여 사각형 기둥 슬럼프 시뮬레이션을 수행하였다. 수치기법에 대한 비교 분석 결과는 DG 기법을 적용한 SU/PG 수식화가 유사진동을 최소화시키는 가장 안정적인 수치해석결과를 보여주는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.1383-1393
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• 2014

최근, 급속한 컴퓨터 하드웨어의 성능 향상과 전산유체역학 분야의 이론적 발전으로, 고차 정확도의 수치기법들이 계산수리학 분야에 적용되어 왔다. 본 연구에서는 1차원 천수방정식에 대한 수치 해법으로 TVD Runge-Kutta 불연속 갤러킨(RKDG) 유한요소법을 적용하였다. 대표적인 천이류(transcritical flow)의 예로 순간적인 댐 붕괴에 의한 댐 붕괴류(dam-break flow) 흐름과 지형변화에 의한 천이류를 모의하였다. 리만(Riemann) 근사해법으로 로컬 Lax-Friedrichs (LLF), Roe, HLL 흐름률(flux) 기법을 사용하였고, 불필요한 진동을 제거하기 위하여, 기울기 제한자로서 MUSCL 제한자를 사용하였다. 개발된 모델은 1차원 댐 붕괴류와 천이류에 적용하였다. 수치해석 결과는 해석해, 수리실험 결과와 비교하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권10호
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• pp.55-65
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• 2014

최근 토석류의 이동 메커니즘에 대한 연구와 거동 예측을 위한 해석 프로그램의 개발이 활발히 진행중이다. 하지만, 토석류를 유체이동으로 간주하는 기존의 프로그램들은 수치적인 안정성과 모델링 그리고 다양한 경계조건의 적용에 대한 제약이 있다. 본 연구에서는 토석류의 유동현상에 대한 연속방정식과 힘평형 방정식에 대하여 깊이적분을 수행하였다. 토체의 두께 h, x와 y 흐름방향의 평균속도 $\bar{u}$, $\bar{v}$를 주변수로 채택하여 흐름이 없는 해석영역에 대한 수치적인 안정성을 확보하였다. DG기법에 의한 가중행렬을 산정하고 유동방향을 고려한 불연속 시험함수를 이용하여 Petrov-Galerkin 수식화를 수행하였다. 그리고 토석류의 유체 및 토립자의 특성을 동시에 고려할 수 있는 역학적 구성모델을 제시하였다. 단일경사 사면에서 사면경사, 토사 유발량, 저면 마찰 저항이 토석류 흐름특성에 미치는 영향을 비교 분석하였다. 그리고 수치해석을 통하여 사면 하부에 설치된 제방의 영향을 분석하였다. 개발된 해석프로그램을 활용하여 토석류 발생예상 지역의 다양한 위험인자에 대한 평가를 수행하고, 피해를 최소화하기 위한 시설물의 설계방안을 제안할 수 있을 것으로 판단된다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제24권3호
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• pp.319-328
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• 1992

일차원 구에서 유한요소법의 Galerkin formulation이 일차형태의 단일 에너지 중성자 수송방정식의 적분법에 적용되었다. 구분적으로 1차 혹은 2차인 Lagrange 다항식들이 선형대수 방정식들의 집합을 만들기 위해 적분법에 있는 각의존 중성자속(angular flux)에 대하여 활용되었다. 수치해석이 균질구에서의 임계문제와 비균질구에서의 scalar flux 분포에 대해서 행해졌다. 공간과 각에 대하여 연속적인 유한요소를 사용한 균질구에서의 임계문제에 대한 유한요소법의 결과들은 이론적인 해들자 비교되었다. 비균질 문제에서는 각자 공간에 대하여 불연속 유한요소를 사용하여 구한 scalar flux 분포는 ANISN code에 의한 계산결과와 잘 일치하였다.

• 전산구조공학
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• 제11권4호
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• pp.187-196
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• 1998

불연속 갤러킨 정식화에 기초를 둔 시간적분법에 대하여 시간을 변수로 한 유한요소적 접근법을 시도하였다. 단일 형상함수와 두 형상함수 정식화에 대해 각각 선형, 이차 형상함수를 적용하여 모두 네 종류의 시간적분법을 유도하였으며, 각 방법에 대하여 시간시텝의 증가에 따른 변위와 속도의 관계를 나타내는 증폭행렬을 계산하였다. 유도된 방법들의 성능을 평가하기 위하여 부하가 갑자기 변화는 진동 문제를 해석하고 변위의 오차를 비교하였다. 네 가지의 방법에 대하여 국부 오차 추정치를 개발하였으며, 오차 추정치의 정확도를 수치예를 이용하여 평가하였다. 단일 형상함수 정식화에서 이차 형상함수를 이용한 오차 추정치가 실제 국부오차를 잘 나타내었으며 유도된 오차 추정치는 시간간격제어 기법에서 시간간격의 크기를 결정하는 척도로 이용 가능하다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.101-108
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• 2007

This paper presents an efficient meshless method for analyzing cracked piezoelectric structures subjected to mechanical and electrical loading. The method employs an element free Galerkin (EFG) formulation and an enriched basic function as well as special shape functions that contain discontinuous derivatives. Based on the moving least squares (MLS) interpolation approach, The EFG method is one of the promising methods for dealing with problems involving progressive crack growth. Since the method is meshless and no element connectivity data are needed, the burdensome remeshing procedure required in the conventional finite element method (FEM) is avoided. The numerical results show that the proposed method yields an accurate near-tip stress field in an infinite piezoelectric plate containing an interior hole. Another example is to study a ceramic multilayer actuator. The proposed model was found to be accurate in the simulation of stress and electric field concentrations due to the abrupt end of an internal electrode.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제9권5호
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• pp.415-431
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• 2022

Secondary flows have a huge impact on losses generation in modern low pressure gas turbines (LPTs). At design point, the interaction of the blade profile with the end-wall boundary layer is responsible for up to 40% of total losses. Therefore, predicting accurately the end-wall flow field in a LPT is extremely important in the industrial design phase. Since the inlet boundary layer profile is one of the factors which most affects the evolution of secondary flows, the first main objective of the present work is to investigate the impact of two different inlet conditions on the end-wall flow field of the T106A, a well known LPT cascade. The first condition, labeled in the paper as C1, is represented by uniform conditions at the inlet plane and the second, C2, by a flow characterized by a defined inlet boundary layer profile. The code used for the simulations is based on the Discontinuous Galerkin (DG) formulation and solves the Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) equations coupled with the Spalart Allmaras turbulence model. Secondly, this work aims at estimating the influence of viscosity and turbulence on the T106A end-wall flow field. In order to do so, RANS results are compared with those obtained from an inviscid simulation with a prescribed inlet total pressure profile, which mimics a boundary layer. A comparison between C1 and C2 results highlights an influence of secondary flows on the flow field up to a significant distance from the end-wall. In particular, the C2 end-wall flow field appears to be characterized by greater over turning and under turning angles and higher total pressure losses. Furthermore, the C2 simulated flow field shows good agreement with experimental and numerical data available in literature. The C2 and inviscid Euler computed flow fields, although globally comparable, present evident differences. The cascade passage simulated with inviscid flow is mainly dominated by a single large and homogeneous vortex structure, less stretched in the spanwise direction and closer to the end-wall than vortical structures computed by compressible flow simulation. It is reasonable, then, asserting that for the chosen test case a great part of the secondary flows details is strongly dependent on viscous phenomena and turbulence.