• Wind and Structures
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• 제29권1호
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• pp.65-75
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• 2019

A heated square cylinder (with height $A^*$) is kept parallel to the cold wall at a fixed gap height $0.5A^*$ from the wall. Another adiabatic rectangular cylinder (of same height $A^*$ and width $0.5A^*$) is placed upstream in an inline tandem arrangement. The spacing between the two cylinders is fixed at $3.0A^*$. The inlet flow is taken as Couette-Poiseuille flow based non-linear velocity profile. The conventional fluid (also known as base fluid) is chosen as water (W) whereas the nanoparticle material is selected as $Al_2O_3$. Numerical simulations are performed by using SIMPLE algorithm based Finite Volume approach with staggered grid arrangement. The dependencies of hydrodynamic and heat transfer characteristics of the cylinder on non-dimensional parameters governing the nanofluids and the fluid flow are explored here. A critical discussion is made on the mechanism of improvement/reduction (due to the presence of the upstream cylinder) of heat transfer and drag coefficient, in comparison to those of an isolated cylinder. It is observed that the heat transfer increases with the increase in the non-linearity in the incident velocity profile at the inlet. For the present range studied, particle concentration has a negligible effect on heat transfer.

• 한국해양학회지
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• 제20권2호
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• pp.28-39
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• 1985

저층 jet와 야간 최대 연안표층풍의 유도 mechanism을 텍사스주의 Port Aransas 와 Victoria지역에서 1976년 6월부터 1980년 8월까지 관측된 바람자료를 사용하여 경압모델에 의해 연구되었다. 이모델은 forcing function인 종관 및 중기압 경도, 마찰력과 대기안정도를 고려하여 개발된다. 연구결과는 야간최대 연안표층풍 에 대해 저층 jet가 95%의 출현빈도를 보여준다. 여름철에는 경사지형에 의한 경압 성이 thermal field의 일변화를 초래한다. 이 온도풍이 낮에는 탁월한 남풍의 풍속을 감소시키고 밤에는 증가시킨 다. 야간대기안정도는 마찰력 유리를 유도하므로 야간 저층 jet를 강화한다. 해안에서는 중립안정도가 지배적이고 또 저층 jet로부터 운동 량의 연직전이는 야간 최대연안표층풍을 형성한다. 저층 jet의 출현고도는 역전층과 의 뚜렷한 관계를 보여주지 않으며, 이 모델에 의한 계산결과는 관측치와 잘 일치 한다.

• 해양환경안전학회지
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• 제26권7호
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• pp.922-930
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• 2020

지난 10년간 복원력 상실에 의한 어선의 해양사고가 지속해서 증가하고 있으며, 갑작스러운 강풍이 주요 원인으로 지적되고 있다. 이러한 강풍에도 견딜 수 있는 어선의 운동·조종성능을 확보하기 위해서는 정밀한 풍하중 예측 기법이 우선되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 전산유체역학 기법을 이용한 어선의 풍하중 평가기법을 개발하고자 한다. 특히, 고도 변화에 따라 풍속이 변화하는 계산환경을 모사하여 그 결과를 균일한 속도분포를 가정한 수치해석 결과와 비교 분석하고자 한다. 본 연구에서는 0-180°까지 15° 간격으로 13개의 방향에 대해 풍하중을 계산하였으며, 계산에 사용된 메쉬 모델은 메쉬 의존성 시험을 수행하여 개발하였다. 전산수치해석은 RANS(Reynolds-averaged Navier-Stokes) 기반 상용 해석 Solver인 STAR-CCM+(Ver. 13.06)와 k-ω 난류 모델을 이용하여 정상상태(Steady State) 유동해석을 수행하였다. 수치해석결과를 간략히 살펴보면 Surge, Sway 및 Heave에서 39.5 %, 41.6 % 및 46.1 % 풍하중이 감소하였으며 Roll, Pitch 및 Yaw에서 48.2 %, 50.6 % 및 36.5 % 감소하였다. 결론적으로 본 연구에서는 고도에 따른 풍속 변화 모델을 통해 기존보다 정밀한 수준의 풍하중 추정이 가능한 것을 확인하였으며, 그 결과가 선박의 풍하중 추정 평가기법 발전에 이바지하길 기대한다.

• 한국환경과학회지
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• 제2권1호
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• pp.17-26
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• 1993

The layer that is directly influenced by ground surface is called the atmospheric boutsdary layer in comparison with the free atmosphere of higher layer. In the boundary layer, the changes of wind, temperature and coefficient of turbulent diffusion in altitude are large and have great influences an atmospheric diffusion. The purpose of this paper is to express the structure and characteristics of development of mixed layer by using laboratory experiment and numerical simulation. Laboratory experiment using water tank are performed that closely simulate the process of break up of nocturnal surface inversion above heated surface and its phenomena are analyzed by the use of horizontally averaged temperature which is observed. The result obtained from the laboratory experiment is compared with theoretical ones from ; \textsc{k}-\varepsilon numerical model. The results are summarized as follows. 1) The horizontally averaged temperature was found to vary smoothly with height and the mixed layer developed obviously being affected by the convection. 2) The mean height of mixed layer may be predicted as a function of time, knowing the mean initial temperature gradient. The experimental values are associated well with the theoretical values computed for value of the universal constant $C_r$= 0.16, our $C_r$ value is little smaller than the value found by Townsend and Deardoru et al.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제13권1호
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• pp.641-649
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• 2021

Fuel oil consumption (FOC) must be minimized to determine the economic route of a ship; hence, the ship power must be predicted prior to route planning. For this purpose, a numerical method using test results of a model has been widely used. However, predicting ship power using this method is challenging owing to the uncertainty of the model test. An onboard test should be conducted to solve this problem; however, it requires considerable resources and time. Therefore, in this study, a deep feed-forward neural network (DFN) is used to predict ship power using deep learning methods that involve data pattern recognition. To use data in the DFN, the input data and a label (output of prediction) should be configured. In this study, the input data are configured using ocean environmental data (wave height, wave period, wave direction, wind speed, wind direction, and sea surface temperature) and the ship's operational data (draft, speed, and heading). The ship power is selected as the label. In addition, various treatments have been used to improve the prediction accuracy. First, ocean environmental data related to wind and waves are preprocessed using values relative to the ship's velocity. Second, the structure of the DFN is changed based on the characteristics of the input data. Third, the prediction accuracy is analyzed using a combination comprising five hyperparameters (number of hidden layers, number of hidden nodes, learning rate, dropout, and gradient optimizer). Finally, k-means clustering is performed to analyze the effect of the sea state and ship operational status by categorizing it into several models. The performances of various prediction models are compared and analyzed using the DFN in this study.

• Wind and Structures
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• 제26권5호
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• pp.331-341
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• 2018

A numerical study on the flow over a square cylinder in the vicinity of a wall is conducted for different Couette-Poiseuille-based non-uniform flow with the non-dimensional pressure gradient P varying from 0 to 5. The non-dimensional gap ratio L (=$H^{\ast}/a^{\ast}$) is changed from 0.1 to 2, where $H^{\ast}$ is gap height between the cylinder and wall, and $a^{\ast}$ is the cylinder width. The governing equations are solved numerically through finite volume method based on SIMPLE algorithm on a staggered grid system. Both P and L have a substantial influence on the flow structure, time-mean drag coefficient ${\bar{C}}_D$, fluctuating (rms) lift coefficient ($C_L{^{\prime}}$), and Strouhal number St. The changes in P and L leads to four distinct flow regimes (I, II, III and IV). Following the flow structure change, the ${\bar{C}}_D$, $C_L{^{\prime}}$, and St all vary greatly with the change in L and/or P. The ${\bar{C}}_D$ and $C_L{^{\prime}}$ both grow with increasing P and/or L. The St increases with P for a given L, being less sensitive to L for a smaller P (< 2) and more sensitive to L for a larger P (> 2). A strong relationship is observed between the flow regimes and the values of ${\bar{C}}_D$, $C_L{^{\prime}}$ and St. An increase in P affects the pressure distribution more on the top surface than on bottom surface while an increase in L does the opposite.

• 대기
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• 제21권1호
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• pp.109-121
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• 2011

This study revisits the definition of Changma, which is the major rainy season in Korea and corresponds to a regional component of the East Asian summer monsoon system. In spite of several decades of researches on Changma, questions still remain on many aspects of Changma that include its proper definition, determination of its onset and retreat, and relevant large-scale dynamical and thermodynamical features. Therefore, this study clarifies the definition of Changma (which is a starting point for the study of interannual and interdecadal variability) using a basic concept of air mass and front by calculating equivalent potential temperature (${\theta}_e$) that considers air temperature and humidity simultaneously. A negative peak in the meridional gradient of this quantity signifies the approximate location of Changma front. This front has previously been recognized as the boundary between the tropical North Pacific air mass and cold Okhotsk sea air mass. However, this study identifies three more important air masses affecting Changma: the tropical monsoon air mass related to the intertropical convergence zone over Southeast Asia and South China Sea, the tropical continental air mass over North China, and intermittently polar continental air mass. The variations of these five air masses lead to complicated evolution of Changma and modulate intensity, onset and withdrawal dates, and duration of Changma on the interannual time scale. Importantly, use of ${\theta}_e$, 500-hPa geopotential height and 200 hPa zonal wind fields for determining Changma onset and withdrawal dates results in a significant increase (up to~57%) in the hindcast skill compared to a previous study.

• 응용통계연구
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• 제30권1호
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• pp.41-55
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• 2017

최근 골프는 많은 사람들의 취미 생활로서 자리를 잡아가고 있으며 골프와 관련된 연구도 다양하게 이루어지고 있다. 본 연구에서는 데이터 마이닝 기법을 사용하여 PGA 투어에 참여하는 선수들의 평균스코어를 예측하고 스코어에 유의한 영향을 미치는 변수들을 제시하고자 한다. 그리고 추가적으로 4개의 PGA 투어 플레이오프에 대해 상위 10명, 상위 25명의 선수들을 예측하는 것을 목표로 한다. 우리는 다양한 선형/비선형 회귀분석 방법을 이용하여 평균스코어를 예측하는데, 선형회귀분석 방법으로는 단계적 선택법, 모든 가능한 회귀모형, 라소(LASSO), 능형회귀, 주성분회귀분석을 사용하였으며 비선형회귀분석 방법으로는 트리(CART), 배깅, 그래디언트 부스팅, 신경망 모형, 랜덤 포레스트, 최근접이웃방법(KNN)을 사용하였다. 대부분의 모형에서 공통적으로 선택된 변수들을 살펴보면 페어웨이의 단단함와 그린의 풀의 높이, 평균최대풍속이 높을수록 선수들의 평균스코어는 높아지며 반대로 한 번에 퍼팅을 성공시키는 횟수와 그린적중률 실패 후 버디나 이글로 점수를 만드는 scrambling 변수들, 그리고 공을 멀리 보낼 수 있는 능력을 나타내는 longest drive는 그 값이 높아짐에 따라 선수들의 평균스코어가 낮아지는 경향이 있음을 알 수 있었다. 11가지 모형 모두 테스트 데이터인 2015년 경기 결과를 예측하는데 낮은 오류율을 보였으나 배깅과 랜덤 포레스트의 예측률이 가장 좋았으며 두 모형 모두 상위 10명과 상위 25명의 랭킹을 예측할 때 상당히 높은 적중률을 보였다.

• 한국조경학회지
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• 제43권6호
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• pp.73-85
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• 2015

본 연구는 공원 수림지 경계로부터 내부로의 거리에 따른 수림지 가장자리의 온열환경에 대한 효과를 규명하고자 하였다. 이를 위해 전형적인 여름 날씨를 나타낸 2015년 7월 31일부터 8월 5일까지 6일간 소도읍에 소재하고 있는 장령림인 하동송림의 소나무 순림(수령: $100{\pm}33$년, 울폐도: 75%, 수고: $12.8{\pm}2.7m$, 지하고: $9.8{\pm}2.7m$, N $35^{\circ}03^{\prime}34.7^{{\prime}{\prime}}$, E $127^{\circ}44^{\prime}43.3^{{\prime}{\prime}}$, 표고 7~10m) 남측 가장자리와 함양상림의 졸참나무-개서어나무 군락(수령: 졸참나무 58~123년, 개서어나무 102~125년, 울폐도: 96%, 수고: 교목층 $18.6{\pm}2.3m$, 아교목층 $5.9{\pm}3.2m$, 관목층 $0.5{\pm}0.5m$, 지하고는 교목층 $11.0{\pm}3.2m$, 아교목층 $3.1{\pm}1.7m$, 관목층 $0.2{\pm}0.3m$, 초본층의 피도 60%, N $35^{\circ}31^{\prime}28.1^{{\prime}{\prime}}$, E $127^{\circ}43^{\prime}09.8^{{\prime}{\prime}}$, 표고 170~180m) 동측 가장자리의 경계로부터 내부로의 거리별 기온, 상대습도, 풍속, MRT나 UTCI를 측정 및 분석하였다. 그리고 비선형 시그모이드 함수를 적용하여 수림지 가장자리가 가지는 경계로부터의 거리에 따른 기온, 상대습도, 풍속, MRT, UTCI의 저감효과를 구명하였다. 깊이의 결과 값이 -를 나타내는 것은 수림지의 바깥을 의미한다. 1) 최고 기온, 최저 상대습도, 최고 기온시 풍속에 대한 수림지 가장자리 효과가 미치는 깊이는 상록침엽수림인 하동송림의 경우는 수림지의 경계로부터 각각 $12.7{\pm}4.9m$, $15.8{\pm}9.8m$ 그리고 $23.8{\pm}26.2m$였으며, 낙엽활엽수림인 함양상림의 경우는 수림지의 경계로부터 각각 $3.7{\pm}2.2m$, $4.9{\pm}4.4m$ 그리고 $2.6{\pm}7.8m$였다. 2) 이용자가 체감하는 더위에 직접적인 영향을 주는 인체가 흡수한 온열환경에 근거한 최고 MRT와 최고 UTCI(체감더위지수)에 대한 수림지 가장자리 효과가 미치는 깊이는 하동송림의 경우는 수림지의 경계로부터 각각 $7.1{\pm}1.7m$와 $4.3{\pm}4.6m$였으며, 함양상림의 경우는 수림지의 경계로부터 각각 $5.8{\pm}4.9m$와 $3.5{\pm}4.1m$였다. 3) 미기후 즉 온열환경 요소인 기온, 상대습도, 풍속 그리고 인체가 흡수한 온열환경에 근거한 주간(10:00~17:00) MRT와 UTCI에 대한 수림지 가장자리의 효과는 식생밀도가 상대적으로 높고, 하층식생이 발달한 함양상림이 식생밀도가 낮고, 하층식생의 거의 없는 하동송림에 비해 높게 나타났다. 따라서 체감 더위지수인 UTCI의 10분 평균값이 최댓값을 나타낸 시점을 기준으로 하면, 수림지 경계로부터 내부로의 거리가 하동송림의 경우는 $4.3{\pm}4.6m$, 함양상림의 경우는 $3.5{\pm}4.1m$에서 온열환경 기울기의 변화가 비교적 완만해지므로, 수림지 계획시 이용객의 온열환경을 고려한 완충대의 적정 폭은 하동송림의 경우는 4.3~8.9m, 함양상림의 경우는 3.5~7.6m이다. 또한 온열환경에 대한 완충효과를 극대화하기 위해서, 수림지 완충대 식생의 수직구조는 다층 구조의 수관과 닫힌 가장자리로 하여야 한다.