• Ocean Systems Engineering
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• 제8권4호
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• pp.381-407
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• 2018

This paper presents a hybrid numerical approach, which combines a two-phase Navier-Stokes model (NS) and the fully nonlinear potential theory (FNPT), for modelling wave-structure interaction. The former governs the computational domain near the structure, where the viscous and turbulent effects are significant, and is solved by OpenFOAM/InterDyMFoam which utilising the finite volume method (FVM) with a Volume of Fluid (VOF) for the phase identification. The latter covers the rest of the domain, where the fluid may be considered as incompressible, inviscid and irrotational, and solved by using the Quasi Arbitrary Lagrangian-Eulerian finite element method (QALE-FEM). These two models are weakly coupled using a zonal (spatially hierarchical) approach. Considering the inconsistence of the solutions at the boundaries between two different sub-domains governed by two fundamentally different models, a relaxation (transitional) zone is introduced, where the velocity, pressure and surface elevations are taken as the weighted summation of the solutions by two models. In order to tackle the challenges associated and maximise the computational efficiency, further developments of the QALE-FEM have been made. These include the derivation of an arbitrary Lagrangian-Eulerian FNPT and application of a robust gradient calculation scheme for estimating the velocity. The present hybrid model is applied to the numerical simulation of a fixed horizontal cylinder subjected to a unidirectional wave with or without following current. The convergence property, the optimisation of the relaxation zone, the accuracy and the computational efficiency are discussed. Although the idea of the weakly coupling using the zonal approach is not new, the present hybrid model is the first one to couple the QALE-FEM with OpenFOAM solver and/or to be applied to numerical simulate the wave-structure interaction with presence of current.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제31권4호
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• pp.229-239
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• 2019

산사태의 시간에 따른 전파를 모의하기 위해서 천수방정식을 사용하여 산사태 수치모형을 개발하였다. 하천 및 해양에서의 산사태에 모두 해석이 가능하도록 (b, s) 좌표로 표현된 천수방정식을 개발하였다. 산사태에서 발생하는 수치적인 불연속성을 극복하기 위해서 HLL approximate Riemann solver와 total variation diminishing (TVD) limiter를 사용한 유한체적법을 사용하였다. 댐파괴 흐름와 토석류의 각 경우에 수치해석을 수행한 결과를 해석해와 실험자료와 비교를 하였다. 그 결과 서로 유사함을 확인되었다. 본 모형을 사용하여 해상 산사태와 해저 산사태를 성공적으로 모의하였다. 해저 산사태에 비해 해상 산사태의 전파속도가 더 빠르고, 바닥경사가 급할수록 또는 거칠기가 작을수록 산사태 전파속도가 더 빨라짐을 확인하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제23권3호
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• pp.326-332
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• 2019

최근 딥러닝 기술이 큰 관심을 받으며 다양한 분야에 적용되고 있다. 특히 다양한 무선통신기술에 딥러닝을 접목하여 기존 통신시스템의 한계를 뛰어넘으려는 시도가 이루어지고 있다. 본 논문에서는 딥러닝 기반 무선통신 시스템 송신전력 조절방안의 성능검증을 수행하였다. 딥러닝 기반 송신전력 조절방안에서는 수학적 최적화 문제를 직접 풀어서 최적의 전력을 결정하는 기존 방식과 달리 심층신경망 구조를 학습시켜서 채널에 따라 최적의 송신전력을 찾는 General solver를 도출하여 이를 이용한다. 특히 시스템의 주파수 효율을 심층신경망 학습의 손실함수로 사용함으로써 라벨없이 학습을 가능케 한다. 본 논문에서는 Tensorflow 기반 성능분석을 통해 딥러닝 기반 송신전력 조절방안과 최적방안의 성능이 일치함을 보였고, 또한 제안 방안이 기존의 방식에 비해서 1/200의 계산복잡도로 송신전력을 찾을 수 있음을 보임으로써 실제 무선통신시스템에서의 적용가능성을 검증하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권2B호
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• pp.121-129
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• 2009

본 연구는 효율적이며 정확한 격자생성기법인 분할격자기법을 이용하여 댐붕괴 흐름을 수치모의한다. 분할격자기법은 부분적으로 비구조격자를 사용하지만, 대부분의 흐름영역을 균일한 크기의 Cartesian 격자로 이산화한다. HLLC Riemann 근사해법과 TVD-WAF기법의 유한체적기법을 적용하여 흐름률을 계산하고 분할격자의 영역을 위한 수치모형을 구성한다. 수치모형을 검증하기 위하여 이상적인 하도에서의 정상류, 불균일하도에 의해 형성되는 정상류 및 사각형수조의 자유진동흐름을 모의하여 해석해와 비교하였다. 마지막으로, 실험수로에서 발생한 댐붕괴파의 흐름을 모의하여 관측값과 비교하여 정확하고 안정된 결과를 확인하였다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제26권5호
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• pp.449-460
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• 2001

This study was carried out to develop a simulation model with EES(Engineering equation solver) for analyzing the performance of a grain cooler. In order to validate the developed simulation model, several main factors which have affected on the performance of the gain cooler were investigated through experiments. A simulation model was developed in the standard vapor compression cycle, and then this model was modified considering irreversibe factors so that the developed alternate model could predict the actual cycle of a grain cooler. The compressor efficiency in vapor compression cycle considering irreversibility much affected on the coefficient of performance(COP). The COP in the standard vapor compression cycle model was greatly as high as about 6.50, but the COP in an alternative model considering irreversibility was as low as about 3.27. As a result of comparison between the actual cycle and the vapor compression cycle considering irreversibility, the difference of pressure at compressor outlet(inlet) was a little by about 48kPa (8.8kPa), the temperatures of refrigerant at main parts of the grain cooler were similar. and the temperature of chilled air was about 8$\^{C}$ in both. The model considering irreversibility could predict performance of the grain cooler. The theoretical period required to chill grain of 1,383kg from the initial temperature 24$\^{C}$ to below 11$\^{C}$ was about 55 hours 30 minutes, and the actual period required in a grain bin was about 58 hours. The difference between the predicted and an actual period was about 2 hours 30 minutes. The cooling performance predicted by the developed model could well estimate the cooling period required to chill the grain.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권2호
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• pp.135-143
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• 2017

밀폐된 공간내의 공조 문제에 있어서 실내의 기류 및 온도 특성을 전산유체역학기법을 통해 쉽게 예측할 수 있는 맞춤형 시뮬레이터를 개발하였다. 본 시스템에서는 사용자가 직접 해석 대상 평면도를 입력하고 적절한 경계조건을 설정하면 전산유동해석을 위한 계산 격자가 자동으로 생성되고 유한체적법으로 이산화된 공개 전산유체코드를 통해 주어진 공간내의 열유체 해석 결과를 얻게 된다. 초기 실내 평면도면 입력부터 경계조건 설정, 전산유동해석 결과까지 하나의 사용자 인터페이스 상에서 작업할 수 있으며 격자생성과 유동해석 알고리듬은 공개 라이브러리를 사용하여 구현하였다. 간단한 실험 데이터를 통해 해석결과를 검증하였으며 실제 실내 공조에 대한 기류해석을 통해 유동의 경향성을 파악할 수 있는 맞춤형 유동전산모사 시스템을 구성하였다.

• 한국컴퓨터그래픽스학회논문지
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• 제26권5호
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• pp.1-13
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• 2020

본 논문에서는 흐르는 물에 의해 빙결 시뮬레이션 되어 방향성이 있는 얼음 형태를 안정적으로 모델링 할 수 있는 새로운 방법을 제시한다. 제안하는 얼음 모델링 프레임워크는 빙결 시뮬레이션에서 중요한 얼음의 성장 방향에 점성이 있는 유체의 흐름을 고려한다. 물 시뮬레이션 해법은 암시적 비압축성 유체 시뮬레이션에 새로운 점성 기법을 적용한 방법을 이용하고, 얼음의 방향과 글레이즈(Glaze) 효과는 제안하는 비등방성한 빙결 해법을 이용한다. 물 입자가 얼음 입자로 상태변화하는 조건은 습도와 물의 흐름에 따른 새로운 에너지 함수에 따라 계산된다. 습도는 오브젝트 표면의 가상 수막(Virtual water film)으로 근사되며, 유체의 흐름은 얼음의 성장 방향을 가이드하기 위해 우리의 비등방성한 빙결 해법에 통합된다. 결과적으로 점성이 있는 물의 흐름 방향에 따라 글레이즈와 방향성 있는 빙결 시뮬레이션 결과를 안정적으로 보여준다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제24권4호
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• pp.277-286
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• 2012

기체와 액체의 유동 및 고체의 변형을 동시에 고려할 수 있는 혼상류모델을 이용하여 파동장을 해석하는 경우, 서로 다른 비혼합의 유체 경계면의 시간변형을 고정도로 추적하는 것이 대단히 중요하다. 본 연구에서는 경계면의 추적에 있어서 VOF(Volume of Fluid)법으로 대표되는 경계면 형상의 재구축이 필요한 Geometrical-type의 경계추적법의 대신에 Algebraic-type의 경계추적법인 THINC(Tangent of Hyperbola for INterface-Capturing)법을 적용하였다. THINC법은 경계면에 대한 형상의 구축이 필요하지 않으므로 VOF법에 비해 비교적 간단한 알고리즘을 가지며, 기존의 Navier-Stokes solver에로 적용성이 용이한 장점을 갖는다. 본 연구에서는 THINC법의 기본적인 이류특성을 고찰하고, 혼상류수치모델인 TWOPM(one-field Model for immiscible TWO-Phase flows)과 결합한 수치모델을 파동장에 적용하여 비혼합 혼상류에서 경계면의 추적능을 검토하였다. 그 결과, 혼상류의 경계면 추적에 있어서 상대적으로 간단한 알고리즘의 THINC법이 기존의 VOF법과 유사한 정도를 갖는 해석법이라는 것을 확인할 수 있었고, 따라서 향후 기포의 연행을 동반하는 쇄파 및 쇄파력의 해석 등에 그의 적용성이 기대된다.

• Wind and Structures
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• 제10권6호
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• pp.511-532
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• 2007

The present study aims to generate turbulent inflow data to more accurately represent the turbulent flow around a square cylinder when the inflow turbulence level is significant. The modified random flow generation (RFG) technique in conjunction with a previously developed LES code is successfully adopted into a finite element based fluid flow solver to generate the required inflow turbulence boundary conditions for the three-dimensional (3-D) LES computations of transitional turbulent flow around a square cylinder at Reynolds number of 22,000. The near wall region is modelled without using wall approximate conditions and a wall damping coefficient is introduced into the calculation of sub-grid length scale in the boundary layer of the cylinder wall. The numerical results obtained from simulations are compared with each other and with the experimental data for different inflow turbulence boundary conditions in order to discuss the issues such as the synthetic inflow turbulence effects on the 3-D transitional flow behaviour in the near wake and the free shear layer, the basic mechanism by which stream turbulence interacts with the mean flow over the cylinder body and the prediction of integral flow parameters. The comparison among the LES results with and without inflow turbulence and the experimental data emphasizes that the turbulent inflow data generated by the present RFG technique for the LES computation can be a viable approach in accurately predicting the effects of inflow turbulence on the near wake turbulent flow characteristics around a bluff body.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제9권8호
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• pp.921-926
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• 2014

본 논문에서는 CSLR(Complementary Single Loop Resonator)을 이용한 인셋 급전 마이크로스트립 안테나의 특성에 대해 연구하였다. SLR(Single Loop Resonator) 단일 구조에서 시뮬레이션 셋업 과정을 통해 산란계수로부터 실효투자율을 계산하였으며, 실효투자율이 음의 값을 갖는 주파수에서 SLR 구조의 치수를 선택하였다. 그리고 인셋 급전된 마이크로스트립 안테나의 접지면에 SLR 구조의 쌍대 구조인 CSLR을 $3{\times}3$으로 배열하여 최적 안테나를 설계하였다. 설계한 안테나의 반사손실과 복사패턴을 구하였으며, 공진주파수 2.82 GHz에서 기존의 인셋 급전 안테나와 크기를 비교하면 면적 대비 약 56.8%가 감소하는 결과를 얻었다. 사용된 툴은 3차원 FEM 툴인 Ansoft사의 HFSS를 사용하였다.