• 한국수자원학회논문집
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• 제55권12호
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• pp.991-998
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• 2022

본 연구의 목적은 넓은 지역의 고해상도 홍수모의를 위해서 2차원 모형의 GPU (Graphics Processing Unit) 가속 모의기법을 개발하고 이에 대한 효과를 평가하는 것이다. 음해법을 적용하고 있는 정형 사각형 격자 기반의 2차원 모형인 G2D (Grid based 2-Dimensional land surface flood model) 모형에서 CUDA를 이용하여 GPU 가속 모의 기법을 개발하였다. 개발된 기법을 진주시 홍수모의에 적용하였다. 모의 도메인의 공간해상도는 10 m × 10 m이고, 계산되는 격자의 개수는 총 5,090,611개이다. 홍수모의는 2019년 10월 태풍 미탁에 의한 홍수 기간에 대해서 수행하였다. 강우레이더 자료를 생성항으로 적용하였으며, 남강댐 일류문 계측 방류량과 진주시(옥산교) 계측 유량을 경계조건으로 적용하였다. 연구결과 진주시 남강에서의 관측수위를 재현할 수 있는 광역 2차원 홍수 모형을 구축할 수 있었다. 또한 GPU 가속 기법의 적용 결과, CPU (Central Processing Unit)를 이용한 순차계산 및 병렬계산에 비해서 빠른 홍수모의가 가능하였다. 본 연구의 결과는 음해법을 적용하고 있는 2차원 범람모형의 GPU 가속 기법의 개발과 광역 지표면 홍수해석에 대한 연구에 기여할 수 있을 것이다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권3호
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• pp.229-235
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• 2013

유연한 혈관벽을 가진 경동맥 분지관을 흐르는 혈액의 유동을 해석하기 위하여 비정상상태, 비압축성, 뉴턴 유체를 가정한 3차원 유한요소해석을 수행하였다. 유체영역은 P2P1 유한요소를 사용하였으며, 격자의 움직임을 모사하기 위하여 arbitrary Lagrangian-Eulerian 기법을 적용하였다. Newmark 관계식을 이용하여 고체영역의 선형탄성 방정식의 변수들을 속도에 관한 방정식으로 간략화하였으며, 유체와 고체의 운동에 관하여 완전 결합된 공식을 얻었다. 맥동의 한 주기 동안에 혈관벽의 유연성이 유동장에 큰 영향을 미치며, 경동맥 분지각이 커짐에 따라 경동맥 공동에서 유동장의 정체영역이 더 넓게 분포한다는 연구결과를 얻었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권8호
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• pp.1091-1096
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• 2012

유한체적법을 기반으로 나비에 스톡스 방정식을 비구조격자로 풀어 실린더 주위의 공력특성을 규명하였다. 보텍스, 속도, 압력, 잔차, 항력계수 등의 데이터를 가지고 분석하였고 레이놀즈 수는 50, 100이다. 유동특성은 Re>50에서 주기적으로 진동하는 소용돌이를 후류에 형성하며 이 현상은 이동하는 실린더에서도 유사한 현상을 보여 주었다. 지면효과는 실린더 위쪽에서 형성된 소용돌이가 벽면에 근접할수록 실린더의 후방으로 길게 늘어나는 형상을 보이고, 실린더와 근접벽면 사이의 유속이 정체되어 실린더와 벽면 사이의 간격이 0.6 에서는 근접 평판과 실린더 사이의 유동이 거의 끊겨짐을 알 수 있었다. 본 수치계산의 검증을 위하여 항력계수를 타 연구결과와 비교하였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제2권1호
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• pp.9-25
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• 1994

In the present study, the Reynolds-averaged Navier-Stokes equations, together with the equations of the $k-{\varepsilon}$ model of turbulence, were solved numerically in a general body-fitted coordinate system for three-dimensional turbulent flows around the six basic shapes of the magnetically levitated train(MAGLEV). The numerical computations were conducted on the MAGLEV model configurations to provide information on shapes of this type very near the elevated track at a constant Reynolds number of $1.48{\times}10^{6}$ based on the body length. The coordinate system was generated by numerically solving a set of Poisson equations. The convective transport equations were discretized using the finite-analytic scheme which employed analytic solutions of the locally-linearized equations. A time marching algorithm was employed to enable future extensions to be made to handle unsteady and fully-elliptic problems. The pressure-velocity coupling was treated with the SIMPLER-algorithm. Of particular interests were wall effect by the elevated track on the aerodynamic forces and flow characteristics of the six models calculated. The results indicated that the half-circle configuration with extended sides and with smooth curvature of sides was desirable because of the low aerodynamic forces and pitching moment. And it was found that the separation bubble was occured at wake region in near the elevated track.

• 대한토목학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.1145-1158
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• 1994

물의 유동(流動)에 관한 계산상 효율성(效率性)을 갖는 자유수면(自由水面)을 고려한 3차원(次元) 유한차분(有限差分) 수직모형(數値模型)을 개발하였다. 수직모형(數値模型)은 연직방향(鉛直方向)에 대해 정규화(正規化)한 좌표(座標)(${\sigma}$-coordinate)를 사용하며, 시간(時間) 적분방법(積分方法)으로는 반음해법(半陰解法)(semi-implicit)을 사용하여 계산시간(計算時間)의 효율성(效率性)을 도모하였다. 모드분리(mode-splitting)개념을 도입하여 내부모드(internal mode)에 대해서는 양해법(陽解法)을 사용하였으며, 외부모드(external mode)는 수평방향(水平方向) 운동량방정식(運動量方程式)들과 연속방정식(連續方程式)의 차분식(差分式)으로부터 구한 타원형(楕圓型) 차분방정식(差分方程式)을 SOR방법에 의하여 해석하였다. 이와 같은 방법은 계산(計算) 시간간격(詩間間隔)이 표면(表面) 중력파(重力波)에 대한 CFL(Courant-Fredrich-Lewy)조건에 의해 제약을 받지 않아 계산시간(計算時間)의 효율성을 도모할 수 있다. 개발된 모형은 1차원(次元) 수로(水路)에서 취송유(吹送流)의 연직분포(鉛直分布)에 대한 해석해(解析解)와 비교(比較) 및 연직(鉛直) 가변격자(可變格子)의 도입에 따른 오차분석(誤差分析) 정사각형(正四角形) 호수(湖水)에서 취송유(吹送流) 계산(計算) 및 차분화(差分化) 상수(常數)들의 민감도(敏感度) 분석(分析)을 수행하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제29권2호
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• pp.154-162
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• 2015

In this study, experimental and numerical methods were applied to observe sloshing impact phenomena. A two-dimensional rectangular tank filled with water and air was considered with a specific excitation condition that induced a hydrodynamic impact without an air pocket at the top corner of the tank. High-speed cameras and a pressure measurement system were synchronized, and a particle image velocimetry (PIV) technique was applied to measure the velocity field and corresponding pressure. The experimental condition was implemented in a numerical computation to solve incompressible two-phase flows using a Cartesian-grid method. The discretized solution was obtained using the finite difference and constraint-interpolation-profile (CIP) methods, which adopt a fractional step scheme for coupling the pressure and velocity. The tangent of the hyperbola for interface capturing (THINC) scheme was used with the weighed line interface calculation (WLIC) method to capture the interface between the air and water. The calculated impact pressures and velocity fields were compared with experimental data, and the relationship between the local velocity and pressure was investigated based on the computational results.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권7호
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• pp.841-849
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• 2013

본 연구에서는, 핵연료 지지격자 딤플 굴곡부에 성형결함을 줄이고자, 1차 스탬핑 금형이 추가된 2-step 스탬핑모델을 제시한다. 우선 순수굽힘 변형률과의 비교로, 딤플 굴곡부 변형률의 특성을 조사한다. 이어 2 차원 1-step 기준 스탬핑 유한요소모델을 정하고 이에 상응하는 최대변형률을 구한다. 1 차 스탬핑 금형의 설계변수들을 각각 변화시켜 변형률에 대한 목적함수를 구하고, 반응표면법을 이용해 1차 스탬핑 금형의 최적 변수값을 선정한다. 다음으로 이를 3차원 모델에 적용해 2-step 스탬핑 모델의 향상된 성형성을 확인한다.

• 대한조선학회논문집
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• 제37권1호
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• pp.67-81
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• 2000

본 연구에서는 2차원 비선형 방사문제에 대한 정확하고 효과적인 수치기법을 개발하였다. 물체운동에 의해서 생성되는 비선형파계는 이상유체라는 가정에 의하여 기술되고, 라프라스 방정식은 고차경계요소법과 GMRES(Generalized Minimal RESidual) 알고리즘을 이용하여 신속하고 효율적인 풀이가 가능하도록 하였다. 자유표면과 물체면의 교차점에서 발생하는 교차선문제는 불연속 요소를 이용하여 원활하게 해결하였다. 자유표면의 비선형운동을 기술하기 위해서 음해적 사다리꼴 법칙(implicit trapezoidal rule)을 사용하여 시적분하였다. 물체에 의해서 발생한 비선형파가 수직 하류면에서 반사하는 것을 줄이기 위하여 하류면에 수치감쇠항을 도입하였다. 수치계산 결과로부터 본 시적분법 및 수치방사조건이 비선형 방사문제에 매우 적합함을 확인하였다. 시적분 과정에서 자유표면의 격자점들을 재배치함으로써 수치해법의 효율성을 배가하였으며, 교차점근처의 유동 또한 정확하게 기술하였다. 가속도 포텐셜(acceleration potential) 기법을 이용하여 정확하고 안정하게 비선형 방사력을 구하였다. 본 수치계산결과는 다른 수치계산 및 실험결과와 비교하여 볼 때, 좋은 일치를 보인다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.19-30
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• 2001

하폭으로 평균된 2차원 동수역학 수치모형을 수입하였다. 수심방향으로 좌표변환하여 자유수면과 하상의 불규칙성에 대한 영향을 최소화하였다. 지배방정식의 이송항은 풍상차분기법을 이용하여 유속과 염분의 이송현상이 잘 표현되도록 하였다. 또한 흐름방향으로는 양해법을, 수심방향으로는 음해법을 사용하여 수심방향 격자증분이 매우 작기 때문에 야기되는 시간증분의 제약에서 벗어나도록 하였다. 모형의 적용성을 검증하기 위해 자유수면변위, 속도 및 염도분포에 관한 계산결과 하구둑 건설이전의 금강하구의 관측치를 비교하였다. 계산결과는 관측자료와 잘 일치한다.

• 한국통신학회논문지
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• 제16권8호
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• pp.719-731
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• 1991

본 논문은 일반형의 개통형전자총의 전자 빔 궤도를 비교적 신속 편리하게 해석할 수 있는 computer simulation의 한 방법을 소개하는 것으로써 전극의 구조와 인가전압등을 입력하면 빔 전류, cutoff 전압, 빔 직경 그리고 궤적도가 출력으로 얻어진다. 계산속도를 증가시키기 위해서 공간전위의 계산에는 전극공간을 여러개로 분할하고 요구되는 정도에 따라서 각기 다른 격자크기를 할당하였으며 유한차분법으로 계산하도록 하였다. 몇 가지의 model을 선정하여 본 방법으로 빔 궤적도를 simulation 시켰는데 그 결과는 전극의 집속기구를 명확하게 제시해줄 수 있었으며 본 방식으로 구해진 빔 전류, cutoff 전압, 빔 직경등은 실지의 측정실험에서 얻어진 결과와 실험오차 내의 정확도로써 잘 일치되었다. 이 방법을 적용하면 설계자로 하여금 실지로 전자관을 제작하지 않고서도 전극의 구조변화에 따른 영향을 정확히 파악 할 수 있는 까닭에 전자총의 설계나 개선작업에 유용하게 적용될 수가 있을 것이다.