• Journal of the KSME
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• v.29 no.4
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• pp.403-413
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• 1989

유한요소법의 전산유체 역학분야에 대한 응용현황을 계산방법과 적용례를 중심으로 정리하였다. 유한요소법의 가장 큰 장점은 복잡한 유동영역을 해석하기 위한 불규칙 요소망(unstructured mesh)의 사용이라 볼 수 있으며 적응적 요소망을 이용하여 계산의 정확도를 높일 수 있는 것 또한 강점이라 할 수 있다. 다만 불규칙 요소망 사용으로 인해 수반되는 대수 방정식 계산시간 및 기억용량의 증가는 conjugate gradient 방법 등을 이용하여 반드시 해결되어야만 한다. 지금 까지 유한요소법을 이용한 계산방법을 개발해 오는 과정을 보면 유한차분법에서 오래 전에 개 발된 방법들을 도입한 경우가 많았으며 특히 난류 및 개발된 경우가 많으며 대부분의 경우 이 들을 그대로 도입, 이용하였다. 반대로 최근에 항공기 동체설계 분야를 중심으로 복잡한 형태의 유동영역을 해석이 요구되는 경우 유한차분법, 특히 유한체적법(finite volume method)에 삼각형 유한요소를 이용한 불규칙 요소망을 도입하여 성공적으로 이용하고 있다. 따라서 전산유체 역 학의 발전을 위하여 두 분야의 유기적인 협조가 필요하며 결과적으로 전산유체 역학기법이 완 전히 기계설계의 한 분야로 정립될 수 있도록 많은 노력이 필요하다고 본다.

• Proceedings of the Korean Society of Computer Information Conference
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• 2024.01a
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• pp.339-341
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• 2024

본 논문에서는 전기 자동차 배터리 팩 설계에서 성능 예측을 위해 전산유체해석 및 Long Short-Term Memory (LSTM)를 활용한다. 두 계산 모두의 예측이 상당한 유사성을 나타내며, 전산유체해석은 시스템 유체 역학을 고려한 상세한 물리 모델을 제공하고, LSTM은 시계열 데이터를 기반으로 한 딥러닝 모델로 효과적으로 패턴을 파악, 향후 온도 상승을 예측한다. 결과는 두 접근 모두가 효과적인 예측을 제공하며 향후 전기 자동차 배터리 팩 설계 및 최적화에서 종합적인 접근의 필요성을 강조한다. 특히, LSTM 기반 예측에 소요되는 시간은 계산 유체 역학의 약 25%로, 약 일주일 정도로 빠르게 확인 가능하다. 이는 현대 산업 환경에서 시간적 효율성이 중요한 측면을 강조하며, 계산 유체 역학의 상세한 물리 모델링과 LSTM의 빠른 예측 속도를 결합한 설계 방법론을 제안한다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.37 no.12
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• pp.1175-1183
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• 2013

Even if some CFD software developers and its users think that a state-of-the-art CFD software can be used to reasonably solve at least single-phase nuclear reactor safety problems, there remain limitations and uncertainties in the calculation result. From a regulatory perspective, the Korea Institute of Nuclear Safety (KINS) is presently conducting the performance assessment of commercial CFD software for nuclear reactor safety problems. In this study, to examine the prediction performance of commercial CFD software with the porous model in the analysis of the scale-down APR (Advanced Power Reactor Plus) internal flow, a simulation was conducted with the on-board numerical models in ANSYS CFX R.14 and FLUENT R.14. It was concluded that depending on the CFD software, the internal flow distribution of the scale-down APR was locally somewhat different. Although there was a limitation in estimating the prediction performance of the commercial CFD software owing to the limited amount of measured data, CFX R.14 showed more reasonable prediction results in comparison with FLUENT R.14. Meanwhile, owing to the difference in discretization methodology, FLUENT R.14 required more computational memory than CFX R.14 for the same grid system. Therefore, the CFD software suitable to the available computational resource should be selected for massively parallel computations.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.21 no.3
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• pp.258-264
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• 2010

Most of fluid systems, such as P&ID in ships, power plants, and chemical plants, consist of various components. The components such as bends, tees, sudden-expansions, sudden-contractions, and orifices contribute to overall pressure loss of the system. The local pressure losses across such components are determined using a pressure loss coefficient, k-factor, in lumped parameter models. In many engineering problems Idelchik's k-factor models have been used to estimate them. The present work compares the k-factor based on CFD calculation against Idelchik's model in order to confirm whether a commercial CFD package can be used for pressure loss coefficient estimation of complex geometries. The results show that RSM is the best appropriate for evaluating pressure loss coefficient. Commercial CFD package can be used as a tool evaluating k-factor even though the accuracy is influenced by a turbulence model.

• Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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• 2001.10a
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• pp.180-184
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• 2001

본 연구에서는 반잠수식 Rig의 형상에 따른 최적 형상을 검토하기 위하여 최근 건조되고 있는 4-Column과 2-Lowhull 을 가진 원통형 Column과 4각 Column형을 공시모형으로 택하여 규칙파중 두 구조물에 작용하는 유체력과 유체력에 의한 운동 응답을 계산, 형상에 따른 유체 역학적 특성과 동요 진폭의 관계를 검토하였다. 수치계산은 3차원 특이점 분포법을 이용하여 정상상태에 대하여 실행하였다. 구조물의 형상과 역학적인 간섭의 영향을 이용, 보다 성능이 우수한 형상을 얻을 수 있음을 확인하였다.

• The Journal of the Korea Contents Association
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• v.16 no.12
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• pp.1-9
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• 2016

Computational Fluid Dynamics(CFD) is a branch of fluid mechanics that solves partial differential equations which represent fluid flows by a set of algebraic equations using computers. Even though it requires multifarious variables, only selected ones are stored because of the lack of storage capacity. It causes the requirement of secondary variable calculations at analyzing time. In this paper, we suggest an efficient method to estimate optimal calculation paths for secondary variables. First, we suggest a converting technique from a dependency graph to a ordinary directed graph. We also suggest a technique to find the shortest path from any initial variables to target variables. We applied our method to a tool for data analysis and visualization to evaluate the efficiency of the proposed method.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.714-717
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• 2011

본 논문에서는 선체 블록의 운반 작업 중 발생하는 동적 하중 및 골리앗 크레인의 와이어로프와 선체블록 간의 동적 접촉력을 고려한 최적 러그 배치 시스템을 설계하고, 다물체계 동역학 커널과 외력 계산커널을 개발하였다. 다물체계 동역학 커널은 recursive formulation을 이용하여 운동 방정식을 구성하고, 외력 계산 커널은 비선형 유체정역학적 힘, 선형 유체동역학적 힘, 풍력, 계류력을 계산할 수 있다. 이를 이용해 블록에 작용하는 와이어로프와 블록 간의 간섭과 동적 접촉력을 계산하고, 그 결과를 이용하여 러그가 부착된 블록의 구조 해석을 수행하였다.

• Proceedings of the Korean Environmental Sciences Society Conference
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• 2000.05a
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• pp.172-173
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• 2000

• Proceedings of the Korean Society of Computer Information Conference
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• 2024.01a
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• pp.379-382
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• 2024

본 논문에서는 위치기반 동역학(Position based dynamics, PBD)을 기반으로 하는 프레임워크를 활용하여 풍선 내 공기로 의한 표면의 회전과 변형을 효율적으로 표현할 수 있는 새로운 방법을 제안한다. 기존의 경우 볼륨 형태인 다면체 메쉬(Tetrahedral mesh)를 활용하여 표면 내부를 모델링 하거나 입자 기반의 유체 시뮬레이션을 통하여 공기역학을 계산해야 되지만, 각각의 동역학뿐만 아니라 상호작용까지 고려해야 되기 때문에 계산양이 커서 다양한 분야에서 활용하기 어렵다. 본 논문에서는 이 문제를 효율적으로 풀어내기 위해 공기의 움직임을 파악하기 위한 유체 시뮬레이션을 계산하지 않고도, 풍선 내 바람에 의한 표면 수축 및 확장을 PBD기반으로 풀어내고, 공기가 빠질 때 나타나는 표면의 회전을 효율적으로 계산할 수 있다. 본 논문에서 제안하는 방법은 정점(Vertex)의 개수가 많은 모델에서도 실시간 처리되는 결과를 보여 줄 수 있기 때문에 게임뿐만 아니라 실시간을 요구하는 물리기반 가상환경 구축에 활용될 수 있다.

• Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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• 2006.11a
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• pp.426-426
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• 2006

선박이 천 흘수 및 수로를 운항하는 경우 바닥과 벽면의 영향으로 인해 선체침하 및 비대칭적인 힘이 선체 주위에 발생하여 바닥이나 다른 선박 혹은 수로의 벽에 충돌하는 현상이 발생한다. 특히, 수로가 많은 유럽이나 북미를 운항하는 해운회사와 항해사들은 선박의 충돌을 방지하기 위해서 중요한 문제로 다루고 있다. 따라서, 본 연구에서는 선박의 안전한 항해를 위해 수치해석을 이용하여 선박과 벽면 사이에 발생하는 유체역학적 힘, 즉 Sway force와 Yaw Moment를 정성적으로 추정하고자 하였다. 천 흘수 유동 해석용 프로그램을 작성하였으며, 검증을 위해서 Wigley 선형에 적용하여 h/T별로 계산을 수행하여 시험결과와 비교하였다. 그리고, 벽면효과를 해석 할 수 있는 프로그램을 작성하여 실적선인 원유운반선 2척에 대하여 3가지 파라메터, 즉 선속, 수심 그리고 선박과 벽면 사이 거리의 변화에 따른 다양한 계산을 수행하였다. 계산된 결과는 시험결과 및 기 발표된 수치해석 결과와 비교하였다. 기 발표된 논문에서는 시험결과와 계산결과가 상이한 결론을 보여 주었는데, 그 이유는 수치해석에 있어서 자유표면 문제를 선형화된 자유표면 조건식을 사용한 부분을 가장 큰 이유로 언급하였다. 하지만, 본 연구의 결과는 Sway force와 Yaw Moment가 기 발표된 논문의 시험결과와 정성적으로 일치함을 보여 주었다. 본 연구를 통해 수치해석 방법으로 선박에 작용하는 비대칭 유동에 대한 유체역학적인 힘을 정성적으로 추정할 수 있었고, 제한된 수로에서 선박의 조종성 예측 및 수로 설계시 유용한 정보를 제공할 수 있을 것이라고 판단되어 진다.