• 한국음향학회지
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• 제29권7호
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• pp.448-457
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• 2010

단면의 형상이 길이방향으로 일정한 무한길이 도파관 구조물 (waveguide structures)에 대한 진동 및 파동전파 특성은 도파관유한요소법 (waveguide finite element method, WFEM)을 이용해 효과적으로 해석할 수 있다. 도파관유한요소법은 2차원 단면만을 FE 모델링하여 해석하므로 모델의 크기가 작고 연산시간이 짧다는 장점이 있다. 도파관 구조물이 외부 유체와 연성된 경우, 원통형 실린더 또는 파이프와 같이 단면의 형상이 단순한 경우에는 이론적 해석을 수행할 수 있다. 반면 복잡한 형상의 단면을 가진 도파관구조물이 유체와 연성된 경우에는 수치해석 방법이 요구된다. 외부 유체와 연성된 도파관 구조물은 외부 유체와 도파관유한요소 (WFE)를 연성시켜 해석하는 수치해석 방법을 고려할 수 있다. 본 논문에서는 외부 유체 모델링에 경계요소 (Boundary Element)를 도입하고 이를 도파관유한요소와 연성시킨 WFE/BE 방법을 소개한다. 이 방법의 적용 예로써 단순형상의 파이프에 대해 외부 유체의 유/무에 따른 분산선도와 가진점 모빌리티 (point mobility)를 구하고 이를 이론해석 결과와 비교하였다. 또한 WFE/BE 방법을 이용해 파이프에서 외부 유체로 방사되는 음향파워를 구하고 접수 유/무에 따른 영향을 살펴보았다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제12권7호
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• pp.1175-1181
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• 2001

본 논문에서는 도파관 안에 전파의 진행에 대해 단면 방향으로 놓인 임의의 모양의 iris를 해석하기 위한 효율적인 반복 유한 요소법을 제안하였다. 불연속 구조 부근의 적은 숫자의 요소만으로도, 몇 번의 경계 조건의 수정 과정을 통해 전형적인 유한 요소법으로 정확한 해를 구할 수 있음을 보였다. 제안한 방법의 타당성을 보이기 위해, 구형 도파관 내의 원형 iris를 해석하고 유한 요소 경계 적분법을 이용한 결과와 비교하였다.

• 한국음향학회지
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• 제31권3호
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• pp.142-150
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• 2012

도파관유한요소법 (waveguide finite element method, WFEM)은 단면의 형상이 길이방향으로 일정한 도파관 구조물의 진동을 해석하기 위한 수치해석 기법이다. 도파관유한요소법은 2차원 단면만을 FE 모델링하여 길이방향 파동 전파를 해석하므로 기존의 유한요소법에 비해 해석 모델의 크기가 작고 연산 시간이 짧다는 장점을 가진다. 본 연구에서는 기존의 도파관유한요소법을 확장하여 내부 및 외부에 유체가 채워진 도파관 구조물에 대한 진동 해석을 수행하였다. 이를 위해 내부 유체와 도파관 구조물은 WFE로, 외부 유체는 파수경계요소 (waveguide boudnary element, WBE)로 모델링하고 이들을 연성시킨 운동방정식을 제시하였다. 이 방법의 적용 예로써 내부에 물이 채워진 몰수된 파이프의 진동 및 방사 음향 파워를 해석하였다. 내부 및 외부 유체의 유/무에 따른 분산 선도와 가진점 모빌리티 (point mobility)를 구하고 유체 연성의 효과를 살펴보았다.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제24권2호
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• pp.27-36
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• 2023

도파관(waveguide)은 전자기파를 원하는 방향으로 안내하는 전송선로로 의료기기, 레이더 시스템, 위성 통신 등 다양한 분야에 활용되고 있다. 이러한 도파관의 설계 및 최적화를 위해서는 전자기 수치해석(CEM: Computational Electromagnetics)이 필수적이다. 수치해석 기법의 하나인 유한요소법(FEM: Finite Element Method)은 도파관과 같은 닫힌 영역 내부의 전자기 문제를 해결하는데 효율적이며 이를 적용하기 위해서는 계산영역을 한정시키기 위한 경계조건이 필요하다. 본 논문에서는 계산영역 밖으로 나가는 전자파의 반사를 최소화하기 위한 흡수경계조건(ABC: Absorbing Boundary Condition)과 주 모드 뿐만 아니라 고차 모드까지 흡수할 수 있는 도파관 포트 경계조건(WPBC: Waveguide Port Boundary Condition)을 각각 적용하여 2/D 및 3/D 도파관 구조에 대한 전자기 시뮬레이션을 수행하였다. 이후, 대표적인 전자파 상용 소프트웨어인 HFSS와의 결과 비교를 통해 해석의 정확성을 검증하였으며, 시뮬레이션 결과를 통해 WPBC를 적용하면 ABC보다 더 작은 해석 영역으로 구조 해석이 가능하다는 것을 확인하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2012년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.505-506
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• 2012

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1997년도 하계학술대회 논문집 E
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• pp.1883-1886
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• 1997

3차원 유한요소법에 정합 조건을 구현하기 위해 유한한 두께를 갖는 흡수체을 이용하였다. 흡수체는 자유공간과의 경계에서 모든 입사각에 대해 무반사특성을 갖으며, 일단 흡수체 내로 전파된 파는 흡수체의 끝에 도달하기 전에 흡수체를 통과하면서 충분히 손실되도록 하였다. 이러한 흡수체는 ${\varepsilon}_r$과 ${\mu}_r$에 비등방복소주대각텐서를 사용하여 구현된다. 구현된 흡수체층은 구형도파관에 적용하여, 전파상수를 이용하여 정합시킨 경우와 결과를 비교하였다.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제23권3호
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• pp.67-76
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• 2022

현대에는 전자기파를 이용한 전력 및 신호 전달이 필수적인데, 전자기파를 원하는 경로를 통해 효율적으로 전달하기 위해서는 도파 구조(guided structure)가 필요하다. 본 논문에서는 먼저 전파해석 기법인 유한요소법(FEM : Finite Element Method)을 적용하여 도파 구조 중 하나인 2-D/3-D 도파관(waveguide)에 대해 직접 in-house code를 작성하여 전자기 시뮬레이션하였다. 이후 in-house code의 해석 결과를 대표적인 전자파 상용 시뮬레이션 소프트웨어인 HFSS의 결과와 비교하여 해석의 정확성을 검증하였다. 아울러, 전자기 해석에 있어 무한대의 해석 영역을 잘라 해석하기 위해 필수적인 흡수경계조건(ABC : Absorbing Boundary Condition)의 성능을 분석한 후, 병렬화 기법의 적용에 따른 성능 향상을 제시하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제22권6호
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• pp.1244-1250
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• 1997

An arbitrary shaped iris in rectangular waveguideis investigated using FEM-CDMA with triangularprism elements in this paper. The volume of irisis subdivided into a relatively small number of triangular prism elements and FEM is used to formulate the field distribution. On the other hand, the fields in the waveguide region are represented by BIM derived from the waveguide Green's function and boundary conditions. The proposed method is verified through the design and experiment for the circular iris filter using WR-90 waveguide.

• 한국통신학회논문지
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• 제23권7호
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• pp.1764-1769
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• 1998

임의의 각도로 틀어진 서로 다른 두 도파관 사이에 임의의 형상을 가진 다중 공동으로 결합되는 방향성 결합기의 특성을 요한 요소 경계 적분법으로 해석하였다. 이러한 구조를 해석하는데 있어서 보통의 유한 요소법과의 계산 시간을 비교하여 제시된 방법이 매우 효율적임을 보였다. 또한 Moreno couple에 대한 기존의 다른 논문들의 결과와 비교하여 잘 일치함을 보임으로써 본 논문에서 제시한 방법의 타당성을 입증하였다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제23권8호
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• pp.698-706
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• 2013

Structural vibration induced by excitation forces under turbulent boundary layer is investigated in terms of the numerical analysis in this paper. Since the responses of structures excited by the wall pressure fluctuation(WPF) are described by the power spectral density functions, they are calculated and reviewed theoretically for finite and infinite length beams. For the use of numerical approaches, the WPF needs to be discretized but conventional finite element method is not much effective for that purpose because the WPF lose the spatial correlation characteristics. As an alternative numerical technique for WPF modelling, a wavenumber domain finite element approach, called waveguide finite element method, is examined here for infinite length beams. From the comparison between the numerical and theoretical results, it was confirmed that the WFE method can effectively and easily cope with the excitation from WPF and hence the suitable approach.