• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 2005.04a
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• pp.223-227
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• 2005

최근 전산 유체의 발달로 이상 유동해석의 캐비테이션 모델 적용 방법이 발전되어 왔으나 다양한 수력학적 시스템에서 발생하는 캐비테이션 유동은 난류이며 물과 공기 사이에서의 복잡한 상호 작용을 가지고 있으므로 그 적용 예가 아직은 미흡한 상태이다. 본 연구에서는 수중에서의 캐비테이션 해석과 이상 유동 해석을 위한 코드 개발 및 검증을 목적으로 3차원 회전체 주위의 캐비테이션 유동을 여러 가지 조건들의 변화를 적용하여 해석하였다. 또한 캐비테이션 발생과 관련한 다른 난류 모델에 적용하여 비교 분석을 수행하였다. 해석을 위한 모델의 지배방정식은 이상유동 Wavier-Stokes 방정식, 질량$\cdot$모멘텀 방정식의 혼합된 형태로 구성되어 있으며 방정식의 해를 구하기 위한 방법으로 유한차분법을 이용하였다. 해석결과의 신뢰성을 고려하여 반구형 실린더 주위의 캐비테이션 유동의 실험치와 비교 분석하였다. 그 결과, 본 연구의 수치 해석 방법과 실험적 방법의 결과가 강한 양의 상관관계를 가짐을 알 수 있었으며, 이러한 수치적 뒷받침은 본 연구의 전산수치 해석 방법이 앞으로의 여러 유동 해석으로의 적용 가능성을 보여준다.

• Magazine of the Korea Concrete Institute
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• v.9 no.5
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• pp.217-224
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• 1997

매스콘크리트의 타설시 온도이력을 정확히 예측하기 위해서는 재령별로 민감하게 변하는 시공 및 주변 환경요인을 엄밀히 반영하여 온도이력을 합리적으로 해석하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 시공시에 발생되는 주변환경조건을 고려한 상태에서 온도이력을 해석할 수 있도록 개발된 해석프로그램을 이용하여 주변환경조건에 대한 수치실험을 수행하고자 한다. 수치실험의 목적은 매스콘크리트 타설시 각종 인자가 매스콘크리트의 온도이력에 미치는 영향정도를 정량적으로 파악하여 실제 매스콘크리트의 설계 및 시공시 사전에 콘크리트의 온도이력을 예측하여 효율적으로 관리하는데 있다. 수치실험을 수행한 결과주어진 구조물의 설계조건에 부가하여 타설시기, 타설온도,거푸집조건 및 제거시기, 양생 및 개기온도 등의 시공시 주변환경조건의 영향이 대단히 민감하게 작용하는 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korean Society for Rock Mechanics Conference
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• 2008.10a
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• pp.365-376
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• 2008

본 논문은 1차로 마제형 터널에서의 지반과 지보재의 상호 거동을 규명하기 위한 연구로서 터널의 주지보재인 숏크리트의 균열, 파괴하중 및 변형하는 거동양상을 실물크기의 터널모형실험을 통해 확인하였다. 이때 실험은 측압계수를 0.5, 1.0, 2.0으로 설정하여 각각 측압계수에 따른 결과를 확인하였다. 또한 실제 실험과 같은 조건을 설정한3차원 수치해석을 실시하여 각각의 결과를 비교 검증하였다. 터널모형 실험은 측압조건을 설정할 수 있도록 11개의 실린더를 사용하여 실험을 수행하였다. 3차원 수치해석 모델링은 터널모형실험과 가능하면 같은 조건으로 해석하기 위하여 모형실험으로부터 로드셀 및 LVDT를 통해 얻은 하중-변위곡선이 수치해석 시에도 재현되도록 하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.540-540
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• 2012

강우 발생시 유역에 집수된 물이 하천에 이르는 경로에 따른 유출은 지표유출, 지표하유출, 지하수유출로 구분된다. 정확한 수문순환 과정의 해석을 위해서는 지표 흐름뿐만 아니라 지표하 및 지하수 흐름의 해석이 중요한 실정이나 일반적으로 실무에서 사용되는 강우-유출해석 모형은 지표유출을 해석하기 위한 모형이 대부분이며, 지표하 유출과 침투량을 산정하는데 어려움이 있다. 일반적인 강우-유출해석 모형은 Horton 방법, NRCS 방법, Green-Ampt 방법에 의해 유효우량을 분리하며, 이 과정은 침투량을 직접적으로 모형화 할 수 없으므로 지표 및 지표하, 지하수 흐름을 복합적으로 해석할 수 있는 모형이 질적이나 양적으로 부족한 실정이다. 이러한 지표하 흐름과 침투량을 산정하기 위하여 FE-FLOW, PM, MS-VMS, GMS, GW-VISTAS, ARGUS 및 MODFLOW와 같은 지하수 모형을 사용하고 있다. 본 연구에서는 지표하유출 산정을 위한 침투량의 비교분석을 위해 현재 가장 범용되는 지하수 유동 모델링 프로그램인 Visual Modlfow 모형과 GMS 모형을 이용하여 침투량 산정을 위한 수치 모의를 진행하였다. 각 모형의 입력자료는 2009년 국립방재연구원에서 수행한 침투실험시설 자료를 이용하여 동일한 조건을 부여하고, 두 모형의 비교를 위해 Visual Modflow에서는 MODFLOW의 기본 해석방법인 유한차분법(FDM)을 이용하고, GMS 모형에서는 3차원 유한요소해석이 가능한 GMS-FEMWATER를 이용하였다. 두 모형의 수치모의 조건으로 2009년 국립방재연구원에서 수행한 침투실험방법과 동일하게 공극률에 따른 투수성 보도블럭의 구분과 50mm/hr, 100mm/hr, 150mm/hr, 200mm/hr의 강우강도별 선행함수조건에 따른 수치모의를 진행하였으며, 수치모의된 침투량의 적정성을 판단하기 위하여 국립방재연구원의 침투실험 결과자료와 비교분석하였다. 침투실험 자료와 각각 수치모의된 침투량을 비교분석한 결과 서로 유사한 경향을 보이고 있으나 초기 침투시 상대오차가 비교적 크게 발생하였다. 이는 수치모형의 경우 수리실험과는 다르게 모의시작과 동시에 해당 강우강도의 침투가 시작되므로 초기 유입 유출량 발생시간의 차이가 종료시간까지 누적 침투량에 미치는 것으로 판단되며, 매개변수에 많은 영향을 받는 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.953-958
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• 2005

최근 들어 다양한 산업에서 3차원 수치해석을 이용하는 영역이 넓혀지고 있다. 국내에서도 3차원 수치해석을 이용하여 댐이나 정수처리시설 설계 등 수리분야에 적용하였고, 점점 그 이용이 확대되고 있다. 특히 교량 및 수제 등의 수공구조물로 인한 주변 흐름형상은 2차원 해석이 불가능하여 현재 수리모형실험을 통한 해석이 주를 이루고 있다. 이에 본 연구에서는 현재 3차원 수치해석에 많이 이용되는 상용모델인 FLOW-3D를 이용하여 3차원 흐름에 대한 수치해석을 수행하였으며 수리모형 결과와 비교하여 적용성을 검토하였다. 그 결과 모의 및 실험결과 수리모형과 수치모의 결과는 서로 비슷한 흐름양상을 보이고 있었다. 또한 조도계수(Roughness)를 매개변수로 하여 다양한 상태에서의 FLOW-3D의 민감도를 검토하였으나 실제 흐름과는 상이함을 보였다 또한 다양한 난류모형을 적용하여 그 결과를 실제 흐름과 비교해보았다. 그 결과 3차원모형에서는 교각 후면부와 좌, 우측면부에서의 흐름이 실제 수리 모형과는 상이한 결과를 보이는데 이는 FLOW-3D의 벽 경계 및 와류에 대한 난류모델에 따른 수치해석적인 차이로 사료된다.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.17 no.2
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• pp.123-134
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• 2001

본 연구에서는 화강풍화토 지반상 unpropped diaphragm wall의 거동을 연구하기 위하여 벽체의 근입깊이와 지하수위 조건을 변화시키면서 원심모형실험을 수행하였다. 원심모형실험시 diaphragm wall은 두께 8mm인 알루미늄합금을 사용하였으며, 지반굴착을 재현하기 위하여 zinc chloride 기법을 이용하였다. 수치해석은 대부분의 지반공학문제에 적용할 수 있는 SAGE CRISP 프로그램을 이용하였다. 수치해석에서 모형지반은 수정 Cam-Clay 모델, diaphragm wall은 탄성모델, 지반과 diaphragm wall 사이의 경계면요소는 슬립모델을 사용하여 2차원 평면변형률 조건으로 해석을 수행하였다. 모형실험 결과 파괴면의 직선적인 형태로 파괴면내의 배면측 지반은 벽체를 향하여 하향의 변위를 일으키면서 벽체의 회전에 의해 파괴되었다. 실험 및 유한요소해석 결과 지반의 최대침하량과 최대침하량이 발생하는 위치는 잘 일치하였으며, 깊이에 따른 벽체변위는 선형적인 관계를 나타내었다. 또한, 최대 휨모멘트와 근입깊이로 정규화한 최대 휨모멘트 발생위치($h_{Mmax}$/d=0.4)는 잘 일치하였다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.31 no.1A
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• pp.25-33
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• 2011

The impact damage behavior of steel-strengthened concrete panels exposed to explosive loading is investigated. Since real explosion experiments require the vast costs to facilities as well as the blast and impact damage mechanisms are too complicated, numerical analysis has lately become a subject of special attention. However, for engineering problems involving blast wave and fragment impact, there is no single numerical method that is appropriate to the various problems. In order to evaluate the retrofit performance of a steel-strengthened concrete panel subject to blast wave and fragment impact loading, an explicit analysis program, AUTODYN is used in this work. The multi-solver coupling methods such as Euler-Lagrange and SPH-Lagrange coupling method in order to improve efficiency and accuracy of numerical analysis is implemented. The simplified and idealized two dimensional and axisymmetric models are used in order to obtain a reasonable computation running time. As a result of the analysis, concrete panels subject to either blast wave or fragment impact loading without the steel plate are shown the scabbing and perforation. The perforation can be prevented by concrete panels reinforced with steel plate. The numerical results show good agreement with the results of the experiments.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.35 no.12
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• pp.1265-1272
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• 2011

We performed numerical simulations of the recirculation flow of an electrolyte fluid in a circular container driven by an AC electromagnetic force for solving continuity and momentum equations. We also conducted an experiment to obtain flow data, which were in good agreement with the numerical simulation results. Furthermore, we performed a parametric study on both numerical and experimental aspects and found that the fluid velocity increases with an increase in the electrolyte concentration and magnetic intensity and with a decrease in the fluid depth and AC frequency.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• v.1
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• pp.205-210
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• 2006

The impact forces of the highly nonlinear waves are one of the important factors in designing the ocean structures. The impact forces are very difficult to analyze numerically and experimentally because they are impulsive in magnitude and occur instantaneously. In this study the numerical program based on N.S. equations are used to investigate the impact forces of steep waves where the waves are gene rated by the wave maker in the numerical wave basin. The arbitrary steep waves are generated by the superposition of waves of single frequency and the impact forces on vertical cylinder are simulated on the multiblock grids. V.O.F. and the local height function methods are used to track the free surfaces. To validate the numerical analysis the numerical results are compared with the experimental ones and the acceptable agreements are found. It is thought that more studies on the simulations of the incoming breaking waves and the impact forces on the vertical cylinder should be made to obtain the useful results to be applied in the offshore design.

• Tunnel and Underground Space
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• v.33 no.2
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• pp.83-94
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• 2023

Unlike the conventional triaxial test cells for cylindrical specimens, which impose uniform lateral confining pressures, the GREAT (Geo-Reservoir Experimental Analogue Technology) cell can exert differential radial stresses using eight independently-controlled pairs of lateral loading elements and thereby generate horizontal stress fields with various magnitudes and orientations. In the preceding companion paper, GREAT cell tests were numerically simulated under different mechanical loading conditions and the validity of the numerical model was investigated by comparing experimental and numerical results for circumferential strain. In the present study, we simulated GREAT cell tests for an artificial sample containing a fracture under both mechanical loading and fluid flow conditions. The numerical simulation was carried out by varying the mechanical properties of the fracture surface, which were unknown. The numerical responses (circumferential strains) of the sample were compared with experimental data and a good match was found between the numerical and experimental results under certain mechanical conditions of the fracture surface. Additionally, the effect of fluid flow conditions on the mechanical behavior of the sample was investigated and discussed.