Reynolds Averaged Navier-Stokes 방정식을 수치해석하여 Wigley 선형 주위의 난류유동을 계산하였다. 정규격자상에서 공간의 이산화는 2차 정도의 유한차분법을, 시간의 적분에는 4단계 Runge-kutta법을 이용하였다. 시간 증분을 크게 하기 위하여 Jameson의 잔류항 평균 기법을 사용하였다. 압력 Poisson 방정식으로부터 압력장을 구하였고 난류닫음 조건을 만족시키기 위하여 Baldwin-Lomax의 난류 모형을 사용하였다. 수치계산은 레이놀드수가 $4.5{\times}10^6$에서 수행하였고 계산된 속도와 압력분포는 실험 결과와 비교적 잘 일치하는 것을 확인하였다.
본 논문에서는 테이퍼 마찰말뚝의 자유진동을 평가할 수 있는 해석모델을 제안하였다. 불균질 지반에 설치된 정적 수직하중을 받는 테이퍼 마찰말뚝의 자유진동을 지배하는 미분방정식을 유도하였다. 이 지배방정식을 Runge-Kutta 법을 이용하여 직접 수치적분하였고, 미분방정식의 고유치인 고유진동수는 Regula-Falsi 법을 이용하여 산정하였다. 원통형 말뚝의 고유진동수 계산값은 기존 문헌값과 잘 일치하였다. 수치예를 통해 말뚝의 변단면, 주면마찰력, 단부조건, 수직압축하중 및 지반의 불균질성이 고유진동수와 모드형상에 미치는 영향을 분석하였다.
장파와 단파의 거동을 동시에 모의할 수 있는 확장형 Boussinesq 방정식에 대한 유한요소모형을 개발하였다. 3차 공간 미분항을 처리하기 위한 추가변수를 도입하고 Galerkin 가중잔차방법을 적용하여 모형을 수립하였으며, 시간적분방법으로 Adams-Bashforth-Moulton Predictor Corrector 기법을 적용하여 비물리적인 수치분산이나 수치소산 현상을 줄일 수 있도록 하였다. 이 개발된 모형을 검증하기 위해 고립파가 전파하는 문제에 적용을 하였다. 개발된 모형을 적용한 결과 이론해 또는 수리실험 결과에 매우 양호한 일치를 보였다.
Navier-Stokes식, Gaussian 분포형 용출함수를 이용한 내부조파, energy absorbing layer로 삼차원 파랑모형을 새롭게 구성하였다. Navier-Stokes식의 수치적분에는 정교한 수치기법인 SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)가 활용된다. 제안된 파랑모형의 검증은 삼차원 포물형 용기에서의 sloshing현상과 Thacker(1981)의 해석해를 토대로 수행되었다. 초기 수면 형상이 Gaussian hump인 경우와 일방향으로 경사진 경우에 대해 수치모의 하였다. 수치모의 결과 수면이 융기되도록 구속한 외부조건이 해제되면서 시작되는 자유진동의 정성적 거동은 비교적 정확히 모의되었으나 시간이 경과될수록 위상차, 침수선이 퇴각하는 등 초기 수면과는 상당히 다른 결과를 보였다. 최종적인 검증은 쐐기모양 해안에서의 비선형 천수, 굴절거동의 수치모의를 토대로 진행되었다. 수치모의 결과 굴절되는 양이 Hamiltonian ray theory가 제공하는 수치보다 전반적으로 작게 나타났다. 이러한 현상은 이상유체와 선형 이론에 기초한 Hamiltonian ray theory에서 간과된 비선형성, 점성으로 인한 양안과 저면에서의 에너지 감쇄, 쇄파 과정에 유동계에 도입되는 에너지 감쇄, 선행파랑에 의한 down-rush와 조우시 발생하는 도수 등에 기인하는 것으로 판단된다.
본 논문에서는 백색잡음과 페이딩 환경하의 통신시스템의 성능평가시 백색잡음에 대해서만 모멘트 기법을 이용조건부 오류확률을 구하고 페이딩에 대해서는 해석적 접근방식을 취함으로써 전체적인 컴퓨터 수행시간을 획기적으로 개선시킬 수 있는 기법을 제안하고, 제안된 기법의 효율성을 컴퓨터 시뮬레이션 수행시간 비교를 통해 입증하였다. 현재 널리 사용되는 Monte Carlo 시뮬레이션 기법은 IS-95 순방향 채널과 같이 많은 샘플수를 필요로 하는 시스템에서 상당한 시뮬레이션 수행시간을 요구하게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 제안된 방식에서는 백색잡음하의 수신신호의 N차 모멘트를 측정하여 이산확률밀도함수를 구함으로써 수신신호의 확률적 특성을 모사하고, 이로부터 내삽법과 외삽법을 적용하여 조건부 누적확률분포함수를 산출함으로써 채널오류율을 구하게 된다. 그리고 페이딩 성능평가시 조건부 채널오류율을 이용하여 산출된 조건부 누적확률분포함수를 환경조건에 맞춘 후에 페이딩의 확률밀도함수와 수치 해석적으로 간단히 적분하여 성능평가를 함으로써 수행시간의 줄임과 동시에 정확한 채널오류율을 구하게 된다.
본 논문은 방사 지배 아아크 플라즈마에서의 광속과 방사에너지 계산을 간략화하는 기법을 새로이 제안하고 있다. 기존의 모델의 문제점은 아아크 플라즈마내의 제 특성중 특히 국부적 광속과 방사에너지를 계산하기 위하여 전체 플라즈마 공간에 대하여 3중 적분식을 수치해석적으로 풀어야 하므로 상당한 계산시간이 요구된다는 점이다. 본 논문은 이러한 방사 특성과 전체 플라즈마의 상태와의 관계를 미리 계산하고 이를 데이타화함으로써 국부적인 방사 특성의 계산을 간략화할 수 있는 새로운 방법을 제안하고 있다.
연흔(ripple)이 발랄할 수 있는 이동상 해저면에서 파낭과 해류가 함께 작용할 때의 마찰력을 구하는 해법을 개발하였다. 본 해법에서 연흔의 형상에 대한 판별은 경험식을 이용하였다. 해법의 주요 골격은 프란틀의 혼합거리리논이며 해류의 감속률을 구하기 위한 확산계수비를 계산할 때 임의각의 합성영향을 고려하였으며, 모든 수치적분식의 解는 약산식으로 표현하여 계산효율을 증진시켰다. 또한 연흔을 고려하여 구한 마찰력을 기존 토사이동양 산정식에 적용하였으며 이를 발표된 실험자료와 비교하여 보았다.
In multibody dynamics, differential and algebraic equations which can satisfy both equation of motion and kinematic constraint equation should be solved. To solve this equation, coordinate partitioning method and constraint stabilization method are commonly used. The coordinate partitioning method divides the coordinate into independent and dependent coordinates. The most typical coordinate partitioning method arc LU decomposition, QR decomposition, projection method and SVD(sigular value decomposition).The objective of this research is to find a efficient coordinate partitioning method in flexible multibody systems and a hybrid decomposition algorithm which employs both LU and projection methods is proposed. The accuracy of the solution algorithm is checked with a slider-crank mechanism.
본 논문에서는 평판구조물의 정적 및 동적해석에 사용할 목적으로 성능이 향상된 평판유한요소를 제시하였다. 이 요소는 비적합변위형과 선택적 감차적분방법 그리고 대체전단변형률장을 복합적으로 적용하여 각각의 장점들을 포함하는 향상된 거동을 보여주고 있다. 또한 비적합변위형의 적용으로 발생되는 조각시험의 실패 문제점을 해결하기 위하여 직접수정법을 평판유한요소의 개선에 사용하였다. 대표적인 검증문제에 대한 수치해석작업을 통하여 본 연구에서 개발한 요소는 가상적인 제로에너지모드 및 전단잠김현상의 발생과 같은 문제를 나타내지 않음을 알 수 있었다. 특히 찌그러진 형상으로 모형화 한 경우에 있어서도 전단잠김현상이 발생하지 않았다. 본 연구에서 수행한 동적반응해석 시험에 있어서도 이론해와 잘 일치하는 결과를 보여주었다.
III-V족 반도체 GaP GaAs 및 InP의 계단형 pn 접합에서의 항복전압을 위한 해석적 식을 유도하였다. 해석적 항복전압을 위해 각 물질에 대한 이온화계수 파라미터를 이용하여 유효 이온화계수를 추출하였고, 이의 이온화 적분을 통해 얻은 해석적 항복전압 결과는 수치적 결과 및 실험 결과와 10% 오차 범위 이내로 잘 일치하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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