• Journal of the Korean Geotechnical Society
• /
• v.27 no.3
• /
• pp.75-83
• /
• 2011

Emerging issues related with fully coupled Thermo-Hydro-Mechanical (THM) behavior of unsaturated soil demand the development of a numerical tool in diverse geo-mechanical and geo-environmental areas. This paper presents general governing equations for coupled THM processes in unsaturated porous media. Coupled partial differential equations are derived from three mass balances equations (solid, water, and air), energy balance equation, and force equilibrium equation. With Galerkin formulation and time integration of these governing equations, finite element code is developed to find nonlinear solution of four main variables (displacement-u, gas pressure-$P_g$), liquid pressure-$P_1$), and temperature-T) using Newton's iterative scheme. Three cases of numerical simulations are conducted and discussed: one-dimensional drainage experiments (u-$P_g-P_1$), thermal consolidation (u-$P_1$-T), and effect of pile on surrounding soil due to surface temperature variation (u-$P_1$-T).

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2011.05a
• /
• pp.34-34
• /
• 2011

최근 우리나라에서는 기상이변과 기후변화에 의한 국지성 집중호우의 발생으로 인해 인명 및 재산 피해가 증가하는 추세이다. 따라서 이러한 기상현상을 좀 더 정확하게 예측하고 이를 대응하고자 악기상 모형의 개발과 구축 및 활용에 대한 연구들이 활발하게 진행 중에 있다. GCM이 제공하고 있는 많은 유용한 정보에도 불구하고 대부분의 모델이 시 공간 분해능과 물리 과정의 한계점으로 인해 지역적인 기후 특성이나 변화를 예측하기에는 많은 문제점들이 나타나고 있다. GCM의 한계점을 극복하기 위한 방법으로 세밀한 규모의 기후 정보를 얻기 위해 복잡한 지형과 해안선, 호수, 식생, 지표특성과 같은 아격자 규모의 강제 효과를 반영할 수 있는 고해상도 지역 기후 모델(Regional Climate Model, RCM)의 필요성이 제기되었다. 본 연구에서는 전지구 20km 격자자료를 입력장으로 하여 8km 격자로 한반도를 포함하는 도메인에 대해 비정역학 완전 압축성 중규모 모델인 WRF를 이용하여 상세예측자료를 생산하고자 하였다. 강수 예측의 경우 돌발적으로 발생하는 경우가 많아, 이를 예측하기 위해서는 상세한 강수량 정보를 빠른 시간 내에 정확히 제공할 수 있는 모델을 사용하여야 한다. 강수의 경우 온도와는 달리 공간적 편차가 매우 커 지역적으로 정확한 강수량을 예측 하는데 어려움이 있다. 상세강수 예측을 위해 미세 격자 규모의 비 정역학 모형을 사용할 경우 계산양이 매우 늘어나기 때문에 장시간의 모형 적분 시간뿐 아니라, 상당한 컴퓨터 자원을 필요로 하므로 이에 대한 대안으로 지형효과를 포함한 강수량 진단 모형인 QPM(Quantitative Precipitation Model)을 사용하였다. 최종적으로 한반도의 복잡한 지형적 영향을 반영하기 위해 1 km의 수평해상도를 가지는 고해상도 강수량 진단 모형(QPM)과 상세한 지리적, 공간적 분석을 할 수 있는 ARCGIS를 이용하여 한반도 도별 상세 강수자료를 생산하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2007.05a
• /
• pp.1179-1183
• /
• 2007

관망 내에서 흐름의 연속 방정식과 운동량 방정식을 상 미분으로 전개하여 해석한 특성선 방법은 주로 가압 관망체계(Pressurized Pipeline System)에서의 부정류 해석(Unsteady Analysis)에 사용 된다. 그러나 이특성선 방법은 천이류 해석을 위한 관망 재구성 과정에서 Courant수 조건의 만족을 위한 관의 재배열에 천문학적인 계산용량과 시간이 필요하다는 단점이 있다. 이는 현장 적용 시 압력파 전파속도의 불확실성과 연계되어 상당한 장해요소가 되고 있다. 이에 대안적인 방법으로서 임펄스응답법이 개발되었다. 이는 경계지점에서 복소수 유량에 대한 복소수 수두의 비율로써 정의된 관망에서의 수리임피던스를 역퓨리에 변환에 적용하여, 주파수 영역의 수치를 시간 영역으로 변환하여 응답함수를 산출한 후, 산출된 응답함수와 구해진 경계지점에서의 유량과의 적분을 통하여 임의의 지점에서의 수두 및 유량을 계산하는 방법이다. 임펄스 응답법은 관 부속물관의 특성을 기술하는 수학적 표현의 난해함으로 인해 지금까지는 단일관에 대한 연구에만 국한되어 왔다. 본 연구에서는 임펄스응답법을 수리구조물이 부착된 관망에 적용하여 다양한 조건에서 천이류 분석을 시행하였다. 즉, 에어챔버 및 서지탱크와 같은 수리구조물을 각각에 대한 수리임피던스를 구하고, 가지관 및 통합 관성항으로 취급하여 수리구조물을 처리하였다. 그리고 이러한 결과를 특성선방법과 비교하여 그 적절성을 검증하였는데, 특성선 방법에 의한 모의 결과와 비교하였을 때, 일치하는 결과를 나타내었다. 임펄스응답법에 의한 모의 결과에서 감쇄효과를 과대평가하는 경향이 관찰되었다. 이는 임펄스 응답법의 가정에 기인한 것으로써 난류 상태의 흐름에서 상당한 불일치를 가져올 수 있으나, 수리 구조물에 의한 수격압이 감쇄되는 과정에서 대부분 흐름이 층류 상태로 전환된다고 가정 할 때는 상당한 적용성이 있다. 본 연구는 수리구조물이 부착된 관망의 해석함에 있어서 임펄스응답법의 적용이 가능함을 보였고, 이는 보다 복잡한 관망에서의 천이류 해석이 가능함을 시사한다.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
• /
• v.1 no.1
• /
• pp.93-101
• /
• 1989

A geometrically nonlinear cable finite element is presented to use in the static or dynamic modeling of offshore and onshore structures such as guyed tower, tension leg platform or mooring buoy, submarine cable, cable-stayed bridge, suspension bridge, cable roof and so on. The cable finite element is derived directly from the compatibility equations and flexibility matrix of elastic catenary cable theory for the arbitary plane loading and geome try. A general and virsatile computer program has been developed to perform the analyses of cable member itself or cable guyed or suspened structures, in which Newmark-$\beta$ method is used to obtain a time domain solution and Newton-Raphson iteration method is used to solve the nonlinear system of compatibility equations of cable and algebraic static or dynamic equations at each time step. The results from the static and dynamic analysis of a cable member by the computer program are summarized and presented.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
• /
• v.10 no.4
• /
• pp.151-164
• /
• 1998

Changes in tides and tidal currents in Chonsu Bay caused by the construction of Seosan A and B reclamation regions have been investigated using a depth-integrated two-dimensional tidal model. Three water level recorders were deployed for about one month and used for the specification of the open boundary condition. The computed currents were found to be in a good agreement with the measurements at two stations within Chonsu Bay. Comparison of the absolute velocities computed with the conditions before and after the embankment clearly shows that the reduction in tidal current amplitude is evident throughout the bay and the magnitude of the reduction increases to the north. Calculation shows that the embankment has advanced the time of drying at the northern part of the bay by about 51 minutes and has increased the exposure time by about 23 minutes. The high water time has advanced by about 1 hour, lowering the high water level by about 15 cm.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
• /
• v.30 no.6
• /
• pp.92-100
• /
• 2002

In this study, transonic/supersonic nonlinear flutter analysis system of a complete aircraft including forced harmonic motion pf control surfaces has been effectively developed using the modified transonic small disturbance (TSD) equation. To consider the nonlinear effects, the coupled time marching method (CTM) combining computational structural dynamics (CFD) has been directly applied for aeroelastic computations. The grid system for a complex full aircraft configuration is effectively generated by the developed inhouse code. Intransonic and supersonic flight regimes, the characteristics of static and dynamic aeroelastic effect has been investigated for a complete aircraft model. Also, nonlinear flutter flight simulations for the forced harmonic motion of control surfaces are practically presented in detail.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
• /
• v.33 no.7
• /
• pp.1-8
• /
• 2005

For study on the unsteady wall interference effect, flows around a circular cylinder in closed test-section wind tunnels have been numerically investigated by solving compressible Navier-Stokes equations. The numerical scheme is based on a node-based finite-volume method with the Roe's flux-difference splitting and an implicit time-integration method coupled with dual time-step sub-iteration. The computed results showed that the unsteady pressure gradient over the cylinder is enhanced by the wall interference, and as a result the fluctuations of lift and drag are augmented. The drag is further increased because of the lower base pressure. The vortex shedding frequency is also increased by the wall interference. The pressure on the test section wall shows the harmonics having the shedding frequency contained in the wall effect.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
• /
• v.40 no.5
• /
• pp.395-404
• /
• 2012

This paper presents computations of the dynamic derivatives of three dimensional flight vehicle configurations using CFD. The pitch dynamic derivatives are computed from the pitch sinusoidal motion, while the roll damping is computed based on steady state calculation using a non-inertial frame method. The Basic Finner and the SDM(Standard Dynamic Model) are chosen for the benchmark tests against other numerical and experimental results. For the flow calculations, a 3-D Euler solver that can be run both on the non-inertial frame and on the inertial frame is developed. A dual-time stepping method is applied for the unsteady time accurate simulations. A good agreement of pitch-roll dynamic derivatives with previously published numerical results and the experimental results is observed.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
• /
• v.39 no.4
• /
• pp.306-313
• /
• 2011

The damage tolerance analysis is required to guarantee the structural safety and the reliability for aircraft components. The damage tolerance method, which evaluate the life considering the initial crack, considers a fatigue design model of the aircraft main structure. The fatigue crack growth life should be calculated in damage tolerance analysis and the inspection time to define the replacement cycle. In this paper, the damage tolerance analysis is performed for a turbine wheel which has complex geometry. The equation of the stress intensity factor for complex geometry is hard to know, so that they are usually processed by finite element analysis which takes long time. To solve this problem, the stress intensity factors at specified crack are obtained by the FEA and the crack growth life is evaluated using the surrogate model which is generated by the regression analysis of the FEA data. From the results, the efficiency of the crack growth life calculation and the damage tolerance analysis could be increased by taking the surrogate model.

• Applied Chemistry for Engineering
• /
• v.7 no.3
• /
• pp.518-529
• /
• 1996

To develope chemical heat pump using available energy sources such as solar heat and many kinds of waste thermal energy we have studied the enhancement effect of inserted fins in cylindical packed bed reactor. Two dimensionnal(radial and circumferential) partial differential eqaetions, concerning heat and masstransfer in CaO packed bad, are solved numerically to describe the characteristics of the reaction of fins inserted reactor and heat transfer. The results obtained by numerical analysis about two dimensional profiles of temperature and conversion in the reactant in the packed bed and exothermic heat amount released from the reactor are follows; -. The insertion of fins in reactor can redue the reaction completion time by half. -. The rate of thermochemical reaction depends of the temperature and concentration and it is also governed by the boundary conditions and heat transfer rate in the particle packed bed.