• Title/Summary/Keyword: 시간증분법

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Development of Computational Model for Looped Network Channel (폐합형 수계에 대한 수리학적 계산모형 개발)

  • Koo, Kang Min;Ju, Kyung Soo
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2015.05a
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    • pp.387-387
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    • 2015
  • 최근 기후변화에 따른 국지성 집중호우 및 돌발홍수 증가로 도심지역에 많은 침수 피해가 발생하고 있다. 본 연구는 이러한 내외수에 영향을 받는 도시 중소하천의 침수 저감을 위하여 침수 예측모형에 적용 가능한 수리학적 계산모형을 개발하는 것이다. 일반적으로 자연하천은 수지형 수계가 대부분이며, 도시 우수관로와 관계배수 시스템 등은 폐합형 수계에 포함되어 수지형 계산모형으로는 도시 중소하천의 유출 모의를 할 수 없다. 폐합형 수계의 계산모형은 수지형에 비해 복잡하지만, 적용대상 수계가 폐합형이 아닌 경우에도 합류점의 유입량을 처리하기가 편리하고, 역방향의 월류 흐름이 존재하는 감조하천에서의 월류 흐름 모의가 가능한 장점을 갖고 있어 도시 내배수 시스템은 물론 자연하천에도 적용 할 수 있다. 본 모형은 절점, 수로 및 계산점으로 구성되는데 동력학적 방법인 1차원 Saint-Venant의 연속 방정식과 운동량 방정식에 수치해법을 이용하여 구하고자 하는 시간과 지점의 수위와 유량을 계산할 수 있게 구성하였다. 수치해법으로는 가장 보편적으로 사용되는 유한차분법 중 안정성과 정확성이 우수한 것으로 평가된 Preissmann의 4점 음해법으로 차분방정식에 Newton-Raphson 방법을 사용하여 유량과 수위 보정치에 Double Sweep 알고리즘을 적용하였다. 유한차분법은 안정성 문제를 수반할 수 있기에 시간 증분이 작을수록 Courant 조건을 만족할 수 있다. 모형 비교 검증을 위하여 동력학적 방법을 적용한 대표적인 폐합형 수계모형인 EPA SWMM을 지원하는 CHI사의 PC-SWMM 프로그램을 이용하여 가상의 폐합 수계를 구축하였다. 일반적으로 상류지점의 경계조건은 하류로 추적될 입력 자료로써, 상류지점과 합류지점은 유입되는 유량값을 그리고 하류지점은 유출되는 수위값을 경계조건으로 입력하였다. 운동량방정식의 에너지 경사와 마찰경사 항에 포함된 조도계수는 변화량에 중요한 물리적 요소이지만, 고정 상수값인 0.03을 적용하여 검증에 용의하도록 하였다. 구축된 모형과 PC-SWWM을 통해 산출된 계산점별 수위와 유량에 RMS 오차를 비교한 결과 만족할만한 결과를 얻을 수 있었다. 따라서 향후 내외수를 연계에 침수예측모형에 적용 가능할 것으로 사료된다.

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Two Dimensional Explicit ID(Isotropic-Dispersion)-FDTD Scheme for Lossy Media (손실 매질에 대한 2차원 등방 시간 영역 유한 차분법)

  • Koh, Il-Suek;Kim, Hyun;Yook, Jong-Gwan
    • The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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    • v.18 no.6 s.121
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    • pp.664-673
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    • 2007
  • In this paper, the ID-FDTD scheme, proposed in Reference [1] and [2], is modified and completely analyzed. The modifications are composed of three parts: rigorous stability analysis, dispersion relation for linear lossy media, and new scaling factors for permittivity, permeability, and conductivity. As a result, it is shown that the proposed scheme has lower dispersion error in spite of larger time step than the conventional standard scheme of Reference [3]. To validate the scheme, there are presented two scattering examples, which show excellent results.

Time-domain Finite Element Formulation for Linear Viscoelastic Analysis Based on a Hereditary Type Constitutive Law (유전적분형 물성방정식에 근거한 선형 점탄성문제의 시간영역 유한요소해석)

  • 심우진;이호섭
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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    • v.16 no.8
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    • pp.1429-1437
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    • 1992
  • A new finite element formulation based on the relaxation type hereditary integral is presented for a time-domain analysis of isotropic, linear viscoelastic problems. The semi-discrete variational approximation and elastic-viscoelastic correspondence principle are used in the theoretical development of the proposed method. In a time-stepping procedure of final, linear algebraic system equations, only a small additional computation for past history is required since the equivalent stiffness matrix is constant. The viscoelasticity matrices are derived and the stress computation algorithm is given in matrix form. The effect of time increment and Gauss point numbers on the numerical accuracy is examined. Two dimensional numerical examples of plane strain and plane stress are solved and compared with the analytical solutions to demonstrate the versatility and accuracy of the present method.

Change of Pulmonary Artery Hemodynamics and Pulmonary Vascular Resistance in Experimental Pulmonary Embolism (실험적 급성 폐색전증에서 폐동맥혈역학 및 폐혈관저항의 변화)

  • Chung, Hee-Soon;Lee, Jae-Ho;Kim, Cheol-Ho
    • Tuberculosis and Respiratory Diseases
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    • v.42 no.6
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    • pp.913-922
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    • 1995
  • Background: When we define the pressure of pulmonary vasculature in which a recruitment of blood flow occurs as $P_I$ and the proportion of change in pulmonary artery to that in cardiac output as IR and then we compare PI and IR with pulmonary vascular resistance, we would find some problems in pulmonary vascular resistance. In other words, it is the theory that, IR should be increased mainly in pulmonary embolism in which decreases the cross sectional area of pulmonary vasculature. But there are many contradictory reports resulted from various researches and the fact is known widely that any difference exists between PVR and PI, IR. For this reason, the purpose of this study is to observe how PI and IR change at the time of the outbreak and during treatment of the pulmonary embolism, and to find out the meaning of these new indicators and the difference from the pulmonary vascular resistance used generally when we subdivide the pulmonary vascular resistance into PI and IR. Method: After making AV fistula in experimental dog, we controlled cardiac output at the intervals of 15 minute in case of three kinds(all AV fistula are obstructed, only one of fistula is open and all of fistula is open), and after evoking massive pulmonary embolism with radioactive autologous blood clots, we measured the mean pulmonary artery pressure, and calculated PI and IR. We observed the pattern of change in PI and IR, without giving the control group any specific treatment and with injecting intravenously rtPA in the Group 1 and Group 2 at the dose of 1mg per kg, for 15 minutes fot the former and 3 hours for the latter. Result: 1) Pulmonary vascular resistance showed a change similar to that of pulmonary artery pressure and in all three group, PVR increased significantly, but group 1 and group 2 showed tendency that PVR keeps on decreasing after treatment, and the rate of decrease in group 1 is more rapid than group 2 significantly. 2) Both intersection(PI) and degree(IR) are proved statistically significant, in view of the straight line relationship between cardiac output and pulmonary artery pressure, calculated by minimal regression method. 3) PI changed similarly to pulmonary vascular resistance, while in the IR which is theoretically more similar to PVR, there was no significant difference or change after rtPA infusion. Conclusion: In the pulmonary embolism, Both change in IR which means real resistance of pulmonary vasculature and PI which was developed due to secondary vasoconstriction by pulmonary embolism are reflected same time.

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A Study on the Consolidation Settlement Due to the Vertical Drain Method by the Implicit Finite Difference Scheme (음적차분해석법을 이용한 연직배수 공법에 의한 압밀침하에 관한 연구)

  • Park, Sung Zae;Jung, Du Hwoe;Jeong, Gyeong Hwan;Lee, Kyeong Joon
    • KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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    • v.14 no.5
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    • pp.1243-1251
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    • 1994
  • The implicit finite difference program was developed to evaluate the relationship between time and consolidation ratio within the zone of vertical drain effective radius. In the evaluation, the excess pore water pressure was considered to dissipate in two directions, namely, vertical and radial flow direction. To calculate subsoil stress increments in the soil due to multi-step embanking, the foundation soil was assumed to be an isotropic and homogeneous elastic medium and the initial excess pore water pressure was estimated by using Skempton's parameters whose condition is plane strain and elastic phase of pore pressure response within the soft ground. Regarding to the settlement estimation, immediate and primary consolidation settlements were calculated. The secondary or delayed consolidation settlement was not considered. Numerically calculated excess pore water pressure and settlements were similar to the measured data in situ. Thus, this method can be used to predict the time-consolidation ratio of each layer treated by vertical drain method.

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Ultimate Strength Analysis of Space Steel Frames Considering Spread of Plasticity (점진적 소성화를 고려한 공간 강뼈대구조의 극한강도해석)

  • Kim, Sung Bo;Han, Jae Young;Park, Soon Cheol;Kim, Moon Young
    • Journal of Korean Society of Steel Construction
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    • v.15 no.3
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    • pp.299-311
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    • 2003
  • This paper presents a finite element procedure to estimate the ultimate strength of space frames considering spread of plasticity. The improved displacement field is introduced based on the inclusion of second-order terms of finite rotations. All the non-linear terms due to bending moment, torsional moment, and axial force are precisely considered. The concept of plastic hinges is introduced and the incremental load/displacement method is applied for elasto-plastic analyses. The initial yield surface is defined based on the residual stress, and the full plastification surface is considered under the combined action of axial forces, bending and torsional moments. The elasto-plastic stiffness matrices are derived using the flow rule and the normality condition of the limit function. Finite element solutions for the ultimate strength of space frames are compared with available solutions and experimental results.

Development of Stochastic Seismic Performance Evaluation Method for Structural Performance Point Based on Capacity Spectrum Method (역량스펙트럼법을 통한 구조물 성능점의 확률적 기반 내진성능평가기법 개발)

  • Choi, Insub;Jang, Jisang;Kim, JunHee
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.30 no.6
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    • pp.523-530
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    • 2017
  • In this study, a method of probabilistic evaluation of the performance point of the structure obtained by capacity spectrum method (CSM) is presented. The performance point of the 4-story and 1-bay steel structure was determined by using CSM according to ATC-40. In order to analyze whether the demand spectrums exceed the performance limit of the structure, the limit displacements are derived for the performance limit of the structure defined from the plastic deformation angle of the structural member. In addition, by selecting a total of 30 artificial seismic wave having the response spectrum similar to the design response spectrum, the fragility curves were derived by examining whether the response spectrum obtained from the artificial seismic wave were exceeded each performance limit according to the spectral acceleration. The maximum likelihood method was used to derive the fragility curve using observed excess probabilities. It has been confirmed that there exists a probability that the response acceleration value of the design response spectrum corresponding to each performance limit exceeds the performance limit. This method has a merit that the stochastic evaluation can be performed considering the uncertainty of the seismic waves with respect to the performance point of the structure, and the analysis time can be shortened because the incremental dynamic analysis (IDA) is not necessary.

Prediction of Unsteady Turbulent Flow over a Square Cylinder using Two-Equation Turbulence Models (2-방정식 난류모델을 이용한 정사각주 주위 비정상 난류 유동의 예측)

  • Lee Sangsan
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 1995.10a
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    • pp.31-36
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    • 1995
  • 비유선형의 물체 주위의 유동은 정체유동, 경계층 박리 및 주기적 와열 생성 등의 복잡한 유동현상이 공존한다. 본 연구에서는 비교적 단순한 형상인 정사각주 주위의 비정상 난류 유동을 2-방정식 와점성 난류모델인 표준 $k-{\varepsilon}$ 모델과 RNG $k-{\varepsilon}$ 모델을 이용하여 예측할 수 있는지를 검증하였다. 정교하게 수행된 최근의 실험과 대와류모사(LES)의 결과를 검증을 위한 비교의 자료로 삼았다. 적절한 난류모델의 선정과 더불어 시간 정확도, 공간 정확도 및 대류항 처리법 등이 해석결과에 미치는 영향도 살펴보았다. 기존의 표준 $k-{\varepsilon}$모델은 정체점 부근에서 난류 운동에너지를 과도하게 생성하는 근본적인 문제점 때문에 실험 및 LES의 결과를 제대로 예측할 수 없었다. 난류운동에너지의 초과 예측에 따른 운동량의 과도한 혼합으로 인해, 항력계수 및 양력계수의 비정상성 뿐 아니라 평균 항력계수도 부정확하게 예측하였다. RNG $k-{\varepsilon}$ 모델을 사용한 경우에는 정체점 주위 유동현상의 예측이 상당히 향상되어 항력계수 및 양력계수의 평균치, 진폭 및 비정상성의 주기 등을 정확하게 예측하는 것이 가능하였다. 그러나 이 경우에도 예측의 정확도가 시간 증분과 격자의 크기 및 대류항 처리법등에 영향을 받으며, 특별히 대류항 처리법에 상당히 민감하게 변하는 것을 알 수 있었다. 향상된 유동예측은 RNG $k-{\varepsilon}$ 모델의 난류에너지 소산율 방정식의 개선된 항이 과도하게 생성된 난류에너지를 정체점 부근에서 제거하기 때문에 가능하다는 것을 알 수 있었다.의 20세 이하 골절 및 탈구가$30.3\%까지 감소하게되어 년도가 증가함에 따라 청장년 층에 비하여 소아골절 및 탈구가 전체적으로 감소하는 경향을 보였다. 스키골절의 부위별 발생빈도는 1990년 이전까지 하지골절 및 탈구가 많았으나 이후 점차 상지의 골절 탈구가 증가하였다 하지에서 가장 많은 골절은 경골 골절이었으며, 경골골절은 회전력에 의한 나선형골절이 $76.5\%로 가장 많았고 년도에 따른 변화는 보이지 않았다. 스키손상의 발생빈도는 초기에 비하여 점차 감소하는 경향을 보였으며, 손상의 특성도 부위별, 연령별로 다양한 변화를 나타내었다.해가능성을 가진 균이 상당수 검출되므로 원료의 수송, 김치의 제조 및 유통과정에서 병원균에 대한 오염방지에 유의하여야 할 것이다. 확인할 수 있었다. 이상의 결과에 의하면 고농도의 유기물이 함유된 음식물쓰레기는 Hybrid Anaerobic Reactor (HAR)를 이용하여 HRT 30일 정도에서 충분히 직접 혐기성처리가 가능하며, 이때 발생된 $CH_{4}$를 회수하여 이용하면 대체에너지원으로 활용 가치가 높은 것으로 판단된다./207), $99.2\%$(238/240), $98.5\%$(133/135) 및 $100\%$ (313)였다. 각각 두 개의 요골동맥과 우내흉동맥에서 부분협착이나 경쟁혈류가 관찰되었다. 결론: 동맥 도관만을 이용한 Off pump CABG를 시행하여 감염의 위험성을 증가시키지 않으면서 영구적인 신경학적 합병증을 일으키지 않았고 좋은 혈관 개존율을 보여주었다. 따라서 동맥 도관을 이용한 Off pump CABG는 관상동맥의 협착의 정도에 따라 효율적으로 시행

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고투수성 점토질 자갈층에서 수리전도도와 종분산지수의 규모종속효과

  • Gang, Dong-Hwan;Kim, Tae-Yeong;Kim, Seong-Su;Yu, Hun-Seon;Gwon, Byeong-Hyeok
    • Proceedings of the Korean Environmental Sciences Society Conference
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    • 2008.11a
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    • pp.428-432
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    • 2008
  • 대수층의 저유량이 풍부한 강변여과수 개발 예정지역의 충적충(지표면하 25$\sim$35 m 구간)에서 수리전도도와 증분산지수의 규모종속효과를 규명하기 위해 양수시험과 수렴흐름 추적자시험이 수행되었다. 양수시험과 추적자시험의 규모는 2 m 와 5 m 이었으며 양수시험은 5개 공, 추적자시험은 3개 공을 이용하여 수행되었다. 양수시험은 일정한 양수율(2,500 m$^3$/day)로 수행되었으며, 양수 시작 후 경과시간에 따른 수위변화 자료를 AQTESOLV 3.5 프로그램에 입력하여 해석하였다. 시험대수층의 수리전도도는 양수정에서 1.745$\times$10$^{-3}$ m/sec, 양수정에서 이격거리가 2 m 구간에서는 2.161$\times$10$^{-3}$ m/sec와 2.270$\times$10$^{-3}$ m/sec 이었으며, 이격거리가 5 m 구간에서는 2.452$\times$10$^{-3}$ m/sec와 2.591$\times$10$^{-3}$ m/sec로 산정되었다. 그리고, 양수정에서 회복시험 시 Theis(Recovery) 방법에 의해 해석된 수리전도도는 1.603$\times$10$^{-3}$ m/sec이었다. 양수정에서 관측정의 이격거리(d)에 따른 수리전도도(K) 증가함수는 log K = 0.0693logd-2.071와 log K = 0.08171og d-2.655로 추정되었으며, 결정계수는 각각 0.965와 0.979로서 매우 높게 나타났다. 따라서 양수정에서의 이격거리가 멀수록 수리전도도가 증가하는 규모종속을 확인하였으며, 또한 시험대수층의 수리전도도가 방사상으로 유사하게 분포하고 있음을 알 수 있었다. 수렴흐름 추적자시험의 양수율은 2,500 m$^3$/day 이었으며, 2개의 주입정에 염소이온 5 kg을 순간 주입하였다. 염소이온의 농도이력곡선을 작성하여 초기도달시간과 최고농도의 차이를 분석하였으며, 누적질량회수곡선을 통해 양수 후 경과시간에 따른 염소이온의 질량회수율을 분석하였다. 그리고, 염소이온농도 대 누적질량회수율의 이력그래프를 작성하여 누적질량회수율에 따른 염소이온농도의 증가와 감소 변화를 분석하였다. 또한, 염소이온농도의 증가/감소 구간에 대한 선형회귀분석을 수행하여 농도 증가율과 감소율의 변화를 파악하였다. 양수정에서 관측된 경과시간별 염소이온농도 자료를 CATTI 코드의 "Converging Radial Flow With Instantaneous Injection" 해석법에 적용하여 종분산지수를 추정하였다. 양수정에서 이격거리가 2 m인 경우의 종분산지수는 0.4152 m, 이격거리가 5 m인 경우의 종분산지수는 3.2665 m 이었다. 따라서 양수정에서 이격거리가 멀수록 종분산지수가 증가하는 규모종속효과를 확인하였으며, 또한 이격거리에 대한 종분산지수의 비는 각각 0.21과 0.65 정도로서 증가하였다.

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A Non-consecutive Cloth Draping Simulation Algorithm using Conjugate Harmonic Functions (켤레조화함수를 이용한 비순차적 의류 주름 모사 알고리즘)

  • Kang Moon Koo
    • Journal of KIISE:Software and Applications
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    • v.32 no.3
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    • pp.181-191
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    • 2005
  • This article describes a simplified mathematical model and the relevant numerical algorithm to simulate the draped cloth on virtual human body. The proposed algorithm incorporates an elliptical, or non-consecutive, method to simulate the cloth wrinkles on moving bodies without resorting to the result of the past time-steps of drape simulation. A global-local analysis technique was employed to decompose the drape of cloths into the global deformation and the local wrinkles that will be superposed linearly The global deformation is determined directly by the rotation and the translation of body parts to generate a wrinkle-free yet globally deformed shape of cloth. The local wrinkles are calculated by solving simple elliptical equations based on the orthogonality between conjugate harmonic functions representing the wrinkle amplitude and the direction of wrinkles. The proposed method requires no interpolative time frames even for discontinuous body postures. Standing away from the incremental approach of time integration in conventional methods, the proposed method yields a remarkable reduction of CPU time and an enhanced stability. Also, the transient motion of cloth could be achieved by interpolating between the deformations corresponding to each static posture.