• 한국항해항만학회지
• /
• 제29권10호
• /
• pp.853-858
• /
• 2005

최근의 해안, 해양공학 분야에서는 구조물이 있는 영역의 파동을 계산하기 위해 Navier-Stokes 방정식을 기초로 한 많은 기법들이 개발되고 발전되어 왔다. 이들 중 파랑의 쇄파현상 등의 복잡한 파동현상을 재현하기 위한 수치해석 기법으로 Volume Of Fluid method (보프법)에 근거를 둔 수치해석 기법이 자주 사용되어지고 있다. 그러나 보프법은 일반적으로 방대한 계산시간과 기억용량이 요구되는 단점을 가지고 있어, 적어도 100주기 이상의 계산시간을 통한 해석이어야만 만족할 만한 결과가 나타나는 불규칙파랑의 경우, 보프법의 단독 적용으로는 현실적으로 어려워진다. 한편, 경계요소법(BEM)의 경우는 파랑을 신속하고, 정확하게 계산할 수 있으나, 비선형 현상을 재현할 수 없는 단점이 있다. 본 연구는 불규칙 파랑을 대상으로 하고, 구조물이 있는 경우의 파동현상도 계산이 가능한 수치 해석 기법의 개발을 목표로 하고 있다. 이를 위해, 두 기법의 장점을 살려 쇄파현상 등으로 인해 비선형 현상의 재현이 요구되는 영역에서는 보프법을 사용하여 계산하고, 비선형성을 무시할 수 있어 포텐셜이론이 적용 가능한 구간에서는 BEM을 사용하여 계산을 하도록 두 기법을 연결한 BEM-VOF model을 개발하였다. 개발된 수치모델의 검증은 5차 스톡스파의 파랑전파 및 불규칙파랑의 전파를 통해 수행하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
• /
• 한국항해항만학회 2005년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.153-159
• /
• 2005

최근의 해안, 해양공학의 수치해석 기술은 구조물이 있는 영역에서의 파동을 계산하기 위해 Navier-Stokes방정식을 기초로 한 많은 수법들이 개발되고 발전되어 왔다. 이들 중, 파랑의 쇄파현상등의 복잡한 파동현상을 재현할 목적의 수치해석 기법으로 Volume Of Fluid method (보프법)에 근거를 둔 수치해석 기법이 자주 사용되어지고 있다. 그러나 보프법은 일반적으로 방대한 계산시간과 기억용량이 필요로 하다는 단점을 가지고 있어, 보프법의 단독 수법으로는 적어도 100주기 이상의 계산시간을 통한 해석이어야만 만족할 만한 결과가 나타나는 불규칙파랑에 대한 해석이 현실적으로 어렵다는 단점이 있다. 한편, 완전유체로 가정할 경우, 경계요소법(BEM)으로 파랑을 신속하고, 정확하게 개산할 수 있으나, 비선형 현상을 재현할 수 없는 단점이 있다. 본 연구는 불규칙파랑을 대상으로 하고, 구조물이 있는 경우의 파동현상도 계산이 가능한 수치 해석 기법의 개발을 목표로 하고 있다. 이를 위해, 두 수법의 장점을 살려 쇄파현상등이 있어 비선형 현상의 재현이 요구되는 영역에서는 보프법을 사용하여 계산하고, 비선형성을 무시할 수 있어 포텐샬 이론이 적용 가능한 구간에서는 BEM을 사용하여 계산을 하도록 두 수법을 연결한 BEM-VOF model을 개발하였다. 개발된 수치모델의 검증으로는 5차 스톡스파의 파랑전파 및 불규칙파랑의 전파를 통해 수행하였다.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제14권3호
• /
• pp.11-22
• /
• 2010

이 논문에서는 댐-호소계의 선형 및 비선형 지진응답 해석을 시간영역에서 엄밀히 수행할 수 있는 해석법을 제시하였다. 댐-호소계는 (1) 선형 또는 비선형으로 거동하는 댐체와 (2) 깊이가 균일하다고 가정한 호소 원역 및 (3) 댐체와 호소 원역 사이 불규칙한 형상의 근역의 세가지 부구조물로 구성된 연계 시스템으로 정식화되었다. 댐체는 선형 또는 비선형 유한 요소로 모델링되고, 호소 원역은 무한 영역으로의 에너지 방사를 엄밀하게 표현할 수 있도록 주파수영역에서 개발된 변위기반 전달경계를 시간영역에서의 포갬적분으로 변환하여 시간증분법과 결합이 용이하게 하였다. 호소 근역을 댐체와 호소 원역이라는 두 개의 부구조물 사이에 저장된 압축성 유체로 모델링하였다. 이 논문에서는 세 개의 부구조물로 구성되는 댐-호소계에 대해 비선형 시간영역 해석을 용이하게 하는 시간증분법을 유도하여 제시하였고 개발된 해석법을 다양한 형상의 댐-호소계의 지진응답 해석에 적용하여 그 정확성을 검증하였다. 이에 추가하여 제시한 기법을 콘크리트 댐의 비선형 지진응답 해석에 적용하여 손상 정도와 부위를 해석 결과로서 보여주었으며 동시에 제시한 기법이 내진성능 평가 등 실무에 바로 활용될 수 있음을 입증하였다.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제38권4호
• /
• pp.39-47
• /
• 2001

본 논문에서는 매트형 거대 부유식 구조물의 동적 응답을 모드중첩법을 이용하여 시간영역에서 해석하였다. 동유체력의 시간기억함수는 고차경계요소법으로 계산한 동유체감쇠력을 푸리에변환하여 구하였으며, 구조물의 동적 응답은 해석적으로 유도한 고유 모드를 시간적분하여 산정하였다. 해석법을 검증하기 위하여 집중하중이 순간적으로 제거되는 경우, 집중하중이 충격적으로 가해지는 경우, 그리고 집중하중이 등속으로 일정거리를 움직인 경우 등 3가지에 대하여 계산을 수행하였다. 이렇게 얻은 수치결과는 3가지 경우 모두 모형에 대한 실험치와 잘 일치하였다.

• 한국해양공학회지
• /
• 제20권6호
• /
• pp.67-74
• /
• 2006

A high-order spectral/boundary-element method is newly adapted as an efficient numerical tool. This method is one of the most efficient numerical methods by which the nonlinear gravity waves can be simulated and hydrodynamic forces also can be calculated in time-domain. In this method, the velocity potential is expressed as the sum of surface potential and body potential. Then, surface potential is solved by using the high-order spectral method and body potential is solved by using the high-order boundary element method. By the combination of these two methods, the wave-making problems by a submerged sphere oscillating with large amplitude under the free~surface are solved in time-domain. Through the example calculations, nonlinear effects on free-surface profiles and hydrodynamic forces are shown and discussed.

• 동력기계공학회지
• /
• 제14권6호
• /
• pp.75-82
• /
• 2010

In this study, the topics for free-surface wave simulation, nonlinear hydrodynamic force, and the critical resonance frequency of so-called ${\tau}=U{\omega}/g$=1/4 are discussed. A high-order spectral/boundary element method is newly adapted as an efficient numerical tool. This method is one of the most efficient numerical methods by which the nonlinear gravity waves can be simulated and hydrodynamic forces also can be calculated in time domain. In this method, the velocity potential is expressed as the sum of surface potential and body potential. Then, surface potential is solved by using the high-order spectral method and body potential is solved by using the high-order boundary element method. By the combination of these two methods, the wave-making problems by a submerged sphere oscillating with forward speed under the free-surface are solved in time domain.

• 전산구조공학
• /
• 제10권2호
• /
• pp.149-160
• /
• 1997

본 연구에서는 경계부 및 연결부를 지닌 기계 구조물의 유한요소모델 수립시 상대적으로 불확실성이 많은 경계부 및 연결부를 정확히 모델링하여 전체 구조계에 대한 해석적 모델의 신뢰도를 제고하는데 그 목적을 두고, 현장에서 간단히 측정할 수 있는 측정 데이터와 축약된 형태의 유한요소모델을 이용하는 S.I.기법을 제시하였다. 제시된 방법은 연결부를 제외한 연속체를 유한요소법으로 모델링하고 연결부의 동적 계수를 변수 상태로 하여 시간 영역에서의 비선형 상태 방정식을 구성하였으며 계수 규명 문제를 비선형 상태 방정식의 상태 추정 문제로 변환하여 해결하였다. 두 가지 예제에 대한 수치 해석을 통하여 제시된 기법의 타당성을 검증하였다.

• 지질공학
• /
• 제19권2호
• /
• pp.205-215
• /
• 2009

지표하 다공성매체에서 비정상상태의 유동을 해석하기 위한 종래의 수치적 모형들은 초기 건조한 토양으로의 강우로 인한 침투와 같은 한계적인 유입경계조건인 경우에 국지적 유동영역으로 인해 수치적 진동 및 불안정성을 초래한다. 이러한 경우 주로 공간적으로 세분된 격자와 작은 계산시간 간격을 요구하는데 이는 계산의 효율성을 떨어뜨린다. 따라서 본 연구에서는 유입 경계조건을 포함하는 비정상 상태의 지표하 유동해석을 위해 입자추적 알고리즘을 적용하여 불연속영역에서의 수치적 불안정성을 제거하고자 하였다. 즉, 수치적 안정성이 개선된 혼합 LE 유한요소기법을 제시하였다. 제시된 모형의 수치적 검증을 위해 비정상 균일 유동장과 불균일 유동장의 가상예제에 적용한 결과 해석해와 유사한 결과를 얻을 수 있었고 이를 토대로 함양 및 양수에 대한 3차원 가상유역 모의에 적용되었다. 본 연구에서 제시한 입자추적 알고리즘은 포화 및 불포화 다공성 매체의 유동을 보다 실질적으로 모의할 수 있으며 계산의 정확성 및 안정성에 크게 기여할 것으로 판단되었다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제31권6호
• /
• pp.36-44
• /
• 2003

본 논문에서는 선회모드와 구조모드를 가지는 복합좌표계 시스템의 선회동역학을 시간유한요소법을 이용하여 전개할 때에 발생하는 수치적 문제점을 극복할 수 있는 해석적 해법을 제안하였다. 시간유한요소법을 이용한 복합좌표계 시스템의 동역학은 선회모드와 구조모드가 서로 연성된 두 개의 행렬미분방정식으로 전개될 수 있음을 보였다. 공간전파관계식을 시간영역 모드좌표계로 변환하고, 각 시간모드에 대한 해석적 공간전파관계식을 유도하였다. 경계조건의 적용을 통해 선회각에 대한 해석적 관계식을 구하였으며, 이를 이용함으로써 각 모드에 대한 공간 특성치를 구하였다. 수치 예제를 통하여 기존의 상태천이행렬을 이용한 해법과 비교함으로써 제안된 해석적 해법을 타당성을 검증하였다.

• 한국지진공학회논문집
• /
• 제9권2호통권42호
• /
• pp.47-58
• /
• 2005

이산폰툰형 부유식교량의 시간영역 지진응답해석을 지진파의 공간분포를 고려하여 수행하였다. 지반운동의 공간변화는 파의 통과 영향, 엇결성 뎡향 및 국부지반 영향을 반영하는 결맞음 함수 모델로 고려하였다. 부유식 교량의 상부구조는 공간뼈대요소와 탄성현수케이블요소를 이용하여 모델링 하였고, FHWA 가이드라인의 스프링 모델을 사용하여 교대의 지반 구조물 상호작용에 대한 영향을 고려하엿으며, 경계요소법으로 산정한 폰툰 동수력계수의 주파수 의종성을 고려하기 위해서 시간지연함수를 사용하였다. 지반운동의 공간변화를 고려한 다중지점 지진입력을 교량의 양단에 도입하였고 응답의 시간이력을 동시 가진 시와 비교하였다. 장주기의 동적특성을 갖는 이산폰툰형 부유식 교량의 지진응답 해석에서 지반운동의 공간분포를 고려할 경우에 주몰할만한 응답의 증폭이 나타날 수 있음을 확인하였다.