• Title/Summary/Keyword: 시간 영역 경계요소법

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A Study of Theoretical Method and Application to Laboratory Tests for Three-dimensional Transient Seepage Analysis (삼차원(三次元) 침투류해석(浸透流解析)을 위한 이론적(理論的) 방법(方法)과 실험적용예(實驗適用例)에 관(關)한 고찰(考察))

  • Jin, Byung Ik;Kim, Jae Hong
    • KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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    • v.4 no.2
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    • pp.13-24
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    • 1984
  • The main part of this thesis deals with a three-dimensional transient seepage flow, discussing its fundamental conception into Which the mathematical analysis was introduced based upon the finite element method, propriety of geometrical analysis and flow movement of seepage water. As is commented in the body of the report, the saturated-unsaturated method with respect to the free water surface method is revealed to have the relative merits and demerits. Generally, the unknown sections in the form of free water surface matters in case that tunnels or pores appear. On the other hand, the applicable range is quite large and variable to the methods accordingly. Also, an example as to the seepage analysis in the rock bed section is described. An unfavorable time-consuming problem is inevitale because the complicated and widely multifarious joints and faults are responsible for the intensity of seepage flow.

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Lagrangian Finite Element Analysis of Water Impact Problem (강체-유체 충격문제에 대한 Lagrangian 유한요소 해석)

  • Bum-Sang Yoon
    • Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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    • v.28 no.1
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    • pp.60-68
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    • 1991
  • The updated Lagrangian Finite Element Method is introduced to analyse rigid body-fluid impact problem which is characterized by incompressible Navier-Stokes equations and impact-contact conditions between free surface and rigid body. For the convenience of numerical computation, velocity fields are splinted into vicous and pressure parts, and then the governing equations and boundary conditions are decomposed in accordance with the decomposition. However, Viscous stresses acting an the solid boundaries are neglected on the assumption that very small velocity gradients may occur during extremely small time interval of the impact. Four coded quadrilateral elements are used to discretize the space domain and the fully explicit time-marching algorithm is employed with a reasonably small time step. At the beginning of each time step, contact velocity of the rigid body is computed from the momentum balance between the body and the fluid. The velocity field is then computed to satisfy the discretized equations of motions and incompressibility and contact constraints as well as an exact free surface boundary condition. At the end of each time step, the fluid domain is updated from the velocity field. In the present time stepping numerical analysis, behaviour of the free surface near the body can be observed without any difficulty which is very important in the water impact problem. The applicability of the algorithm is illustrated by a wedge type falling body problem. The numerical solutions for time-varying pressure distributions and impact loadings acting ion the surface are obtained.

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Nonlinear Dynamic Behaviors of Offshore Guyed Towers (해양구조물 Guyed Tower의 비선형 동적거동)

  • Park, Woo-Sun;Pyen, Chong-Kun;Park, Young-Suk
    • Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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    • v.3 no.3
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    • pp.126-136
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    • 1991
  • This study is concerned with the nonlinear dynamic behaviors of guyed towers for wave loadings. In order to analyze the nonlinear responses of guyed towers efficiently, the main tower is modeled as an equivalent stick, the guyline system is idealized as a spring with nonlinear stiffness in the horizontal direction. and the pile foundation system is represented as a linear spring in the rotational direction. The wave forces on the main tower are evaluated by using Morison's equation. In order to consider adequately the nonlinearities of the guying system and drag forces due to fluid viscosity. the analyses are performed in the time domain. The mode superposition method is adopted for solving the nonlinear equation of motion efficiently. which is based on the Newmark integration scheme. Numerical analyses are carried out to investigate the sensitivity of two major design parameters for guyed towers. i.e., the clump weight conditions and the base renditions of the tower.

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Further Improvement of Direct Solution-based FETI Algorithm (직접해법 기반의 FETI 알고리즘의 개선)

  • Kang, Seung-Hoon;Gong, DuHyun;Shin, SangJoon
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.35 no.5
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    • pp.249-257
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    • 2022
  • This paper presents an improved computational framework for the direct-solution-based finite element tearing and interconnecting (FETI) algorithm. The FETI-local algorithm is further improved herein, and localized Lagrange multipliers are used to define the interface among its subdomains. Selective inverse entry computation, using a property of the Boolean matrix, is employed for the computation of the subdomain interface stiffness and load, in which the original FETI-local algorithm requires a full matrix inverse computation of a high computational cost. In the global interface computation step, the original serial computation is replaced by a parallel multi-frontal method. The performance of the improved FETI-local algorithm was evaluated using a numerical example with 64 million degrees of freedom (DOFs). The computational time was reduced by up to 97.8% compared to that of the original algorithm. In addition, further stable and improved scalability was obtained in terms of a speed-up indicator. Furthermore, a performance comparison was conducted to evaluate the differences between the proposed algorithm and commercial software ANSYS using a large-scale computation with 432 million DOFs. Although ANSYS is superior in terms of computational time, the proposed algorithm has an advantage in terms of the speed-up increase per processor increase.

Numerical Analysis of the Electro-discharge Machining Process of a Conductive Anisotropic Composite (전기전도성 이방성 복합재료 방전가공의 수치 해석)

  • Ahn, Young-Cheol;Chun, Kap-Jae
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • v.47 no.1
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    • pp.72-78
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    • 2009
  • For the electro-discharge machining of an electro-conductive anisotropic composite, an unsteady state formulation was established and solved by Galerkin's finite element method. The distribution of temperature on work piece, the shape of the crater and the material removal rate were obtained in terms of the process parameters. The $12{\times}12$ irregular mesh that was chosen as the optimum in the previous analysis was used for computational accuracy and efficiency. A material having the physical properties of alumina/titanium carbide composite was selected and an electricity with power of 51.4 V and current of 7 A was applied, assuming the removal efficiency of 10 % and the thermal anisotropic factors of 2 and 3. As the spark was initiated the workpiece immediately started to melt and the heat affected zone was formed. The moving boundary of the crater was also identified with time. When the radial and axial conductivities were increased separately, the temperature distribution and the shape of the crater were shifted in the radial and axial directions, respectively. The material removal rate was found to be higher when the conductivity was increased in the radial direction rather than in the axial direction.

Parallel Computation on the Three-dimensional Electromagnetic Field by the Graph Partitioning and Multi-frontal Method (그래프 분할 및 다중 프론탈 기법에 의거한 3차원 전자기장의 병렬 해석)

  • Kang, Seung-Hoon;Song, Dong-Hyeon;Choi, JaeWon;Shin, SangJoon
    • Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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    • v.50 no.12
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    • pp.889-898
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    • 2022
  • In this paper, parallel computing method on the three-dimensional electromagnetic field is proposed. The present electromagnetic scattering analysis is conducted based on the time-harmonic vector wave equation and the finite element method. The edge-based element and 2nd -order absorbing boundary condition are used. Parallelization of the elemental numerical integration and the matrix assemblage is accomplished by allocating the partitioned finite element subdomain for each processor. The graph partitioning library, METIS, is employed for the subdomain generation. The large sparse matrix computation is conducted by MUMPS, which is the parallel computing library based on the multi-frontal method. The accuracy of the present program is validated by the comparison against the Mie-series analytical solution and the results by ANSYS HFSS. In addition, the scalability is verified by measuring the speed-up in terms of the number of processors used. The present electromagnetic scattering analysis is performed for a perfect electric conductor sphere, isotropic/anisotropic dielectric sphere, and the missile configuration. The algorithm of the present program will be applied to the finite element and tearing method, aiming for the further extended parallel computing performance.

A View Interpolation Method for Multi-view Video of Large Disparity (변위 범위가 큰 다시점 비디오에 적합한 영상보간법)

  • Lee, Cheon;Oh, Kwan-Jung;Ho, Yo-Sung
    • Proceedings of the Korean Society of Broadcast Engineers Conference
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    • 2006.11a
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    • pp.55-58
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    • 2006
  • 차세대 방송서비스 개발의 일환으로 관심을 모으고 있는 다시점 비디오 부호화(multi-view video coding, MVC) 방식은 인접한 여러 대의 카메라로 동시에 획득한 영상을 효과적으로 압축하는데 그 목적이 있다. 이때, 중간시전 영상을 생성하여 부호화하는 과정의 참조영상으로 이용할 수 있으며, 이를 위해서는 다시점 비디오 특성에 맞는 영상보간 방법이 필요하다. 기존에 제안되었던 영상보간법은 변위의 검색범위를 초기에 설정하여 블록정합을 이용하여 화소 단위로 변위를 측정하기 때문에 카메라 사이의 거리가 크거나 객체의 움직임이 커서 변위의 변동이 심한 영상에서는 안정적인 화질의 영상을 얻기 어렵다. 또한, 고정된 크기의 블록을 이용하여 전체 변위를 측정하므로 객체의 변위차가 큰 영역에서 변위 오류가 많이 발생한다. 본 논문에서는 이와 같은 문제를 해결하여 보다 개선된 화질의 중간시점 영상을 얻기 위한 새로운 영상보간법을 제안한다. 영역분할을 이용한 초기의 변위측정 과정에서, 처음부터 최대 변위의 범위를 설정하는 대신에 블록 단위로 대략적인 변위륵 측정한 후에, 가변 블록을 이용하여 보다 세밀한 변위를 측정한다. 이 방법은 변위차가 큰 객체의 경계 부분에서 보다 정확하게 변위를 측정 할 수 있으므로, 화소 단위로 변위를 측정할 때 이전에 추한 변위 정보를 바탕으로 각 화소별로 검색 범위를 설정한다. 적응적으로 설정된 검색 범위를 이용하여 화소 단위의 변위를 측정하면 보다 개선된 변위를 얻을 수 있다. 추가적으로, 변위측정 과정에서 발생하는 변위의 오류를 최대한 줄이기 위해 각 단계별로 미디언 필터를 이용하여 변위 오류를 수정하였다. 본 논문에서 제안한 방법으로 실험한 결과 기존의 영상보간 방법보다 화질이 약 $1{\sim}4dB$ 정도 개선되었다.필, 투명도 등을 위성원격탐사 자료와 GIS를 이용하여 공간분석을 실시하고, 공간분포도를 작성함으로써 대상해역의 해양환경을 파악하였다. 본 연구결과, 분석된 위성자료가 현장조사에 의한 검증이 이루어지지 않을 경우, 영상자료분석을 통한 표층수온 추출은 대기 중의 수증기와 에어로졸에 의한 계산치의 오차가 반영되기 때문에 실측치 보다 낮게 평가 될 수 있으므로, 반드시 이에 대한 검증이 필요함을 알 수 있었다. 현지관측에 비해 막대한 비용과 시간을 절약할 수 있는 위성영상해석방법을 이용한 방법은 해양수질파악이 가능할 것으로 판단되며, GIS를 이용하여 다양하고 복잡한 자료를 데이터베이스화함으로써 가시화하고, 이를 기초로 공간분석을 실시함으로써 환경요소별 공간분포에 대한 파악을 통해 수치모형실험을 이용한 각종 환경영향의 평가 및 예측을 위한 기초자료로 이용이 가능할 것으로 사료된다.염총량관리 기본계획 시 구축된 모형 매개변수를 바탕으로 분석을 수행하였다. 일차오차분석을 이용하여 수리매개변수와 수질매개변수의 수질항목별 상대적 기여도를 파악해 본 결과, 수리매개변수는 DO, BOD, 유기질소, 유기인 모든 항목에 일정 정도의 상대적 기여도를 가지고 있는 것을 알 수 있었다. 이로부터 수질 모형의 적용 시 수리 매개변수 또한 수질 매개변수의 추정 시와 같이 보다 세심한 주의를 기울여 추정할 필요가 있을 것으로 판단된다.변화와 기흉 발생과의 인과관계를 확인하고 좀 더 구체화하기 위한 연구가 필요할 것이다.게 이루어질 수 있을 것으로 기대된다.는 초과수익률이 상승하지만, 이후로는 감소하므로, 반전거래전략을 활용하는 경우 주식투자기간은 24개월이하의 중단기가 적합함을 발견하였다. 이상의 행태적 측면과 투자성과측면의 실증결과를 통하여 한국주식시장에 있어서 시장수익률을 평균적으로 초과할 수 있는 거래전략은

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An application of Smoothed Particle Hydrodynamics on intake system analysis in a dam (입자법을 이용한 댐 취수 운영의 3차원 해석 적용)

  • Kim, Sunghoon;Cho, Kwangjoon;Park, Chungik;Moon, Sukju;Kim, Jongchan
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2019.05a
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    • pp.92-92
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    • 2019
  • 최근 기존의 격자방식의 해석 방법을 벗어나 해석 영역에 대한 분할을 별도로 고려치 않는 수치기법의 실무적 적용사례가 증가 하고 있으며, 이러한 방식중 SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics) 방식이 근자에 수자원 분야에서도 도입되어 관수로 및 개수로 해석 또는 복합해석 등에 활용된 바 있다. 최초 도입된 무격자방식의 모형들은 주로 복잡한 형상을 지니는 유체기계 등에 활용성이 높았던 바, 큰 규모의 해석 도메인을 가지는 수자원 분야에서의 SPH의 실무적용 평가와 효율성의 확보를 위해서, 본 연구는 국내 댐을 시범 대상으로 하여 SPH 수치해석 툴을 적용하고자 하였다. 분석 대상댐은 국내 P댐으로서 관리수위의 변동은 크지 않으나, 댐 직상류의 만곡이 심하고 다수의 대규모 취수구를 가진 곳으로 상시 발전방류 및 수시 댐 수문방류에 의해 유체의 흐름이 2,3차원의 복잡성을 띄고있기 때문에, 3차원 전산유체역학 Tool의 적용이 적절한 것으로 판단하였다. 해석을 위해 하류경계조건을 댐축과 문비로 설정하였고 상류 1km까지를 해석의 도메인으로 설정하였다. 소요시간을 줄이기 위해 여러 번의 모의를 거쳐 입자의 평균 입경은 0.6m로 제안하고 시격은 1초 미만(평균 0.5초)로 설정하였다. 수문 및 발전방류는 해당댐의 1~2년 빈도 수준에 해당하는 $5,000m^3/s$ 이하의 유량을 기준으로 하여 모의를 수행하였다. 모의의 안정성을 확보한 이후에는 해당 댐지역의 하류영향을 고려한 문비제어를 반영한 다양한 방식의 수문운영 및 취수지점의 순간 수위 영향을 검토하였다. 그 결과로 본 모의에서는 특정한 수문의 운영 조건에서는 댐수위 계측지점과 인근 취수지점 간에도 0.2m 수준의 순간 수위차가 발생할 수 있음을 보였으며, 이는 경우에 따라 취수시설의 일시적 장애요소로 발생할 수 있음을 의미한다. 따라서, 현재의 취수구조물과 문비운영 특성에 따라 발생가능한 취수장애를 줄일 수 있는 운영조건의 탐색을 위해서 수치모의를 추가로 하였으며, 이 때 댐축 상류의 유속분포에 대한 추가 검토도 수행하였다. 다만, 댐에서 방류시 하류조건에 대한 검토는 추후 보강되어야 할 것으로 판단된다.

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