• Title/Summary/Keyword: 역학적 에너지 보존

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해일에 의한 해양재난 방지와 해양 생태계 보존을 위한 미래 유망기술

  • Kim, Seok-Mun;Im, Jong-Su
    • Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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    • 2013.10a
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    • pp.158-159
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    • 2013
  • 지구온난화는 수십년전부터, 지구 온난화의 진행속도를 줄이기 위해 기후협약 등을, 그 일환으로 이산화탄소의 배출이 없는 신재생에너지. 하지만 이러한 노력에도 불구하고 지구온난화는 가속되고 있으며, 그 영향으로 지구의 온도는 매년 상승하여 전 세계적인 기상이변을 야기시키고 있다. 그 중에서도 최근에 많이 발생하고 있는 폭우 및 태풍으로 인한 해안 지역의 피해가 점차 증가하고 있으며, 해양 암반층에 의한 지진으로 발생하는 2차 피해인 해일(쓰나미)에 의한 피해로 세계 각국이 엄청난 인명과 재산 피해를 입고 있어, 그 피해 방지책 등을 고민하고 있다. 하지만 해일을 막는 것은 쉽지 않은 일이며, 계속해서 인류가 해양으로 진출해야 하는 시점에서 해양 재난을 막고 육지에 고갈된 자원을 대체하여 해양의 자원 등을 손쉽게 이용할 수 있도록 안전장치를 만드는 것은 앞으로 매우 중요한 관심사항이 될 것이 자명하다. 이에 본 논문에서는 크게 세가지 기술에 대해서 논하고자 한다. 첫째, 해일(쓰나미)의 피해를 줄이기 위한 기술들. 해양의 자원 개발에 의한 환경 피해를 막으면서 해양 자원을 효율적으로 이용할 수 있는 기술. 셋째, 친환경적이고 효율적인 해양 방파제에 대한 기술이다.

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GPA를 이용한 가스터빈 엔진의 성능진단에 의한 최적 계측변수 선정에 관한 연구

  • ;Riti Singh
    • Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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    • 1999.04a
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    • pp.10-10
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    • 1999
  • 선형 및 비선형 GPA 기법을 이용한 가스터빈 엔진의 성능예측 및 진단을 연구하고 전형적 산업용 가스터빈 엔진인 TB5000에 적용하여 최적의 계측변수를 정의하였다. 선형 GPA는 가스가 지나가는 구성품의 계측가능한 온도, 압력, 연료유량, 로터 회전수 등과 같은 종속변수와 효율, 유량과 같은 측정불가능한 독립변수의 관계 방정식을 열역학 법칙, 연속방정식, 질량 및 에너지 보존법칙, 구성품 성능곡선 등으로부터 유도하는 것이며 비선형 GPA는 독립변수와 종속변수의 비선형 관계를 충분히 고려하기 위해 선형 GPA를 반복적으로 적용하는 방법이다. 본 연구에서 반복기법은 Newton-Raphson 반복기법을 사용하였다.

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Second order Temporal Finite Element Methods in Linear Elasticity through the Mixed Convolved Action Principle (혼합 합성 변분이론에 근거한 선형탄성시스템의 이차 시간 유한요소해석법)

  • Kim, Jinkyu
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.27 no.3
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    • pp.173-182
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    • 2014
  • The mixed convolved action principle provides a new rigorous weak variational formalism for a broad range of initial boundary value problems in mathematical physics and mechanics in terms of mixed formulation, convolution, and fractional calculus. In this paper, its potential in the development of numerical methods for transient problems in various dynamical systems when adopting temporally second order approximation is investigated. For this, the classical single-degree-of-freedom linear elastic dynamical systems are primarily considered to investigate computational characteristics of the developed algorithms. For the undamped system, all the developed algorithms are symplectic with respect to the time step. For the damped system, they are shown to be accurate with good convergence characteristics.

Numerical Homogenization in Concrete Materials Using Multi-Resolution Analysis (다중해상도해석을 이용한 콘크리트 재료의 수치적 동질화)

  • Rhee In-Kyu;Roh Young-Sook
    • Journal of the Korea Concrete Institute
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    • v.17 no.6 s.90
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    • pp.939-946
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    • 2005
  • The stiffness properties of heterogeneous concrete materials and their degradation were investigated at different-levels of observations with aids of the opportunities and limitations of multi-resolution wavelet analysis. The successive Haw transformations lead to a recursive separation of the stiffness properties and the response into coarse-and fine-scale features. In the limit, this recursive process results in a homogenization parameter which is an average measure of stiffness and strain energy capacity at the coarse scale. The basic concept of multi-resolution analysis is illustrated with one and two-dimensional model problems of a two-phase particulate composite representative of the morphology of concrete materials. The computational studies include the meso-structural features of concrete in the form of a hi-material system of aggregate particles which are immersed in a hardened cement paste taking due to account of the mismatch of the two elastic constituents.

Exact solver of Saint-Venant system with discontinuous geometry (불연속 지형조건에 대한 Saint-Venant 방정식의 정해법)

  • Jung, Jaeyoung;Hwang, Jin Hwan
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2021.06a
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    • pp.256-256
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    • 2021
  • Saint-Venant 방정식은 수평규모가 수심규모보다 큰 천수흐름을 기술하는 수리동역학 모형으로 지난 수십년간 공학적 분야에서 널리 이용되어 왔다. 최근에도 기후변화에 따른 도시 홍수의 위기 증대로 홍수위기관리의 관심이 높아짐에 따라 홍수파(flood wave), 도시침수(urban inundation), 돌발홍수(flash flood) 등의 신속한 예측을 위한 Saint-Venant 방정식의 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 도시와 같은 인공구조물이 즐비한 상황에서 천수흐름을 해석하는 고전적인 수치해법들은 다양한 불연속 지형들의 존재로 인하여 불안정하며 지배방정식의 정해로 수치해가 잘 수렴하지 않는 문제가 있다. 지난 수년간 이를 해결하기 위해 불연속한 지형을 안정적으로 해결할 수 있는 수치기법의 연구가 진행되어 왔으나, 정해로의 수렴성, 정확성에 관하여 연구가 부족한 실정이다. 본 연구는 수치해법의 주요 구조를 구성하는 Saint-Venant 방정식의 불연속한 지형조건에 대한 리만 문제의 정해를 연구하였다. 쌍곡선형 시스템의 특징을 고려하여 요소파들(elementary waves)의 공식을 유도하였는데, 질량과 에너지의 보존법칙에 위배되지 않으며 운동량이송부의 비선형성과 지형의 불연속에 의한 비엄격성을 고려할 수 있는 조건을 제시하였다. 또한, 유도된 요소파들을 바탕으로 L-M & R-M 커브이론(Han et al. 2014)을 사용할 수 있는 조건과 당위성을 증명하였고, 이를 바탕으로 Saint-Venant 방정식의 정해법을 구성하였다. 리만문제의 다양한 초기조건들을 바탕으로 모든 경우의 정해 구조를 조사하였고, 이를 통해 불연속 지형에 대한 Saint-Venant 지배방정식의 정해가 다수해를 갖을 수 있음을 보였으며, 이를 근사할 수 있는 수치기법의 전략을 소개하였다.

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Influencing Factors on Freezing Characteristics of Frost Susceptible Soil Based on Sensitivity Analysis (민감도 분석을 기반으로 한 시료의 동결 특성에 미치는 영향인자 분석)

  • Go, Gyu-Hyun;Lee, Jangguen;Kim, Minseop
    • Journal of the Korean Geotechnical Society
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    • v.36 no.8
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    • pp.49-60
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    • 2020
  • A fully coupled thermo-hydro-mechanical model is established to evaluate frost heave behaviour of saturated frost-susceptible soils. The method is based on mass conservation, energy conservation, and force equilibrium equations, which are fully coupled with each other. These equations consider various physical phenomena during one-dimensional soil freezing such as latent heat of phase change, thermal conductivity changes, pore water migration, and the accompanying mechanical deformation. Using the thermo-hydro-mechanical model, a sensitivity analysis study is conducted to examine the effects of the geotechnical parameters and external conditions on the amount of frost heave and frost heaving rate. According to the results of the sensitivity analysis, initial void ratio significantly affects each objective as an individual parameter, whereas soil particle thermal conductivity and temperature gradient affect frost heave behaviour to a greater degree when applied simultaneously. The factors considered in this study are the main factors affecting the frost heaving amount and rate, which may be used to determine the frostbite sensitivity of a new sample.

Development of Thermal-Hydro Pipe Element for Ground Heat Exchange System (지중 열교환 시스템을 위한 열-수리 파이프 요소의 개발)

  • Shin, Ho-Sung;Lee, Seung-Rae
    • Journal of the Korean Geotechnical Society
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    • v.29 no.8
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    • pp.65-73
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    • 2013
  • Ground-coupled heat pump system has attracted attention as a promising renewable energy technology due to its improving energy efficiency and eco-friendly mechanism for space cooling and heating. Pipes buried in the ground play a role of direct thermal interaction between circulating fluid inside the pipe and surrounding soils in the geothermal exchange system. However, both complexities of turbulent flow coupling thermal-hydraulic phenomena and very long aspect ratio of the pipe make it difficult to model the heat exchange system directly. Energy balance for fluid flow inside the pipe was derived to model thermal-hydraulic phenomena, and one-dimensional pipe element was proposed through Galerkin formation and time integration of the equation. Developed element is combined to pre-developed FEM code for THM phenomena in porous media. Numerical results of Thermal Response Test showed that line-source model overestimates equivalent thermal conductivity of surrounding soils due to thermal interaction between adjacent pipes and finite length of the pipe. Thus, inverse analysis for the TRT simulation was conducted to present optimal transformation matrix with utmost convergence.

Droplet Transport Mechanism on Horizontal Hydrophilic/Hydrophobic Surfaces (친수성/소수성 수평 표면상에서의 액적이송 메커니즘)

  • Myong, Hyon Kook
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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    • v.38 no.6
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    • pp.513-523
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    • 2014
  • A fluid transport technique is a key issue for the development of microfluidic systems. In this study, the movement of a droplet on horizontal hydrophilic/hydrophobic surfaces, which is a new concept to transport droplets without external power sources that was recently proposed by the author, was simulated using an in-house solution code(PowerCFD). This code employs an unstructured cell-centered method based on a conservative pressure-based finite-volume method with interface capturing method(CICSAM) in a volume of fluid(VOF) scheme for phase interface capturing. The droplet transport mechanism is examined through numerical results that include velocity vectors, pressure contours, and total kinetic energy inside and around the droplet.

아트리움 공간에 있어서 화재에 의한 연기 유동에 관한 수치해석적 연구

  • 노재성;유홍선;정연태
    • Proceedings of the Korean Institute of Industrial Safety Conference
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    • 1997.11a
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    • pp.43-48
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    • 1997
  • The smoke filling process for the atrium space containing a fire source is simulated using two types of deterministic fire modus: Zone model and Field model. The zone mode used is the CFAST(version 1.6) mode developed at the Building and Fire Research laboratories, NIST in the USA. The lied model is a self-developed fire field model based on Computational Fluid Dynamics(CFD) theories. This article is focused on finding out the smoke movement and temperature distribution in atrium space which is cubic in shape. A computational procedure for predicting velocity and temperature distribution in fro-induced flow is based on the solution, in finite volume method and non-staggered grid system, of 3-dimensional equations for the conservation of mass, momentum, energy, species and so forth. The fire model i. e. Zone model and Field model predicted similar results for Ire clear height and the smoke layer temperature.

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Numerical simulation of VOC decomposition in an arc plasma reactor (수치해석 기법을 이용한 아크 플라즈마 반응기의 VOCs 분해성능 평가연구)

  • Park, Mi-jeong;Jo, Young-min
    • Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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    • v.17 no.8
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    • pp.1-7
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    • 2016
  • A range of techniques have been being developed to remove the volatile organic compounds from paining processes. High temperature decomposition of harmful VOCs using arc plasma has recently been proposed, and this work analyzed the extreme hot process by computer-aided fluid dynamics prior to the reactor design. Numerical simulations utilized the conservation equations of mass and momentum. The simulation showed that the fluid flowed down along the inner surface of the centrifugal reactor by forming intensive spiral trajectories. Although the high temperature gas generated by plasma influences the bottom of the reactor, no heat transfer in radial direction appeared. The decomposition efficiency of a typical VOCs, toluene, was found to be a maximum of 67% across the reactor, which was similar to the value (approximately 70%) for the lab-scale test.