하천의 2차원 흐름 및 하상변동, 오염확산 해석을 위한 유체의 수치해석법에는 유한요소법, 유한차분법, 유한차분법의 변형인 유한체적법, 경계적분법 등이 있으며, 국내의 경우 비구조적 요소망(unstructured mesh)을 이용하여 복잡한 형상을 표현하기가 상대적으로 용이한 유한요소법이 널리 사용되고 있다. 하천을 유한 요소화 하는 전처리 과정은 전체 해석 과정을 자동화 하는데 있어 필수적인 요소이며, 주로 삼각 요소망 또는 사각 요소망을 이용하여 해석을 수행하게 된다. 삼각 요소망의 경우 상대적으로 자동화하기 쉬운 반면 사각 요소망의 생성은 절점 생성 자체가 삼각 요소망 보다 더 많은 기하학적 제한 요소를 가지고 있기 때문에 상대적으로 완성도 높은 알고리즘을 구현하기가 어렵다 할 수 있다. 이에 따라 본 연구에서는 2차원 상에서 사각 요소망(quadrilateral elements)을 생성할 수 있는 Paving method를 중심으로 한 요소망 생성 알고리즘에 대해 고찰하고, 국내 최초의 범용 수치해석 모형인 RAMS(River Analysis and Modeling System)에 적용하였다. Paving method는 1990년에 Blacker and Stephenson에 의해 제안되었으며, Sandia National Laboratories에 의해 완성되었다. Paving Method는 advancing front style의 요소망을 생성하게 되고, 바깥쪽에서 안쪽으로 element layer를 생성하면서 채워나간다. 본 연구에서는 기존의 요소망 생성 프로세스에서 element 삽입 전의 검증 기능을 강화한 새로운 버전의 paving method를 적용하엿다.
본 논문에서는 RE엔진에 적용하기 위한 냉각수 코어를 CFD 기술을 활용하여 개발하였다. 개선 모델은 배기밸브 주위와 사이의 온도를 저감하기 위한 냉각수 우회부를 추가하였다. 2번 실린더 블록 주위와 배기밸브 사이의 유량이 증가하였기 때문에, 베이스 모델대비 개선 모델의 유량 정체가 개선되었다. 결과적으로, 배기밸브 주위에서의 열전달이 향상되고, 전 유량 구간에서 기존 모델 대비 약 5%의 압력 강하량 저감 효과를 보이는 개선 모델을 얻을 수 있었다. 압력 강하량의 저감은 상응하는 냉각수 펌프의 부하를 저감하고 연비에 긍정적 영향을 미칠 것으로 판단된다.
This paper presents vibration analyses of hard disk drive (HDD) spindle systems based on the finite element method. The systems under investigation have a cantilevered shaft rotating on hydrodynamic bearings. In particular, the influence of stator's flexibility on major modes has been taken into account in dual ways lumped and distributed-parameter model approfches. Even the latter employs relatively macroscopic elements instead of extremely fine ones Popular in commercial codes. In order to prove the effectiveness of such formulated models, two types of HDD prototypes featuring different hub and stator structures are selected as examples. Compared to the first, the second type has a reinforced stator that would raise the natural frequency of the hub's translational (or sideway) mode. Both free and forced vibration characteristics are computed, and subsequently compared with the experimental data. It is our conclusion that Particularly the Proposed distributed model method is an efficient design tool for state-of-the-art HDD spindle systems.
토석류(Debris flow)는 산지사면이나 계곡 등에서 진흙과 돌덩어리 등을 포함하는 토석 그 자체 또는 토석과 물의 일체가 유체의 상으로 흘러내리는 흐름을 말하는 것으로 발생을 예측하기가 곤란하며, 하류에 도로가 존재하거나 인근에 민가가 있을 시 막대한 피해를 가져오는 자연현상이다. 또한 산지계곡에서 발생하는 토석류는 발생장소와 시기가 서로 떨어져 있어 연구를 진행하는데 어려움이 있다. 국내에서는 토석류피해의 저감을 위한 방법으로 주로 토석류 대책 사방댐의 설치를 선택하고 있다. 하지만 사방댐의 설치위치는 현재까지 모호한 결정기준에 의지하고 있어 이에 대한 개선이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 3차원 정밀좌표를 손쉽게 취득할 수 있는 삼차원 광대역 레이저 스캐너를 이용하여 토석류 발생 가능성이 높은 지역의 지형자료를 취득하고 토석류를 해석할 수 있는 1차원 수치모형을 이용하여 토석류 유출량을 예측하였다. 또한 사방댐의 설치위치결정에 대한 참고자료로 활용하기 위해 사방댐의 토석류피해 저감효과를 설치위치에 따라 분석하였다. 모형의 적용결과 토석류 발생 저감을 위해 설치한 사방시설의 위치에 따른 토석류 저감효과를 비교 확인할 수 있었다.
자동차, 선박, 기계부품 등의 분야에서 고성능 컴퓨터를 활용한 공학 시뮬레이션 기술은 이미 널리 활용되고 있으며, 바이오, 나노뿐 아니라 금융 분야까지 확대되고 있는 추세이다. 공학 시뮬레이션을 수행하기 위해서는 CFD(Computational Fluid Dynamics), 기계구조, 병렬수치해석 등에 대한 고급 지식이 요구되는데, 이로 인해 산업체에서의 활용이 활발하지 못한 것이 현실이다. 이러한 문제를 해결하기 위한 하나의 대안으로 공학 시뮬레이션 프로세스의 자동화 기술이 등장했으며, 열유체, 피로내구, 진동, 충돌 등의 분야에서 특정제품이나 기술에 대한 시스템이 제안되었다. 국내에서는 에어포일(airfoil), 팬(fan), 기어(gear) 등의 제품이나 주조 기술에 대해 공학 시뮬레이션 자동화가 시도되었다. KISTI에서는 축류팬(axial fan) 시뮬레이션 자동화에 대해 프로토타입 시스템을 구축하였으며, 현대차에서는 자동차 부품에 대한 시뮬레이션 자동화 시스템을 구축하여 활용하고 있다. 미국 OSC(Ohio Supercomputer Center)의 경우 용접기술에 대한 시뮬레이션 자동화 시스템을 웹상에 구축하여 서비스를 오픈하였으며, 현재 전 세계 200여 기업이 이용하고 있다. 공학 시뮬레이션 자동화 기술이 보다 발전하기 위해서는 시뮬레이션 결과의 신뢰성, 적용 가능 분야 및 제품의 확대, 데이터보안 등이 확보되어야 한다.
In most drilled shafts construction sites, it is common, depending on the site condition, to use either water or slurry as fluids for maintaining stability of the holes, however, there are yet no design manuals by hole stability fluids. In this paper, in order to evaluate load transfer characteristics of the drilled shafts by hole stability fluids, two test piles are constructed over the soft ground of the lower Busan Bay based on the Bi-directional Pile Load Test. The test results showed that no ultimate states has found under the condition of applied loads with fresh water and slurry as hole fluids for drilled shafts. Then, the load transfer behavior were estimated with the data measured in fields and the effect of hole stability fluids were compared. All these results are presented in the paper.
본 연구는 MHD(Magnetohydrodynamics)방식의 전자기력을 이용하여 선박사고 등으로 인하여 해상에 유출된 기름을 분리하는 새로운 방법에 대한 설계 및 정식화를 이끌어 내었다. MHD분리방식은 최근에 연구되고 있는 자기파우더를 이용한 분리방식보다도 더욱 친환경적이고 분리가 용이하다는 강점을 가지고 있다. 여기서는 기름을 대신하여 고분자 입자를 넣은 해수를 가정하여 유체내의 전류, 자기장, 유속에 대한 분리율(분리측 입장의 질량/전 입자의 질량)을 수치시뮬레이션을 이용하여 그 특성을 검토하였다.
국내 시판용 옥수수 전분을 시료로 하여 그 호화액의 전분농도와 측정온도에 따른 리올로지 특성을 조사하였다. $4{\sim}9%$ 옥수수 전분 호화액의 리올로지 거동은 Herschel-Bulkley 식에 적합하였고, 항복응력을 갖는 의가소성 유체의 특성을 나타내었다. 전분농도의 증가로 의가소성은 증가하였으나 의가소성의 온도의존성은 보이지 않았고, 겉보기 점도와 항복응력은 모두 지수함수적인 농도 및 온도의존성을 나타내었다. 이들 농도 및 온도에 따른 유동특성을 해석한 결과, 옥수수 면분 호화액에서 졸-겔 전이와 같은 구조적 변화를 일으키는 농도 및 항복응력을 나타내기 시작하는 농도는 각각 $6.22{\sim}6.52%$ 및 $2.6{\sim}6.52%$이었다.
본 논문에서는 선급규칙중 파랑하중 부분의 개정과 관련하여 선체종강도의 국제선급연합 통일규칙(IACS UR)을 검증하기 위하여 단기파랑하에서 비선형 파랑하중 해석을 수행하였고, 선체구조의 직접강도해석시에 사용하여야 할 지침으로 IACS WAVE DATA에 대한 검증을 수행하였다. 컨테이너선등과 같은 대형개구를 가진 선박의 응력을 구하기 위하여 수평전단력, 수평굽힘모멘트 및 비틂모멘트 산식을 일관성 있게 구하여 새로이 제시하였다. 또한 선체 외관에 작용하는 유체동압력을 선박의 길이 및 깊이방향에 대한 분포 산식으로 제시하였고 이를 타 선급 규칙과 비교, 검토하였다. 이상의 제시된 산식들은 각 선종, 크기 별로 17척 선박의 실선계산을 통하여 결정되었다. 이 산식들은 앞으로 선체구조부재 Scantling 산식이 결정되면 실선에 대한 적용계산을 통하여 검증될 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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