• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.574-577
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• 2010

이번 연구에서는 저속 비압축성 유체-구조 연성을 고려한 위상 최적화을 위해 새로운 모노리틱 해석을 개발한다. 이 새로운 해석 기법에서는 기존의 유체-구조 연성 시스템 해석 기법에서 유체와 구조 영역을 분리하고 연성 조건을 만족시키는 것과 다르게 하나의 일치된 해석 방정식을 유체 영역과 구조 영역에 동일하게 적용한다. 또한, 경계조건을 만족시키기 위하여 단일화 된 해석 방정식의 물성치를 바꾸어주는 새로운 방식을 제시하였다. 이 새로운 방법에서는 유체, 구조 영역을 분리하지 않고 Navier-Stoke's 방정식과 선형 탄성식을 동시에 사용하였다. 또한, 유체-구조 영역이 연성 해석 중 변화하는 것을 반영하기 위하여 구조 변위를 이용하여 Deformation tensor를 계산하였고 이를 이용하여 변형 후에서의 Navier-Stoke 방정식의 미분을 계산하는 방법을 제안하였다. 그리고, 정상 상태 유체를 가정하고 속도에 비례하는 마찰힘인 Darcy's force 항을 Navier-Stoke 방정식에 넣고 이 마찰 힘의 크기를 변화시킴으로 해서 유체 방정식에서의 연성 경계 조건을 만족시켰다. 선형 탄성 방정식에서 Divergence이론을 이용해서 경계에서 작용하는 외력이 하는 일을 내부 시스템에 하는 일로 계산하였다. 개발된 모노리스 해석 방법을 이용하여 저속 비압축성 유체가 구조에 미치는 압축력을 계산하였고 이용하여 컴플라이언트 미케니즘을 설계하였다.

• Computational Structural Engineering
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• v.4 no.1
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• pp.20-27
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• 1991

본 논문에서는 유체-구조 상호작용해석의 일종의 3차원 접수구조물의 진동해석을 효과적으로 수행하기 위한 해석방법을 제시하기 위하여 동적재해석기법을 검토하였다. 접수구조물의 유한구조 상호작용해석 결과는 구조진동의 관심 주파수역에서는 3차원 연성 부가수질량으로 표현되는 관성력으로 나타난다. 따라서 구조질량행렬에 부가수질량 행렬이 더해져서 전체 관성력으로 표현된다. 이 부가수질량을 추가질량으로 보고 재해석기법을 응용하는 방법을 수치실험을 통해 검증하였다. 이 때 재해석기법이 갖추어야 할 조건은 원구조의 질량과 거의 같은 정도의 질량이 추가되고 또한 완전 연성질량이 추가된 경우에도 정확한 해를 주어야 한다는 것이다. 이를 검증하기 위해 직접재해석기법과 섭동법을 이용한 재해석기법으로 4질량 스프링지지구조에 대한 해석을 수행한 결과 직접재해석기법의 응용이 적합함을 쉽게 입증할 수 있었다. 접수구조물의 예로는 3차원 잠수주상체에 대해 접수진동해석을 수행하였으며 그 결과 선체진동해석에 전통적으로 이용되고 있는 2차원 부가수질량과 3차원 수정계수를 사용한 기준차수법에서는 수지모드와 수평-비틔 연성모드와 같이 서로 독립적인 모드에 대해서는 따로 진동해석을 수행해 주어야 하는 단점이 발견되었다. 이 단점을 보완한 각 모드의 3차원 수정계수행렬을 이용한 재해석기법을 도입하여 모드에 상관없이 동시에 해를 구할 수 있었다. 그러나, 이 방법은 3차원 수정계수가 구해져 있는 경우에 한해서만 적용가능하며 실제 선체진동의 경우에는 10Hz 미만의 저차 주선체 진동에 한해서만 적용가능한 방법이다. 고차의 진도옴드에는 3차원 수정계수를 구할 수 없기 때문에 유체-구조 상호작용 해석결과로부터 얻은 3차원 연성 부가수질량을 이용하게 되며 이 때 이 행렬이 접수구조 표면의 전 자유도와 연성되어 있기 때문에 방대한 방정식을 푸어야 하지만 직접재해석기법을 적용함으로써 정확한 해를 구할 수 있었다. 또한 3차원 부가수질량을 이용한 직접재해석기법은 종래의 2차원 부가수질량과 3차원 수정계수를 이용한 방법에 비해 해석시간 면에서도 전혀 불리한 점이 없는 경제적 방법임이 밝혀졌다. 앞으로 Slamming 혹은 수중폭파 등의 충격하중에 의한 천이 구조응답 해석을 위한 효과적인 방법에 대해서도 연구결과를 발표할 계획이다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2010.04a
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• pp.508-511
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• 2010

본 논문에서는 정상상태 유체-구조 연성문제를 연속체 기반으로 정식화하고 유한요소법을 이용하여 완전 연성된 해를 구하였다. 대 변형을 고려하기 위하여 토탈 라그란지안 정식화를 사용하였으며 유체 및 구조의 비선형성이 고려되었다. 유체와 구조 영역의 형상을 NURBS 곡면을 이용하여 매개화하여 표현하였으며, 형상 최적화를 위해 효율적인 설계민감도 해석법인 애조인 기법을 이용하여 압력, 속도, 변위 등에 대한 설계민감도를 구하였다. 이를 이용하여 최소 컴플라이언스를 갖게 하는 구조물 내부의 유체영역의 설계 등의 수치예제를 통하여 개발된 방법론의 타당성을 확인하였다.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.29 no.7
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• pp.448-457
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• 2010

Vibrations and wave propagations in waveguide structures can be analysed efficiently by using waveguide finite element (WFE) method. The WFE method only models the 2-dimensional cross-section of the waveguide with finite elements so that the size of the model and computing time are much less than those of the 3-dimensional FE models. For cylindrical shells or pipes which have simple cross-sections, the external coupling with fluids can be treated theoretically. For waveguides of complex cross-sectional geometries, however, numerical methods are required to deal with external fluids. In this numerical approach, the external fluid is modelled by the boundary elements (BEs) and connected to WFEs. In order to validate this WFE/BE method, a pipe submerged in water is considered in this study. The dispersion diagrams and point mobilities of the pipe simulated are compared to those that theoretically obtained. Also the acoustic powers radiated from the pipe are predicted and compared in both cases of air and water as an external medium.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.37 no.4
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• pp.344-350
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• 2013

The purpose of this study is to examine the structural stability of a low speed 200 W class gyromill type vertical axis wind turbine system. For the analysis, a commercial code is adopted. The pressure distribution on the rotor blade surface is examined in detail. In order to perform unidirectional FSI(Fluid-Structure Interaction) analysis, the pressure resulted from CFD analysis has been mapped on the surface of wind turbine as load condition. The rotational speed and gravitational force of wind turbine are also considered. The results of FSI analysis show that the wind turbine reveals an enough structural margin. The maximum structural displacement occurs at trailing edge of blade and the maximum stress occurs at the strut.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.203-208
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• 2011

본 논문에서는 해양시추 생산설비의 상부구조(topside structure)에 설치된 공정설비(process module)에서 가스 누출에 의한 가스폭발 하중에 대한 해양구조물의 비선형 동적 거동응답 특성파악을 파악하기 위하여 LS-DYNA 코드의 유체-구조 연성(Fluid-Strycture Interaction) 해석기법을 적용하여 폭발 압력파를 보다 정확하게 구현하기 위한 기법을 개발하고자 한다.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.31 no.3
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• pp.142-150
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• 2012

The waveguide finite element (WFE) method is a useful numerical technique to investigate wave propagation along waveguide structures which have uniform cross-sections along the length direction ('x' direction). In the present paper, the vibration and radiated noise of the submerged pipe with fluid is investigated numerically by coupling waveguide finite elements and wavenumber boundary elements. The pipe and internal fluid are modelled with waveguide finite elements and the external fluid with wavenumber boundary elements which are fully coupled. In order to examine this model, the point mobility, dispersion curves and radiated power are calculated and compared for several different coupling conditions between the pipe and internal/external fluids.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2017.05a
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• pp.664-671
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• 2017

This paper presents a numerical analysis of behaviors of rear closer of vertical launch system under rocket plume based on fluid structure interaction analysis. The rocket plume loading is modeled by fully Eulerian method and elasto-plastic behavior of rear cover is calculated by total Lagrangian method based on a 9-node planar element. The interface motion and boundary conditions are described by a hybrid particle level-set method within the ghost fluid framework. We compare the fluid flow pattern between different rear closer models which are elast-plastic and rigid deformation.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• 2014.10a
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• pp.140-141
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• 2014

최근 대용량 고속 컴퓨터의 출현과 고도 비선형 동적 해석 소프트웨어가 개발됨에 따라 안전사고 규명와 안전설계 등에 고도 정밀 Modeling & Simulation(M&S) 시스템이 널리 적용되고 있다. 특히 해양안전은 천배의 밀도를 갖는 해양에서의 내충돌 및 내충격 응답을 실선규모로 규명 분석하여야 할 것이다. 이를 위해서는 고도 정밀 M&S 시스템에 유체-구조 연성(Fluid-Structure Interaction, FSI) 해석기법을 적용하여야 보다 정확하고 합리적인 안전성을 평가할 수 있다. 여기서는 이러한 고도 정밀 M&S 시스템을 적용한 해양안전기술의 적용 분야를 소개하고자 한다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.36 no.7
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• pp.731-738
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• 2012

In this study, the evaluation of the aerodynamic characteristics of the NREL Phase VI Rotor System has been performed, for the 7 m/s upwind case using commercial FEA and CFD tools which are ANSYS Mechanical 12.1 and CFX 12.1. The initial operating conditions of the rotor blade include a $3^{\circ}$ tip pitch angle. A numerical simulation was carried out on only the rotor parts, excluding the tower structure based on the equivalent stiffness model, to consider the aeroelastic effect for the numerical simulation using the loosely coupled 2-way fluid-structure interaction method. The blade root bending moment was monitored in real time to obtain reasonable results. To verify the analysis results, the numerical simulation results were compared with the measurements in the form of the root bending moment and the pressure distributions of the NREL/NASA Ames wind tunnel test.