• 제목/요약/키워드: 음파 방정식

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수중 잔향음신호를 이용한 경계면 상태 역추정 알고리즘 (Inverse estimation of boundary characteristics by using underwater reverberation signals)

  • 김상균
    • 한국음향학회:학술대회논문집
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    • 한국음향학회 1996년도 제11회 수중음향학 학술발표회 논문집 11th Underwater Acoustics Symposium Proceedings
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    • pp.45-50
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    • 1996
  • 천해에서 얻은 잔향음신호를 역추정 알고리즘으로 분석하여 자료수집 당시의 환경 변수인 해상풍의 세기와 해저면의 상태를 추정하는 방법에 대하여 기술하였다. 소오나 시스템과 잔향음신호 수집 당시의 환경 자료를 알고 있다면 음원에서 방사된 음파가 해수면에 처음 도달하는 시간과 수평입사각을 multipath eigenray model에 의해서 계산할 수 있고 이 정보를 이용하여 수신된 잔향음 신호를 분석하여 해수면에 의한 산란잔향음 준위와 시간을 계산할 수 있다. 해수면 후방산란강도는 수평입사각, 음원의 주파수, 해상풍의 세기 등에 의해 특징지어지며 계산된 잔향음 준위로부터 소오나 방정식을 이용하여 후방산란강도를 알아낼 수 있다. 이 후방산란강도를 입력자료로 하여 Method of Small Perturbation이론과 Chapman과 Harris가 유도한 실험식을 사용하여 입력된 값과 일치할 때까지 후방산란강도를 계산하여 이때의 환경변수를 찾아내었다. 한편 해저면 잔향음신호는 표준화된 후방산란강도값들의 PDF를 만들어 그 분포양상을 분석하였다. 본 논문에서 사용된 알고리즘의 검증을 위해서는 보다 다양한 환경하에서 실시된 많은 음향괸측자료를 필요로 한다.

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도파관 내의 음파산란 해석에 있어서 Helmhortz 방정식의 정적 한계에 관한 연구 (On the static limit of Helmhortz equation for the acoustic wave scattering in a waveguide)

  • 정현교;최경
    • 산업기술연구
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    • 제9권
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    • pp.79-85
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    • 1989
  • In this paper, the static limit of Helmhortz equation is discussed in the analysis of acoustic wave scattering in a waveguide. Boundary integral equation method is used to formulate the scattering process in the exerior of the scatterer and finite element method in the interior of the scatterer. And hybrid Ray-Mode Method is used the provide the Green's function of the waveguide. The proposed algorithm is applied to a sample poblem with arbitrary scatterer in a waveguide. The results are compared with those of Laplace's equation which is the governing equation in the static problems.

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산업용 잉크젯 프린트 장치의 압전 헤드에 대한 액적분사 특성해석 (Droplet Characteristics Analysis for Piezoelectric head of Industrial Inkjet Print System)

  • 윤신용;백수현;김용;이화진;김나영
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2007년도 제38회 하계학술대회
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    • pp.961-964
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    • 2007
  • 본 논문에서는 FEM (Finite Element Method)을 이용한 압전세라믹의 특성해석을 통하여 잉크젯 프린트헤드를 설계, 제작하였다. 압전세라믹의 물질특성과 잉크유체 특성을 고려한 굽힘 모드방식의 구동원리와 이론정립을 하였다. 압전방정식은 압전구조에 의한 공진주파수로 압전 파라미터를 구할 수 있고, 실험을 통하여 이러한 측정값을 얻을 수 있었다. 제작된 압전세라믹 프린트헤드의 잉크드롭 실험결과 통하여 이에 대한 특성을 알 수 있었다. 이때 잉크유체의 음파와 압전 공진주파수 범위 내에서 압전세라믹 응력(변형)의 이득을 발생할 수 있음을 제작한 128노즐의 압전세라믹 잉크젯 프린트헤드로부터 알 수 있었다.

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해양환경에서 2차원 유사 스펙트럴 모델링을 이용한 시간 영역 음 전달 해석 (Time Domain Acoustic Propagation Analysis Using 2-D Pseudo-spectral Modeling for Ocean Environment)

  • 김기산;이근화;성우제
    • 한국음향학회지
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    • 제23권8호
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    • pp.576-582
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    • 2004
  • 본 논문에서는 시간영역에서 음파 전달 모델링을 위해 엇갈림 격자에서 유사 스펙트럴 유한 차분 알고리듬을 기반으로 한 전산조직을 개발하였다. 유한 차분 근사는 기하학적으로 복잡한 매질에서 모델링을 가능하게 하고, 엇갈림 격자는 정규 격자에 비해 훨씬 정확한 해를 제공한다. 유사 스펙트럴 방법은 파수 영역에서 파수에 음압의 푸리에 변환을 곱한 후 이를 역푸리에 변환하므로서 공간 도함수를 구하는 방법이다. 이 방법은 매우 안정적이며, 메모리와 계산시간을 감소시키는 장점을 지니고 있다. 무한 및 반무한 영역에서 이 알고리듬에 의한 결과가 해석해와 잘 일치함을 확인하였고, 무한영역과 Pekeris도파관, 거리종속 해양환경에서 시간영역 모델링을 수행하여 스냅사진을 얻어내었으며 이 스냅사진을 통해 복잡한 해양환경에서 신호의 전파 양상을 파악할 수 있었다.

숯계산에 의한 초음속 제트의 스크리티 톤 소음 해석 (Numerical Analysis on Screech Tone in a Supersonic Jet)

  • 김용석;이덕주
    • 한국항공우주학회지
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    • 제35권2호
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    • pp.94-100
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    • 2007
  • 초음속 제트 마하수 1.07부터 1.2 범위에서 축대칭 제트 스크리치 톤을 해석하였다. 축대칭 모드는 낮은 마하수 축대칭 제트의 지배적인 스크리치 톤 모드이다. 난류 해석을 위해 수정된 Spalart-Allmaras 모델을 RANS (Reynolds-averaged Navier-Stokes) 방정식에 사용하였다. 스크리치 톤 해석에서 중요한 음파의 전파, shock-cell 구조 및 거대한 불안정 파를 정확히 계산하기 위해 비반사 특성 경계조건과 연계한 고차정확도의 ENO 기법을 사용하였다. 수치 해석결과는 다른 연구자들의 실험 및 계산 결과와 잘 일치하였으며, 따라서 본 연구에 사용된 수치 기법들이 초음속 제트 유동 및 소음연구에 타당함을 확인하였다.

2개의 해저층으로 구성된 천해 음파전달에 관한 모델 연구 (A Study on Shallow Water Propagation Model with 2-layered Sediment)

  • 김영선;김성부
    • 한국음향학회지
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    • 제20권4호
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    • pp.71-80
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    • 2001
  • 2개 층으로 구성된 페커리스 (Pekeris) 모델에 해저퇴적층의 영향을 고려하기 위해 1개의 퇴적층을 증가시킨 2개의 해저층으로 구성된 3층의 유체모델을 가정하고 원통형 좌표계에서 그린 (Green)함수와 경계조건, 좀머펠트 (Sommerfeld) 방사조건 등을 적용하여 해를 구했다. 모드는 불연속 (discrete)모드와 가상 (virtual)모드로 구분하여 구했으며 유도된 불연속모드 산출 관계식은 Tolstoy와 Clay의 정규 (normal)모드 생성방정식과 일치함을 확인하였다. 또한, 환경조건을 페커리스 모델의 조건과 유사하도록 조절하여 시뮬레이션을 수행한 결과, 동일한 결과를 보임을 통해 유도된 수식이 조건에 따라서는 페커리스 모델로 환원됨을 확인하였다. 따라서 본 모델이 근거리 음장내의 가상모드에 대한 퇴적층의 영향 연구에 사용될 수 있다고 판단된다.

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프로펠러의 비정상하중에 의해 발생하는 소음의 이론적 추정 (Theoretical Prediction of Noise Generated by Unsteady Loading of Marine Propellers)

  • 이창섭;조충호
    • 대한조선학회논문집
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    • 제36권3호
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    • pp.29-40
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    • 1999
  • 캐비테이션이 발생하지 않는 프로펠러의 정상 및 비정상 하중에 의해 음장에 유기되는 소음을 지배하는 음파 방정식에 대한 주파수 영역에서의 수치 해석법을 정립하였다. 본 연구를 통하여 음압 스펙트럼에서 날개 통과 진동수 배수의 소음만이 발생한다는 것을 보였으며, 이때 적용되는 파수는 반류의 불균일성에 기인하는 조화성분과 프로펠러의 회전에 의해 발생되는 Doppler 효과가 고려되도록 표현되어야 함을 보였다. 특정 전진속도에서 하중이 없도록 설계된 날개수가 2인 모형 프로펠러에 대한 이론적 추정과 실험결과를 비교함으로써, 정상상태인 경우 날개 두께 효과가 매우 중요하나, 비정상상태에서는 날개하중의 변화에 의한 소음의 영향이 커서 정상상태에 비하여 두께효과가 비교적 적게 기여함을 알 수 있었다.

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3차원 쐐기형 영역에서의 음향파 전달 이론 (Theory of Acoustic Propagation in 3 Dimensional Wedge Domain)

  • 성우제
    • The Journal of the Acoustical Society of Korea
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    • 제13권2E호
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    • pp.83-91
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    • 1994
  • 쐐기형 영역에서 전파되는 음향파는 다음 3가지 성분으로 분류할 수 있다 : 직접 전달 경로에 의한 성분, 경계면으로 부터의 반사에 의한 상(image) 성분 그리고 정점에 의한 산란 성분, 2개의 평면으로 경계가 구성된 쐐기(또는 봉우리) 영역에서 점원에 의한 3차원적인 시간 조화 장(field)에 대한 Helmholtz 방정식의 새로운 해를 구하였으며, 그 해는 위의 3가지 성분을 모두 내포하고 있다. 이 해는 정상모우드 들의 무한 급수로 이루어졌으며 각 모우드 계수는 Gegenbauer polynomial을 포함하는 유한적분으로 주어진다. 위의 해석해를 사용하여 봉우리 영역에서 음파의 분포를 계산하였다.

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수치계산에 의한 초음속 제트에서의 스크리치 현상 해석 (Numerical Simulation of the Screech Phenomenon in a Supersonic Jet)

  • 김용석;김성초;김정수
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2007년도 제28회 춘계학술대회논문집
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    • pp.329-334
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    • 2007
  • 초음속 제트 마하수 1.07부터 1.2 범위에서 축대칭 제트 스크리치 톤을 해석하였다. 축대칭 모드는 낮은 마하수 축대칭 제트의 지배적인 스크리치 톤 모드이다. 난류 해석을 위해 수정된 Spalart-Allmaras 모델을 RANS (Reynolds-averaged Navier-Stokes) 방정식에 사용하였다. 스크리치 톤 해석에서 중요한 음파의 전파, shock-cell 구조, shock-cell의 비정상 거동 및 거대한 불안정 파를 정확히 계산하기 위해 비반사 특성 경계조건과 연계한 고차정확도의 ENO 기법을 사용하였다. 수치해석결과는 다른 연구자들의 실험 결과와 잘 일치하였으며, 따라서 본 연구에 사용된 수치 기법들이 초음속 제트 유동 구조 및 소음연구에 유용함을 확인하였다.

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급변만곡부에서 종방향 유속의 연직분포 (The Vertical Distribution of Longitudinal Velocity in Sharp Open Channel Bends)

  • 이길성;김태원;박재현
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제39권12호
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    • pp.1023-1030
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    • 2006
  • 종방향 유속의 특성을 파악하기 위해서 중심각이 $180^{\circ}$인 순환수로에서 실험을 수행하였으며, 3차원 유속장 측정은 측방 음파 도플러 유속계를 이용하였다. 기존의 종방향 유속식들의 단점들을 검토하였다. 종방향 운동 방정식에 와점성 개념을 도입하여 새로운 종방향 유속의 연직분포 식을 개발하였다. 종방향 유속의 연직분포들을 비교한 결과 잘 일치함을 보여주고 있으며, 곡선수로에서 곡률의 변화는 종방향 유속의 연직분포 변화 및 최대 유속 발생 지점에 영향을 미치는 것을 발견하였다.