포텐셜 자료의 해석을 위해서는 상하향 연속을 이용하는 경우가 많다. 빠른 계산과 다양한 적용성 때문에 FFT(Fast Fourier Transform)을 이용한 상하향 연속을 주로 사용하는데, FFT를 적용하기 위해서는 격자망 형태로 얻어진 자료가 필요하다. 현장 중자력 자료는 보통 산발적(scattered)으로 얻어지기 때문에 FFT를 수행하기 위하여 격자망 자료로 변환하는 격자화(gridding) 과정에서 계산적인 오차가 발생한다. 반면 등가샘(equivalent source) 방법은 주어진 자료에 맞는 가상의 샘(source)들의 조합을 생성하고, 구해진 샘들의 조합으로부터 임의의 영역에서 필드값을 구하므로 격자화 과정이 필요없다. 이 연구의 목적은 등가샘 방법의 필요성을 보이고 여러 가지 등가샘 알고리즘을 비교분석하고 현장 자료에 사용하기 적합한 등가샘 방법들을 보여주는데 있다. 그림 1에서 보듯이 FFT를 사용한 상향 연속은 FFT 이론상 전 영역에 대한 적분이 필요하나 현장에서는 일부분의 자료만을 획득할 수 있으므로 상향 연속에서 정확한 자력값으로 연속을 수행하는 것은 불가능하다. 그러나 주어진 값들로 등가샘을 구성하여 상향 연속을수행한 결과는 상대적으로 보다 정확한 해에 도달한다. 또한 등가샘 방법을 이용한 연속의 장점은 그림 2와 같이 얻어진 자료의 높이가 서로 다른 자료를 주어진 높이로 연속을수행할 수 있다는 점이다. 또한 한번 등가샘들을 구성하면 이를 이용하여 격자화, 필터링 등을 해석을 위한 기초 자료처리에 적용할 수 있다.
이 연구에서는 수심적분된 이차원 비정상 수치모형인 KU-RLMS 모형의 잠김/드러남 기법을 개선하고, 기존의 WAD 기법과 새로 도입한 기법의 정확도 평가를 수행하였다. 기존의 WAD 기법은 수학적으로는 다소 불완전하지만 수치적으로는 손쉬운 방법으로써, 각 시간 단계에서 잠긴 격자 또는 드러난 격자를 시험하고, 각 격자의 경계에서 플럭스에 대한 개폐 조건을 적용하는 방법을 사용하였다. 개선된 기법은 WAD 경계에서의 질량보존을 고려하는 방법이다. 두 가지 잠김/드러남 처리 과정의 정확도 비교는 포물형 수조에 대한 해석해와 수치모형의 결과를 비교하는 방법을 사용하였다. 기존에 WAD 기법은 수치해와 해석해의 위상차가 발생하는 것을 확인할 수 있으며, 진폭은 조금씩 감소하는 현상이 나타났지만, 개선된 기법을 사용할 경우 위상차와 진폭감소 현상이 현저히 개선됨을 확인할 수 있었다.
개수로 흐름 해석을 위해 수치모형을 적용할 때 반드시 거쳐야 하는 과정이 격자망을 구성하는 일이다. 불규칙한 형상의 자연수로를 모의할 때 격자망 생성은 쉬운 일이 아니며, 따라서 가시적으로 격자망 생성을 돕고, 격자망의 수정도 용이한 도구가 요구된다. 따라서 본 연구에서는 수심적분된 흐름방정식을 지배방정식으로 하여 개수로 흐름 해석을 용이하게 하고자 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 개발하였으며, 이를 소개하고자 한다. 격자망은 기본적으로 사각형과 삼각형 요소로 구성될 수 있으며, 유한차분모형 등에서는 정형사각형 격자망을, 유한요소모형에서는 비정형 사각형 및 삼각형 격자망 또는 혼합망을 생성시킬 수 있다. 이산점(scatter points)이나 절점(node points)을 생성하거나 기존의 자료를 불러들여 삼각망 또는 사각망을 형성시킬 수 있으며, 연속선(polylines)을 작성하여 형성된 폐다각형(polygones)을 이용하여 정규 또는 비정규의 삼각망 또는 사각망을 형성시킬 수 있다. 또한 두 점사이를 선형 또는 반원 형태로 편향 정도(biased value)를 설정하여 원하는 개수만큼 나눌 수 있도록 하여, 보다 효율적인 격자형성이 가능토록 하였다. 기존 상용 프로그램에서 작성된 격자를 불러들여 활용 가능하며, 백그라운드 이미지로 지형도나 위성사진을 띄어놓고 이미지 상에서 격자를 형성할 수도 있다. 기본적으로 마우스를 이용하여 화면의 이동, 확대 및 축소와 점, 선, 요소의 생성 및 선택이 가능하다. 본 프로그램은 Qt와 modern OpenGL을 바탕으로 제작되었으며, 마이크로소프트사의 windows 뿐만 아니라 Mac OS, Linux 버전의 설치 파일 작성이 가능하다.
정상상태에서 소자 내부의 격자온도 분포를 해석할 수 있는 시뮬레이터를 개발하였다. Slotboom 변수를 사용하여 열흐름 방정식을 이산화하였고, 요소내에서 열전도율의 적분값을 해석적으로 구할 수 있는 방법을 제안하였다. 제안된 방법의 타당성을 검증하기 위해 $N^+P$ 접합 다이오드와 BJT에 대해 모의실험을 수행하였고 DAVINCI와 MEDICI의 결과와 비교하였다. $N^+P$ 접합 다이오드에서 순방향 인가전압이 1.4[V]일 때 격자 온도분포는 DAVINCI의 결과와 2%의 상대오차를 보였으며 BJT에서 컬렉터 전압이 5.0[V]이고 베이스 전압이 0.5[V]일 때 격자 온도분포는 MEDICI의 결과와 3%의 상대오차를 보였다. BANDIS에서 제안된 열전도율의 적분방법을 사용하는 경우 수렴을 위해 평균 3.45회의 행렬 연산이 필요하나 DAVINCI에서는 평균 5.1회의 행렬 연산이 필요하였고 MEDICI는 평균 4.3회 행렬연산이 필요하였다.
주기적인 구형격자를 갖는 유전체 코팅된 도체 실린더에 대해 무한 주기 구조와 유한 주기 구조에 대한 누설 파 안테나의 복사 특성을 이론적으로 해석하였다. 무한 주기 구조에 대하여는 모드 정합 법을 적용하여 해석하 였고, 유한 주기 구조에 대하여는 퓨리에 변환과 모드 전개를 사용하여 적분 방정식을 유도하고 선형 연립 방정 식을 얻는다. 구형격자의 폭, 깊이, 유전체 코팅두께, 도체 실린더의 반경, 유한 구형격자 개수의 영향이 위상 상 수, 누설 상수 및 복사패턴 등과 복사 특성에 미치는 영향을 조사하였고, 유한 주기 구조와 무한 주기 구조의 결 과를 비교하고 잘 일치함을 확인할 수 있었다. 균일 유한 주기 구형격자에 의한 높은 측엽을 줄이기 위해 안테나 의 전후단 부에 테이퍼링과 비균일 준주기 슬롯배열을 고려하였다. 또한 구형격자 표면파 안테나에 사용되는 구 형격자 주기. 폭, 깊이에 대해 테이퍼링을 통해 낮은 측엽을 갖는 endfire 복사패턴을 얻을 수 있었다.
본 논문에서는 수치적분 정도를 향상시킬 수 있는 새로운 무요소 기법을 제안한파 저자들에 의해 페트로프-갤러킨 자연요소법(PG-NEM)이라 명명된 이 새로운 기법은 보로노이 다이어그램과 델라우니 삼각화에 기반을 두고 있으며, 이는 BG-NEM이라 불리는 기존의 자연요소법과 개념적으로 동일하다. 하지만, 동일한 시험 형상함수와 시도 형상함수를 선택하는 BG-NEM과는 달리, PG-NEM에서는 지지영역이 적분을 위한 배경격자에 정확하게 일치하도록 시험 형상함수를 독립적으로 선택하는 페트로프-갤러킨 개념에 기반을 두고 있다. 따라서, 제안된 기법은 BG-NEM과 비교하여 수치적분 정도를 현저히 향상시킬 것으로 기대된다.
해양의 표면 혼합층 모델은 그 접근방법에 따라 여러 가지로 나눈다. 즉 표면 혼 합층의 존재를 가정하고 출발한 적분모델, 혼합과 관계된 난류항을 K 이론 형태의 확 산 개념으로 나타내거나 혹은 난류 방정식을 이용하여 구하는 확산 모델, 그리고 한 격자점에서의 물리량은 여러 격자점으로부터의 혼합에 의존한다는 Transilient 모델이 이들이다. 각 유형의 모델은 고유의 장단점이 있으므로 연구의 목적과 내용에 따라 이 용되는 모델의 유형을 결정한다. 본 연구에서는 표현 혼합층에 대한 기존의 연구 방법 들을 살펴보고, 이들을 상호 비교하여 각 모델의 효율적인 적응영역을 알아보며, 표현 혼합층에 대한 최근의 연구동향을 알아봄으로써 향후 이 분야 연구에 주춧돌이 되고자 한다.
An implicit discontinuous Galerkin method for the two-dimensional Euler equations was developed on unstructured triangular meshes. The method can achieve high-order spatial accuracy by using hierachical basis functions based on Legendre polynomials. Numerical tests were conducted to estimate the convergence order of numerical solutions to the Ringleb flow and the supersonic vortex flow for which analytic solutions are available. Also, the flows around a 2-D circular cylinder and an NACA0012 airfoil were numerically simulated. The numerical results showed that the implicit discontinuous Galerkin methods couples with a high-order representation of curved solid boundaries can be an efficient method to obtain very accurate numerical solutions on unstructured meshes.
In the present study, solution algorithms for the computation of unsteady flows on an unstructured mesh are presented. Dual time stepping is incorporated to achieve the 2-nd order temporal accuracy while reducing the linearization and the factorization errors associated with a linear solver. Hence, any time step can be used by only considering physical phenomena. Gauss-Seidel scheme is used to solve linear system of equations. Rigid motion and spring analogy method fur moving mesh are all considered and compared. Special treatments of spring analogy for high aspect ratio cells are presented. Finally, numerical results for oscillating wing are compared with experimental data.
Preconditioned compressible Navier-Stokes equations are solved for almost incompressible flows. Unstructured meshes are utilized for spatial discretization of complex flow domain. Effectiveness of the current preconditioning algorithm, with respect to various Reynolds numbers and Mach numbers, is demonstrated by the solution of canonical problems for incompressible flows, e.g. driven cavity flows.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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