• 한국항공우주학회지
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• 제47권4호
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• pp.256-265
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• 2019

본 논문에서는 평직물 CFRP로 제작한 직교 격자 쉘의 굽힘 하중에 의한 점진적 손상 연구를 수행하였다. 직교 격자는 복합재 바닥면과 함께 경화하여 제작하였다. 굽힘을 받는 직교 격자 쉘의 점진적 손상 해석은 Hashin-Rotem 파손 기준과 Matzenmiller-Lubliner-Taylor (MLT) 모델으로 비선형 유한요소법을 이용하여 수행하였다. 또한, 직교 격자 쉘에 대한 3점 굽힘 시험을 수행하였으며, 시험 결과와 해석 결과를 비교하였다. 변형률과 변위에 대한 시험과 해석 결과는 유사하게 나타났다. 손상 영역은 점진적 손상 해석으로 예측하였으며, 육안 검사와 초음파 비파괴 검사를 통해 측정한 결과와 비교하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권6호
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• pp.561-567
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• 2011

2 차원 비직교 형상에 대해 비정렬 삼각 격자를 이용하여 복사 열전달의 역해석을 수행하였다. 본 논문에서는 확산적으로 방사 및 반사를 하는 벽면으로 이루어진 형상 내부에 흡수 및 방사, 산란하는 매질이 채워져 있는 문제를 고려하였다. 유한체적법을 사용하여 복사전달 방정식을 계산하였고 이 때 얻은 입사복사량을 역해석의 측정 데이터로 사용하였다. 벽면의 방사율을 추정하기 위해 켤레구배법을 적용하였으며, 목적 함수를 최소화하는 과정을 통해 해를 구하였다. 측정값의 측정 오차가 추정 정확도에 미치는 영향을 살펴보았고, 비정렬 격자계의 성능을 확인하기 위해 정렬 격자계를 이용하여 얻은 결과와 비교해 보았다.

• 대한조선학회논문집
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• 제50권2호
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• pp.79-87
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• 2013

In this paper, an Euler equation solver based on a Cartesian-grid method and non-uniform staggered grid system is applied to predict the ship motion response and added resistance in waves. Water, air, and solid domains are identified by a volume-fraction function for each phase and in each cell. For capturing the interface between air and water, the tangent of hyperbola for interface capturing (THINC) scheme is used with a weighed line interface calculation (WLIC) method. The volume fraction of solid body embedded in a Cartesian-grid system is calculated by a level-set based algorithm, and the body boundary condition is imposed by volume weighted formula. Added resistance is calculated by direct pressure integration on the ship surface. Numerical simulations for a Wigley III hull and an S175 containership in regular waves have been carried out to validate the newly developed code, and the ship motion responses and added resistances are compared with experimental data. For S175 containership, grid convergence test has been conducted to investigate the sensitivity of grid spacing on the motion responses and added resistances.

• 한국전산유체공학회지
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• 제16권1호
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• pp.73-82
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• 2011

In this paper, the vortex-induced vibration of circular cylinders is studied using the immersed boundary method on the Cartesian mesh. The Reynolds numbers considered is from 100 to 200. Using the configuration of tendemly arranged multiple circular cylinders, the vortex shedding behind of the cylinders and their flow-induced motion are investigated. The staggered MAC grid arrangement, which is the typical grid system for the incompressible flow on the Cartesian meshes, is utilized. Pressure correction method is applied for solving the divergence-free incompressible velocity field. The body motion is described by immersed boundary technique that has advantages for moving object on the fixed computational domain. It is also discussed for the computational noise in hydrodynamic forces when body motion is represented by the immersed boundary method. The Predictor/Corrector method is used for simulating the nonlinear response of the elastically mounted cylinder excited by vortex-shedding.

• 대한기계학회논문집
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• 제12권5호
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• pp.1158-1174
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• 1988

본 연구에서는 계단형 벽면조건을 없게 하기 위해서 비직교 좌표계(non-orth- ogonal coordinate system)를 사용하여 수치해석하였다. 비직교 좌표계를 이용한 수 치해석의 예는 Thompson등이 Laplace방정식 혹은 Poisson방정식을 해석함으로써 비직 교 격자망을 구성한 바 있고, Fahgri와 Asako는 대수적 비직교 좌표변환으로 유한차분 방정식을 유도하여 비정규경계면을 갖는 관로에서의 유동특성을 해석하였으며 이재헌 과 이상렬은 Fahgri와 Asako의 방법을 비정규경계면을 갖는 밀폐공간내에서의 자연대 류의 수치해석에 적용한 바 있다. 본 해석에서도 Fahgri와 Asako의 변환법으로 유한 차분방정식을 유도하였는데, 이 방법을 사용할 경우 확대관의 경사벽면을 계단형으로 만들지 않고 유한차분방정식을 유도할 수 있어서 계단형 벽면으로 인한 해의 오차를 제거할 수 있다. Fig.2는 본 해석에서 사용한 비직교 격자망을 나타낸다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.402-407
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• 2006

본 연구는 곡선좌표계에서 유한차분기법(finite difference method)을 이용하여 2차원 흐름이 모의가능한 수치모형을 개발하는 것이다. 기존의 연구는 대부분 직교좌표계(cartesian coordinate system)에서의 격자망을 대상으로 개발되고 적용되었기 때문에 불규칙한 흐름의 경계 및 형상을 올바로 표현하기 어려웠다. 유한요소법이나 유한체적법같은 수치모의기법들이 개발되어 비구조격자체계를 구성하고 자연현상에 가까운 경계 표현할 수 있도록 개발되었다. 하지만 위의 기법들은 질량과 운동량과 같은 물리량을 보존하기 위해서 매우 조밀한 격자체계를 가져야만 한다. 이에 본 연구에서는 기존의 문제점들을 해결하기 위하여 곡선좌표계(curvilinear coordinate system)를 이용하여 지배방정식을 표현하고 2차원 흐름을 모의할 수 있는 모형을 구축한다. 수치모형은 leap-frog기법과 1차 정확도의 풍상차분기법(upwind scheme)을 사용하여 구성하였다. 본 연구에서 개발된 모형을 사각수조 및 만곡수로흐름에 적용하여 모의결과를 해석해 및 실험관측값과 비교하였다. 이로부터 본 수치모형이 해석해 및 실측치와 잘 일치하고 있음을 알 수 있었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제49권6호
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• pp.461-468
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• 2012

In this study, a Cartesian-grid method based on finite volume approach is applied to simulate the ship motions in large amplitude waves. Fractional step method is applied for pressure-velocity coupling and TVD limiter is used to interpolate the cell face value for the discretization of convective term. Water, air, and solid phases are identified by using the concept of volume-fraction function for each phase. In order to capture the interface between air and water, the tangent of hyperbola for interface capturing (THINC) scheme is used with weighed line interface calculation (WLIC) method which considers multidimensional information. The volume fraction of solid body embedded in the Cartesian grid system is calculated using a level-set based algorithm, and the body boundary condition is imposed by a volume weighted formula. Numerical simulations for the two-dimensional barge type model and Wigley hull in linear waves have been carried out to validate the newly developed code. To demonstrate the applicability for highly nonlinear wave-body interactions such as green water on the deck, numerical analysis on the large-amplitude motion of S175 containership is conducted and all computational results are compared with experimental data.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제2회(2013년)
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• pp.354-359
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• 2013

일반적으로 건축물의 설계시 풍동 실험을 통한 풍환경의 평가를 수행하고 있으며, 이는 환경 영향 평가법에서 정한 건축 사업 시행 시 수반되어야 할 자연환경, 생활환경 그리고 사회경제환경의 영향 평가의 일환으로 실시되고 있다. 그러나, 풍동 실험의 경우 여러 가지 현실적 제약조건으로 설계와 실험의 피드백 (Feedback)이 원활하지 못하며, 특히 대상 건축물이 공장과 같이 대기 오염원이 되는 경우 실험은 더욱 어려운 형편이다. 이에 대한 보완책으로 전산 유체 역학을 이용한 건축물의 풍압 해석에 의한 풍하중 추정이나 인접 지형-지물의 영향을 고려한 건축물 주위의 풍환경 평가가 있다. 전산 모사에 의해 풍동 실험의 미비점을 보완하고, 보다 상세한 정보를 확보함으로써 건축물의 구조적 안전성의 증대와 환경 피해 감소를 기할 수 있다. 그러나 복잡한 지형-지물이나 건축물 주위의 풍환경에 대한 전산 모사는 주로 두 가지의 기술적 어려움을 수반하게 되다. 그 중 하나는 고정 경계면을 이루는 형상의 복잡성으로 인해 기존에 많이 이용하고 있는 Body-fitted 격자계를 이용하는 경우, 격자 생성 과정이 매우 복잡하고 어려울 뿐 만 아니라 생성된 격자가 주로 비정렬 (unstructured) 특성을 갖게 되어 수치해석 과정의 효율을 저하시키는 요인이 되며, 격자의 형상도 수치해석의 수렴성을 저하시키는 예가 많다. 다른 어려움으로 풍환경은 전형적인 난류 유동장으로서 난류의 전산 해석은 아직도 해결하지 못한 부분이 많다는 점이다. 이에 본 논문에서는 복잡한 지형-지물이나 건축물의 풍하중과 풍환경의 전산 모사 기술 확보를 위하여 수행중인 연구의 일환으로 물체 형상의 기하학적 복잡성의 극복을 위한 가상경계법 (Immersed Boundary Method)과 난류 유동장의 물리적 엄밀성을 높이기 위한 다와동 모사 (Large Eddy Simulation)을 이용한 물체 형상과 무관한 유동장 해석 기술 개발에 대하여 다루고자 한다. 먼저 최근에 유동 해석에 이용되는 방법인 가상경계법(IBM)은 물체를 포함한 전체 전산 영역을 직교 좌표계에 의해 이산화하고, 유동장내 존재하는 물체의 표면에서의 점착 조건을 만족시키기 위하여 지배 방정식에 적절한 외력을 추가로 고려하는 방법이다. 본 연구에서는 가상경계법을 이용하여 경계층에 위치한 건물 형상의 각진 물체 주위 사이에 형성되는 공동 내부의 비정상 유속 및 압력에 대한 전산 해석을 수행하고, 풍상측 전면에 형성되는 경계층에 의한 영향을 분석하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제48권3호
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• pp.260-266
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• 2011

For long slender offshore structures, such as cables and pipe lines, their interaction with surrounding fluid flow becomes an important issue for global design of ocean systems. We employ a long circular cylinder as a representative case of slender offshore structure. A flexibly mounted cylinder in cross-flow generates complex vortex shedding and results in oscillation of the structure. In this paper, flow behind a circular cylinder at Re=100 is simulated. The vortex shedding pattern and flow induced motion are examined in the cross flow configuration as well as with various yaw-angled configurations. The "Lock-in" phenomenon is also observed when reduced velocity is approximately 4.0. The MAC Grid system, which is the typical grid system for Cartesian mesh and pressure correction methods, are used for solving the incompressible Navier-Stokes equations. Predictor/Corrector method is applied for obtaining a non-linear response of structure at the flexibly mounted. The existance and motion of the body is represented by the immersed boundary technique.

• 대한조선학회논문집
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• 제31권4호
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• pp.58-65
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• 1994

계산격자크기의 변화에 따른 해의 특성을 이해하는 것은 중요하며, 특히 벽함수를 사용하지 않는 난류모형을 사용할 때 더욱 그러하다. 본 논문에서는 배주위의 3차원 난류유동장에 대한 수치해의 격자의존성에 대한 수치계산적인 조사를 수행한다. 본 연구에서는 수정된 sub-grid-scale 난류모형과 함께 유한체적법을 사용하며 복잡한 배의 기하학적 형상에 적합한 비직교의 곡선좌표계를 수치적으로 만들어 사용한다. 그리고 수학선형인 Wigley 선형과 Series 60($C_B=0.8$) 선형에 대하여 수치계산적인 연구를 수행하고, 수치해의 격자의존성을 보이기 위하여 여러가지 격자크기에 대한 계산결과들을 서로 비교하였으며 실험결과와도 비교해 보인다.