• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.32 no.3
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• pp.62-71
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• 1995

In the numerical analysis of incompressible unsteady Navier-stokes equation, large time is required for solving the pressure Poisson equation of the elliptic type at each time step. In this paper, a numerical analysis by the direct method is carried out to solve the pressure Poisson equation and the computing time is analyzed as mesh size increases. The pressure Poisson equation can be transformed to the boundary value problem by the Green theorem. The computing time for the convolution type of the domain integral can be reduced by using F.F.T. and the computing time in the direct method depends entirely on obtaining the solution of the boundary value problem. The numerical analysis on the known solutions is carried out and compared for the verification of the direct method. And the numerical analysis on the body boundary and domain decomposition problem are carried out with the computing time less than O($n^{3}$) in the (n.n) mesh.

• Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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• 1993.12a
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• pp.39-50
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• 1993

최근 회전계의 고속화, 소형화 및 정숙운전에 대한 요구가 엄격해짐에 따라 볼베어링을 저어널베어링으로 대체하는 흐름이 증가하고 있으나, 저어널베어링의 기본 구조상 운전시 여러 종류의 진동모드가 발생되며 이에 따라 엄밀한 설계가 요구된다. 이러한 요구에 따라 본 연구에서는 불안정성을 억제할 수 있는 것으로 알려진 빗살무늬 저어널베어링을 대상으로 하여 보다 정확한 설계를 위한 수치해석 프로그램을 개발하였다. 빗살무늬저어널베어링의 해석법으로는 간극의 비선형성을 단순화 시키기 위하여 무한홈을 가정한 협곡이론을 시초로 하여 최근에는 컴류터 계산속도의 발달로 실제 형상에 대해 해석한 직접계산법 등이 알려져 있다. 직접계산법은 협곡이론에 의한 계산법에 비해 많은 시간이 걸리는 단점이 있으나, 베어링이 소형화되어 실제 많은 홈을 가공하기 힘들거나 홈이 원호형으로서 직각홈으로 가정하기가 곤란한 요소에서는 협곡이론을 적용하는데 무리가 있을 것으로 사료된다. 따라서 본 연구에서는 직접계산법을 채택하여 소형 베어링 모델에 대한 부하특성을 수치해석하고, 이를 협곡이론과의 비교를 통하여 그 차이점을 검토하였다. 이를 위해 압축성을 고려한 레이놀즈 방정식에 대한 베어링 주위의 압력분포를 계산하는 프로그램을 제작하였으며, 주어진 설계조건하에서 빗살무늬 형상을 결정하는 피라미터들의 최적값을 산출하고, 아울러 플레인저어널베어링과의 비교를 통하여 설계조건에 따른 빗살무늬저어널베어링의 기존 불베어리의 대체 가능성을 평가하였다.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2002.10a
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• pp.567-574
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• 2002

새로운 자유격자 관사를 이용한 점별 계산법을 제안한다 이동 최소 자승법을 이용한 기저의 생성과 기저의 근사적 미분을 동시에 구해내는 자유격자 근사를 유도하여, 직접 점별 계산법을 고안하였다. 기존의 자유 격자 법에서는 기저의 직접 미분을 사용하므로 높은 계산 비용이 필요하지만, 이 논문에서 제안된 방법은 기저의 생성과 동시에 기저의 근사적 미분을 구하게 된다. 또한 기존의 방법에서 필요하였던, 창 함수(window function)의 미분가능성을 연속성으로 대치할 수 있으므로, 주어진 문제에 따라 다양한 창 함수를 이용할 수 있다. 기저의 재생성과 interpolation의 수렴성을 소개하고, 수치 예제로서, Poisson 문제를 통해 이 방법의 유효함을 보인다.

• Proceedings of the Korean Fiber Society Conference
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• 2003.04a
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• pp.101-102
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• 2003

선형점탄성에서 완화시간분포를 알면 완화탄성율, 동적 점탄성율 등 다양한 정보를 알 수 있기 때문에 중요한 정보이지만 실험으로 직접 측정되는 물리량이 아니며 완화탄성율이나 동적 점탄성율의 실험 결과로부터 얻는 것도 많은 수학적인 어려움이 있다. 최근에 Regularization을 이용한 방법으로 연속함수로써 완화시간분포를 계산하는 방법들이 개발되어진 바 있다. 동적점탄성율 실험결과로부터 완화시간분포를 연속함수로써 계산할 수 있는 간단한 수치해법을 연구하였다. (중략)

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.570-574
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• 2009

벽 근처에서의 흐름(near wall flow)을 해석하기 위한 낮은 레이놀즈수 수정(low-Reynolds number modification)을 포함하는 통계학적 난류모형을 이용한 3차원 비정상 레이놀즈-평균 나비어-스톡스 (URANS) 계산을 실시하여 사각형 수로에서의 중력류를 모의하였다. 3차원 계산 결과를 2차원 URANS 모의에 의한 계산 결과 그리고 실험결과와 비교하였다. 이 연구 결과는 적정 시 공간적 수치해상도를 가지고 벽 근처에서의 흐름을 주의 깊게 직접 해석하는 3차원 URANS 수치모의는 2차원 계산으로는 해석할 수 없는 대규모 Kelvin-Helmholtz 와구조 (vortical structure)의 붕괴(breakdown) 그리고 중력류 선단부에서 발달하는 Lobe-and-Cleft 흐름 불안정 등을 포함하는 중력류의 동적 특성을 높은 정확도로 재현할 수 있음을 보여준다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.57-57
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• 2011

지진해일은 진행속도가 빠르고 파장이 길며 파형의 변화 없이 먼 거리를 진행 할 수 있어 주변지역은 물론 멀리 떨어진 지역에도 심한 범람피해를 야기시킨다. 지진해일의 일반적인 특징으로 장파와 단파가 합성되어 있고 먼 거리를 전파할 경우 분산효과의 역할이 중요하게 된다. 특히 우리나라의 동해안에 영향을 주는 지진해일은 단주기파 성분이 강하고 파장에 비해 먼 거리를 전파하기에 분산을 고려하는 선형 Boussinesq 방정식을 지배방정식으로 사용하는 것이 바람직하다. 하지만 지금까지의 지진해일 전파모의를 위한 모형은 선형 Boussinesq 방정식의 복잡한 계산과 계산시간이 길다는 단점 때문에 선형 천수방정식을 지배방정식으로 사용하고 분산효과는 수치분산을 이용하여 고려해왔다. 지진해일 해석 시 일반적으로 사용되어 오던 기존의 leap-frog 유한차분 모형(Imamura et al., 1988; 조용식, 1996)은 지배방정식으로 선형 천수방정식을 사용하고 파의 분산효과는 수치분산을 이용하여 고려하므로 정해진 시간 간격에 대해 수심에 따라 격자 간격을 적절히 선택해야 하는데 수심이 복잡하게 변하는 경우 격자간격 조정이 불가능하여 분산효과를 정도 높게 고려할 수 없다. 이 문제점을 해결하기 위하여 윤성범 등(2004)은 파동방정식의 인위적인 분산항을 이용하여 Boussinesq 방정식의 분산효과를 고려할 수 있는 능동적인 분산보정기법을 제안하였고 Cho et al.(2007)는 일정한 수심에서 수치적인 분산오차가 Boussinesq 방정식의 물리적인 분산항을 대체하도록 수심, 격자 간격 및 계산 시간 간격 사이의 관계식을 유도하고 Boussinesq 방정식의 분산항과 일치하는 수치분산을 이용하여 실용적인 분산보정기법을 개발하였다. 이에 Ahn(2010)은 현재 컴퓨터의 계산 능력이 향상되어 선형 Boussinesq 방정식을 직접 차분하여 계산하는데 무리가 없다고 판단하여 선형 Boussinesq 방정식을 직접 차분한 모형을 개발하였다. 본 연구에서는 기존의 원해 지진해일 전파모의에 이용되어왔던 선형 천수방정식에 수치분산을 고려한 모형 대신 선형 Boussinesq 방정식의 유한차분 모형을 제안하였으며 기존의 선형 Boussinesq 방정식 모형의 격자와 수심간의 제약을 없애기 위해 차분 기법을 달리 한 2차 정확도의 유한차분 모형을 제안하였다. 검증을 위하여 선형 Boussinesq 방정식의 해석해(Carrier, 1991)와 비교하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2002.04a
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• pp.59-59
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• 2002

램제트 추진기관은 압축과정을 별도의 부품 없이 형상에 의해서 감속하여 연소 압력비를 얻는다. 따라서 구동 마하수와 형상에 의해 흡입과정의 압축 효율이 결정된다. 설계점은 충분한 유량을 확보 할 수 있는 유량과 충격파 각을 조절하여 전압력 손실을 줄이도록 고려되어야 한다. 또한 연소가 일어나면 연소실 압력이 배압으로 작용하고 비행시에 받음각은 변하므로 이에 따른 성능 분석도 고려 되어야 할 사항이다. 본 연구는 국내에서 실험한 형상에 대해 수치계산을 수행하여 코드의 검증과 아울러 램제트 유동장의 수치적 시뮬레이션도 설계단계에서 하나의 도구로 이용할 수 있음을 보여준다. 실험에서는 배압 조건을 얻기 위해 유동 블록키지를 유로 내에 두어 상응하는 배압을 얻었지만 본 계산에서는 압력 경계조건을 직접 사용하였다. 유동이 비정상 특성을 가지므로 시간 정확도를 이차로 가지도록 이중시간 전진법을 사용하였다. 사용한 압력비는 충격파가 카울 끝에 닿는 임계상태에 가까운 12, 13, 14에 대해 계산을 수행하였고 부스터모드로 흡입구 끝이 막혀 있다가 램제트 모드로 바뀌어 연소실 압력이 위의 압력비라고 가정할 때의 비정상 천이 과정을 계산해 보았다. 본 계산은 흡입구 부분만을 떼어놓고 적절한 가정 하에 수행되었지만 연소실 내부도 비정상 특성을 가지므로 흡입구와 연소실을 동시에 같이 계산해야한다. 추후에 전체적인 계산을 진행하기 위한 전 단계로 흡입구 계산만을 수행하여 실험과 잘 일치하는 계산 결과를 얻었고 전체 계산을 위한 연구는 진행 중에 있다.

• 기계와재료
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• v.23 no.3
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• pp.30-47
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• 2011

전자기 성형 공정은 강한 전이 자기장을 가공하고자 하는 금속에 직접 작용시켜 금속을 변형시키는 가공 기술로 최근 난성형성 소재의 성형 및 이종 소재의 접합 등에 장점을 가지고 있어 관심이 높아지고 있다. 또한, 전자기 성형 공정을 기존의 스템핑, 하이드로포밍과 같은 성형 공정의 단점을 보완하는 공정으로 이용하여 자동차 부품에 적용하려는 연구가 시도되고 있다. 전기, 자기, 열, 변형을 포함하는 복잡한 물리 현상이 관련되어 있는 전자기 성형 공정을 모사하기 위해서 각 물리 현상들을 연계하여 수치적으로 계산해 내는 기술에 대한 연구가 다각도로 진행 중이다. 본 고에서는 전자기 성형 기술에 대한 개념과 최신 국내외 기술 동향을 소개한 후, 전자기 성형의 수치 해석 기술에 대한 연구 동향을 정리하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2010.02a
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• pp.107.2-107.2
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• 2010

본 연구에서는 지진해일의 전파 과정을 모의함에 있어 선형 천수방정식의 수치분산을 이용하는 기법이 아닌 선형 Boussinesq 방정식을 직접 차분하는 유한차분기법을 제안하였다. 기법의 정확성을 검증하기 위하여 Gauss 분포의 초기 자유수면변위를 갖는 문제에 착용하여 선형 Boussinesq 방정식의 해석해와 비교하였다. 그 결과 기존의 선형 천수방정식을 차분화한 수치모형에 비하여 정확한 결과를 제공하였고 분산보정기법을 이용한 수치모형과 동일한 정확도를 보였으나 본 수치모형을 이용했을 때 계산 효율이 개선되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.281-281
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• 2017

하천에서 하도불안정(stream instability)으로 인하여 하상의 형태가 변화하고 하상파(sand wave)가 발생한다. 사련(ripple), 사구(dune) 등과 같은 하상파는 흐름저항을 유발하여 홍수시 수위를 증가시킨다. 수리실험 및 수치모형을 이용하여 사련 및 사구의 발달과정 그리고 이를 지나는 난류흐름에 대한 연구가 국외에서는 이루어지고 있지만 국내의 경우 거의 찾아보기 힘들다. 수치모형을 활용한 연구는 주로 횡방향으로 하상파가 일정하다는 가정하에 연직 2차원 수치모형을 적용하였으나 최근 컴퓨터 기술 및 수치기법의 고도화로 3차원 RANS(Reynolds averaged Navier-Stokes) 또는 LES(Large eddy simulation)를 이용한 수치모형이 개발되고 있다. 본 연구에서는 LES에 유사이송 및 하상변동 모형과 결합하여 사구발달에 대한 수치모의를 수행하였다. LES와 유사이송 및 하상변동 모형의 결합은 순간유속성분을 하상변동모형에 직접 적용되기 때문에 난류영향을 고려할 수 있는 것이 장점이다. 특히 사구의 발달에 따라 복잡한 흐름이 발생하며 3차원 와구조가 발생하므로 난류특성의 고려는 필수적이다. 수치모의는 Delft Hydraulics (Bakker et al., 1986)에서 수행한 수리실험 T39를 활용하였다. 수리실험은 길이 100 m, 폭 0.5 m 개수로에서 수행되었으며 평균유속은 0.611 m/s, 수심은 0.436 m이다. 하상파 실험에 사용된 유사입경은 0.78 mm 균일사를 사용하였다. 수치모의 조건은 수리실험과 동일하게 하였으나 계산시간의 효율을 고려하여 흐름방향의 계산영역은 4.0 m로 하고 주기경계조건(periodic boundary condition)을 부여하여 계산을 수행하였다. 수치모의 계산은 사구의 길이 및 파고가 평형상태에 이를 때까지 수행되었다. 수치모의 통해 사구발달에 따른 흐름 및 하상변동 특성을 분석하였다.