본 논문은 적응적 메쉬 구조를 이용하여 가상 종이 객체를 실시간에 시뮬레이션 하는 방법을 제안한다. 제안된 기법은 임의의 삼각 메쉬에 적용될 수 있으며, 안정적인 수치 적분과 변형 기반 메쉬 세분화를 이용하여 효율적으로 종이 표면의 주름과 구김을 생성한다. 종이 객체의 구겨짐을 사실적으로 표현하기 위하여 부러지는 스프링을 가진 적응적 메쉬 구조를 사용한다. 적응적 구조가 지속적으로 질점을 삽입 혹은 삭제하기 때문에, 질량과 운동량의 보존이 고려되어야만 사실적인 종이 시뮬레이션이 가능하다. 제안된 기법은 실시간 환경에서 종이와 같이 얇은 쉘 구조의 사실적인 애니메이션을 생성한다.
아트리움 공간에서 화재 발생시 연기 유동에 대하여 두 가지 형태의 화재 모델인 zone 모델과 field 모델을 이용하여 시뮬레이션 했다. 사용된 zone model은 NIST에서 개발된 CFAST(version 1.6) 모델이며 field 모델은 전산유체역학 이론을 바탕으로 자체 개발된 화재 모델이다. 본 연구는 정육면체 모양의 아트리움 공간에서 연기 유동과 온도 분포에 대하여 해석하고자 한다. 화재로 인해 야기된 유동에 대하여 속도장과 은도장을 예측하기 위한 계산 과정은 유한체적법 및 비엇갈림격자계를 이용하여 질량, 운동량, 에너지 및 성분 보존 방정식등에 대한 3차원 비정상상태 지배방정식을 사용했다. 수치해석 결과 zone 모델과 field 모델의 화재 모델에 의해 예측된 연기 층 평균 경계놀이와 상부 더운 연기 층의 평균 온도에 대하여 거의 유사한 결과를 얻었다.
고체추진기관은 구조가 비교적 간단하고 장기적 저장성이 우수한 반면에 일반적으로 추력의 조절등에 한계성을 가지고 있다. 본 논문에서는 구현의 용이함과 에너지 효율성이 좋은 on-off 제어기법을 이용한 가변추력 고체추진 기관의 압력 제어를 위한 제어기를 소개한다. 연소기 내 압력제어를위해 질량보존만을 고려한 추진기관의 연소기 내 압력변화 모델에 대하여 고전적인 비례-적분 제어기와 같은 연속적 제어 기법과 PWM, PWPFM과 같은 on-off 제어기를 설계하고 시뮬레이션을 통해 결과를 비교한다.
하천에서의 동수역학적 유동해석을 위하여 2차원 천수방정식을 기본방정식으로 하고 이를 불연속구간함수와 upwinding weighting을 도입한 감쇠형 Galerkin 방법에 의하여 해석하는 RIV-FEM2를 개발하였다. RIV-FEM2는 전처리, 주처리, 후처리 과정으로 구성되었으며, 전처리와 주처리 과정은 Fortran-77으로, 후처리 과정은 turbo-Pascal에 의하여 각각 처리할 수 있도록 개발하였다. 2차원의 만곡부, 교량부, 축소부를 가진 대칭수로부등의 경우와 실제 하천에 대하여 본 모형을 적용한 결과 유속분포, 수면형 및 질량 유출입량 보존등의 면에서 안정성과 효율성이 우수하게 나타나 본 모형의 적용성을 입증할 수 있었다. 본 모형은 실제 하천의 이수 및 치수관리에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
사행특성을 가진 복합하도에서의 홍수파해석을 위하여 사행도 모형을 개발하였다. 사행도 모형을 지배 방정식, 질량보존 오차 및 홍수파 해석 등을 통하여 기존의 세가지 홍수터 모형과 비교하였다. 사행도 모형에 의한 오차는 1.5-1.8% 정도로 나타났으나 분리하도 모형의 경우에는 1.5, 2.0의 사행도에서 각각 9.1, 27.4%로 큰 오차가 발생하였다. 사행도 모형은 홍수터를 가진 사행하도에서의 홍수전달 특성해석을 위하여 적용되었다. 사행도 모형에 의한 수치실험 결과, 홍수터의 조도와 홍수터의 하폭이 증가할수록, 사행도가 감소할수록 감쇠비와 유하시간비는 증가하였다. 본 모형은 보합하도 단면을 가지며 사행하는 국내 하천에서의 부정류 해석에 적용성이 클 것으로 판단되었다.
정지상태의 수역에서 연직상향으로 방류(放流)되는 평면부력(平面浮力)?의 발달과정(發達過程)흐름영역(領域)의 거동이 질량(質量), 운동량(運動量) 및 추적물보존(追跡物保存)의 적분방정식(積分方程式)에 의하여 해석된다. 이 해석은 밀도(密度)후르드수(數)와 핵(核)에 대한 퍼짐비 및 발달과정(發達過程)흐름영역(領域)의 길이를 포함한다. 발달과정(發達過程)흐름영역(領域)의 끝에서 중심선속도(中心線速度)는 특히 낮은 밀도(密度)후르드수(數)에서 부력(浮力)의 영향을 크게 받는다. 이 결과는 발달(發達)된 흐름영역(領域)의 해석(解析)에 필요한 초기조건(初期條件)을 제공한다.
본 연구에서는 '연소 전후 질량 보존'개념의 학습에서 변칙 사례의 개수와 표현 방식이 학생들의 인지 갈등과 개념 변화에 미치는 효과를 조사하였다. 남녀 공학 중학교 2학년 128명을 대상으로 선개념 검사, 변칙 사례에 대한 반응 검사, 개념 검사를 실시하였다. 변칙사례는 개수(1개/2개)와 표현 방식(글/글+그림)에 따라 네 종류로 제시하였다. 연구 결과 변칙 사례를 두 개 읽은 학생들이 하나 읽은 학생들보다 더 많은 인지 갈등을 일으켰다. 그러나 변칙 사례의 표현 방식에 따른 인지 갈등 유발 정도는 유의미한 차이가 없었다. 개념 검사 점수에 이원 변량 분석 결과, 변칙 사례의 특성에 따른 차이는 유의미하지 않았다.
Alfven파에 의한 항상풍을 가정하고 운동방정식을 수치적분하여 속도분포를 구하였다. 질량이 보존된다면 밀도분포 속도분포와 밀접한 관계를 가지므로 가정되는 초기 밀도 개수의 값에 따라 선윤곽이 변화하는 효과를 계산하였다. 실제적인 항성풍 모형을 계산하기 위해 Schroder(1986)의 관측과 잘 맞는 초기 밀도 개수 $N_0=5.5{\times}10^{12}/cm^3$의 경우와 $N_0=10^9,10^{10},10^{11}/cm^3$의 경우를 계산하였으며 초기 밀도 개수가 작을수록 속도분포가 급격하고 더 큰 종속도를 보였다. 또한 공전궤도위상 0.06과 0.78에서의 선윤곽을 계산하였고, $N_0$가 작을수록 더욱 강하고 좁은 흡수요소를 가졌으며 이로 인해 방출선의 극대가 청색편이되어 나타났다.
본 연구는 홍수위 계산에 있어서 도입되는 불확식성의 원인을 분석하고 정량화하여 확률론적 홍수위 계산을 실시함으로서 제방원류에 대한 제내지의 범람특성을 해석할 수 있는 모형을 개발하였다. 이를 위해서 홍수위에 영향을 미치는 각종 영향인자를 통계학적으로 분석하였고, 이들 인자를 부등류와 부정류 해석과정에 Monte Carlo 모의를 도입함으로써 홍수위에 미치는 영향을 정량화하였다. 개발된 모형의 검증을 위해 낙동강 유역의 현풍∼적포교구간에 적용하였다. 제내지로의 범람양상과 역류양상을 합리적으로 모의하였고 질량보존도 잘 모의하고 있는 것으로 나타났다. 또한 제내지 침수양상 모의시 붕괴폭, 붕괴시간 등의 불확실도를 고려하여 침수수심 및 침수면적을 산정하였다.
For decreasing of the casualties and designing of the smoke control systems in the ultra high-rise building, the programs for analysis of smoke control were developed for prediction of smoke spread and distributions of pressure and temperature in building fire situation. In this study, coupling algorithm between mass and enthalpy conservations was modified for improving the applicability of the CAU_ESCAP which program can consider the energy transfer. The fire situation in ultra high-rise building was applied by using the modified CAU_ESCAP. Results of pressure difference predicted by modified CAU_ESCAP are higher than results of ASCOS as stack effect is generated due to the increasing of stairway temperature. Moreover, theoretically, the result of the neutral plane is more accurate than the result of ASCOS, in fire situation of ultra high-rise building.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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