• 제목/요약/키워드: 천이해석

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수리구조물이 부착된 관망에서의 천이류 해석에 대한 임펄스응답법과 특성선방법의 비교 연구 (Comparison Impulse Response Method with Method of Characteristics for Transient Analysis in a Pipeline System with hydraulic devices)

  • 송용석;장일;김상현
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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    • pp.1179-1183
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    • 2007
  • 관망 내에서 흐름의 연속 방정식과 운동량 방정식을 상 미분으로 전개하여 해석한 특성선 방법은 주로 가압 관망체계(Pressurized Pipeline System)에서의 부정류 해석(Unsteady Analysis)에 사용 된다. 그러나 이특성선 방법은 천이류 해석을 위한 관망 재구성 과정에서 Courant수 조건의 만족을 위한 관의 재배열에 천문학적인 계산용량과 시간이 필요하다는 단점이 있다. 이는 현장 적용 시 압력파 전파속도의 불확실성과 연계되어 상당한 장해요소가 되고 있다. 이에 대안적인 방법으로서 임펄스응답법이 개발되었다. 이는 경계지점에서 복소수 유량에 대한 복소수 수두의 비율로써 정의된 관망에서의 수리임피던스를 역퓨리에 변환에 적용하여, 주파수 영역의 수치를 시간 영역으로 변환하여 응답함수를 산출한 후, 산출된 응답함수와 구해진 경계지점에서의 유량과의 적분을 통하여 임의의 지점에서의 수두 및 유량을 계산하는 방법이다. 임펄스 응답법은 관 부속물관의 특성을 기술하는 수학적 표현의 난해함으로 인해 지금까지는 단일관에 대한 연구에만 국한되어 왔다. 본 연구에서는 임펄스응답법을 수리구조물이 부착된 관망에 적용하여 다양한 조건에서 천이류 분석을 시행하였다. 즉, 에어챔버 및 서지탱크와 같은 수리구조물을 각각에 대한 수리임피던스를 구하고, 가지관 및 통합 관성항으로 취급하여 수리구조물을 처리하였다. 그리고 이러한 결과를 특성선방법과 비교하여 그 적절성을 검증하였는데, 특성선 방법에 의한 모의 결과와 비교하였을 때, 일치하는 결과를 나타내었다. 임펄스응답법에 의한 모의 결과에서 감쇄효과를 과대평가하는 경향이 관찰되었다. 이는 임펄스 응답법의 가정에 기인한 것으로써 난류 상태의 흐름에서 상당한 불일치를 가져올 수 있으나, 수리 구조물에 의한 수격압이 감쇄되는 과정에서 대부분 흐름이 층류 상태로 전환된다고 가정 할 때는 상당한 적용성이 있다. 본 연구는 수리구조물이 부착된 관망의 해석함에 있어서 임펄스응답법의 적용이 가능함을 보였고, 이는 보다 복잡한 관망에서의 천이류 해석이 가능함을 시사한다.

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고정확도 수치기법을 이용한 하천 천이류 해석 I. : 모형 개발 (Numerical anslysis of Transcritical Flow in Open Channels Using High-Resolution scheme I. : Model Development)

  • 김원;한건연
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제34권1호
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    • pp.45-55
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    • 2001
  • 천이류는 하나의 계산 영역내에서 사류와 상류가 동시에 발생하는 흐름을 의미하는 용어이다. 천이류 해석 모형 개발에서 중요한 사항은 상류와 사류 영역에서 발생하는 신호의 전파특성을 정확하게 반영할 수 있어야 한다는 것과 보존성을 유지해야 한다는 것이다. 본 연구에서는 지금까지 하천 천이류 해석을 위해 적용된 적이 없는 음해적 ENO 기법을 이용하여 새로운 모형을 개발하였다. 음해적 ENO 기법은 전 구간에 걸쳐 수치진동없이 고정확도가 유지될 수 있는 장점을 지닌 수치기법인 ENO 기법과 수치적으로 무조건적 안정성이 보장되는 장점을 지닌 음해법을 결합한 기법이다. 본 연구에서 개발한 모형을 가상적인 댐붕괴파의 해석에 적용한 결과 매우 강한 천이류가 발생하는 경우에도 안정적으로 정확한 해를 구할 수 있는 것으로 나타났다.

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고정확도 수치기법을 이용한 하천 천이류 해석 II. : 적용 (Numerical Anslysis of Transcritical Flow in Open Channels Using High-Resolution scheme II. : Applications)

  • 김원;한건연
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제34권1호
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    • pp.57-65
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    • 2001
  • 개수로에서 발생하는 천이류의 해석을 위해 개발한 수치모형을 여러 형태의 수로에 적용하였다. 그 동안 개발된 천이류 해석 모형은 주로 균일하도나 가상하도를 대상으로 개발되어 다양한 형태의 하도에는 적용하기 곤란한 점이 있었다. 본 연구에서는 2차 정확도 음해적 ENO 기법을 하상 및 하폭이 변화하는 다양한 형태의 비균일 하도에서 발생하는 천이류에 적용하여 모형의 정확도와 안전성을 검증하였다. 또한 정상류 상태의 천이류 뿐만 아니라 비정상류 상태에서 발생하는 천이류에도 적용하여 모형을 검증하였다. 모형의 적용결과 수치진동의 발생없이 전반적으로 수위와 유속 등 흐름을 정확하게 계산하였으며 특히 도수의 발생위치, 불연속 구간의 계산 등에서도 좋은 결과를 나타내어 고정확도 기법으로서의 정확도와 음해법으로서의 안정성을 검증할 수 있었다.

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천이효과를 고려한 BWB UCAV 형상의 공력 특성 전산해석 (CFD Analysis of Aerodynamic Characteristics of a BWB UCAV configuration with Transition effect)

  • 조영희;장경식;신동진;박수형
    • 한국항공우주학회지
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    • 제42권7호
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    • pp.535-543
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    • 2014
  • 비세장형, 둥근 앞전을 가지고 스팬이 1.0m로 축소된 BWB형 UCAV에 대해 완전난류, 천이 모델을 사용하여 전산해석을 수행하였다. 자유류는 받음각 -4도부터 26도까지 50m/s이며, 평균 시위 기준 레이놀즈수는 $1.25{\times}10^6$이다. 멀티블록 6면체 격자와 함께 완전난류 모델과 천이 모델의 결과를 비교하여 천이효과가 공력 특성에 미치는 영향을 살펴보았다. 풍동 실험과 비교한 결과 양/항력 계수는 해석범위 내에서 잘 일치하였으며, 피칭 모멘트는 높은 받음각에서 작게 예측됨과 동시에 난류모델에 따라 결과가 크게 달라졌다. 압력분포와 skin friction line, 축 방향 속도장을 이용하여 와류구조의 거동과 천이현상이 미치는 영향을 살펴본 결과, 천이효과를 고려하는 것이 UCAV의 정확한 와류 구조와 공력특성 예측에 필요한 것으로 확인하였다.

가변 입구 안내익과 블리드 공기 스케줄에 따른 터보팬 엔진에서의 천이 성능특성에 관한 수치연구 (A Numerical Study on Transient Performance Behavior of a Turbofan Engine with Variable Inlet Guide Vane and Bleed Air Schedules)

  • 김상조;손창민;김귀순;김명호;민성기
    • 한국추진공학회지
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    • 제19권5호
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    • pp.52-61
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    • 2015
  • 본 연구에서는 가변 입구 안내익과 블리드 공기 스케줄에 따른 터보팬 엔진에서의 천이 성능특성을 수치적으로 분석하였다. 대상 엔진으로 저 바이패스비 혼합 흐름 터보팬 엔진을 선정하였다. 압축기 가변 입구 안내익에 따른 성능 변화를 고려하기 위해 평균 반경 해석법을 이용하여 압축기 성능성도를 도출하고 엔진 해석 프로그램에 입력하였다. 정상상태 조건에서 축류 압축기 서지마진 10%를 만족하도록 회전속도에 따른 가변 입구 안내익과 블리드 공기 스케줄을 각각 도출하였다. 도출된 스케줄을 이용하여 엔진 천이 성능해석을 수행하였다. 엔진 천이 성능해석 수행 결과 가변 입구 안내익을 사용하는 경우가 블리드 공기를 사용하는 경우보다 천이과정에서 높은 서지마진과 낮은 터빈 입구 온도를 보였다.

Canard Rotor/Wing 비행체 추진시스템의 회전익 및 천이모드 성능

  • 이창호
    • 항공우주기술
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    • 제3권2호
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    • pp.50-55
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    • 2004
  • 이륙중량 900㎏의 CRW 비행체에 맞게 설계한 추진시스템에 대해서 회전익모드 및 천이모드에서의 성능해석을 수행하였다. 추진시스템은 터보제트엔진, 덕트류 및 노즐로 구성된다. 엔진 터빈출구부터 노즐까지의 덕트 내부유동을 1차원 유동으로 가정하여 압축성, 점성유동해석을 하였다. 특히 로터 블레이드내의 유동은 점성효과와 함께 원심력의 효과도 고려하였다. 계산결과로 회전익모드에서 요구동력을 만족시키기 위한 엔진 Throttle 범위와, 천이모드에서 요구동력 및 요구출력을 만족시키기 위한 엔진 Throttle, 유량배분, 로터회전속도, 순항 노즐면적 등을 제시하였다.

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중형항공기용 터보팬엔진의 정상상태 성능해석 및 동적모사에 관한 연구 (I) (A Study on Steady-State Performance Analysis and Dynamic Simulation for Medium Scale Civil Aircraft Turbofan Engine (I))

  • 공창덕;고광웅;기자영
    • 한국추진공학회지
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    • 제2권2호
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    • pp.47-55
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    • 1998
  • 중형항공기용 터보팬엔진의 설계점, 탈설계점에 대한 정상상태 및 천이상태 성능해석을 수행하였다. 정상상태 성능해석은 설계점으로 선정한 지상최대추력조건과 탈설계점으로 선정한 최대상승조건과 순항조건에서 수행하였으며 부분부하 성능해석 결과 저압압축기 회전속도 90%RPM에서 가장 연료소모율이 적어 경제적임을 확인하였다. 천이상태 성능해석은 각각의 비행조건에서 연료의 Step증가, Ramp증가, Ramp감소, Step 증가 후 Ramp 감소의 경우에 대하여 수행하였다. 천이상태의 성능해석을 위해서는 압축기와 터빈의 일에 대한 조합이 필요한데, 일의 조합방정식에 포함된 잉여 토오크의 적분에는 Modified Euler Method를 적용하였다. 천이상태 성능해석 결과, 모든 비행조건에서 Step 및 Ramp 증가의 경우 고압압축기의 터빈입구온도가 제한온도를 초과하며, 최대상승조건에서 연료를 Step 또는 5.5초 이내의 Ramp 증가시킬 경우 고압압축기에서 실속이 발생함을 확인하였다.

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해운대사빈(海雲臺砂濱)의 단면천이특성(斷面遷移特性)에 관한 해석적(解析的) 연구(硏究) (A Qualitative Analysis on the Deformation of HAEUNDE Beach Profiles)

  • 양윤모;함계운
    • 대한토목학회논문집
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    • 제3권3호
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    • pp.9-18
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    • 1983
  • 본(本) 연구(硏究)는 Sackin, M.J. 와 Merriam, D.F. (1969) 등(等)이 암석(岩石) 및 광물(鑛物)의 구성상태변화(構成狀態變化)를 파악(把握)하기 위해 사용(使用)한 Transition Matrices의 해석방법(解析方法)을 이용(利用)하여 해운대사빈(海雲臺砂濱)의 천이특성(遷移特性)을 파악(把握)할 목적(目的)으로 현장실측자료(現場實測資料)를 토대로 확정(確定)된 천이(遷移)모델의 천이특성(遷移特性)인 특정사빈(特定砂濱)의 출현빈도(出現頻度) 및 그 기여율(寄與率)을 구(求)하였다. 또 실제(實際)의 사빈변화(砂濱變化)가 계절적(季節的)인 순환특성(循環特性)을 보이면서 파랑(波浪)에 응답(應答)하는 시문(時問)과 공간(空間)의 복합적(複合的)인 요소(要素)들을 분리(分離)하여 선형함수(線型函數)의 조합(組合)으로 분석(分析)하고자 Winant, Inmann 그리고 Nordstorm(1975) 등(等)에 의해 제시(提示)된 Empirical Eigenfunction을 해운대사빈(海雲臺砂濱)의 변형해석(變形解析)에 적용(適用)하여 변형원인(變形原因)에 관한 인자(因子)의 규명(糾明)을 시도(試圖)하였으며 분석결과(分析結果) 요지(要旨)는 다음과 같다. (1) 해운대사빈(海雲臺砂濱)의 천이특성파악(遷移特性把握)이 Transition Matrices 전개해석방법(展開解析方法)으로 가능(可能)하였다. (2) 적용(適用)된 경험적(經驗的) 고유함수(固有函數)의 전개결과(展開結果)에 의하여 해운대사빈(海雲臺砂濱) 전체(全體)의 시간(時間) 및 공간적(空間的) 변형(變形)에 대한 설명(說明)이 가능(可能)하였다.

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압입시험의 천이 크리프 해석 (Transient Creep Analysis in Indentation Tests)

  • 이진행;이형일
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제36권1호
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    • pp.81-90
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    • 2012
  • 재료시험기법 중 하나인 압입시험은 크리프 특성 분석에 이용될 수 있다. 그러나 많은 기존 연구들이 정상상태의 크리프 특성만을 이용하고 있기 때문에, 단축시험과 압입시험 사이에는 상당한 차이가 발생한다. 따라서 정확한 크리프 평가를 위해서는 천이 크리프 특성을 고려하여야 한다. 본 연구에서는 Ogbonna 등(14)의 구형 압입자를 이용한 천이 크리프 해석을 확장, 자기 유사성을 갖는 원뿔형 압입자에 적용했다. 천이 크리프 특성을 유한요소해석을 통해 분석하여 정리하였으며, 구형 및 원뿔형 압입시험의 천이 특성을 비교했다. 또한 재료의 탄성변형률, 압입자 형상, 압입접촉면적, 대표 변형률 등 기존 평가법들에서 정량적으로 잘 고려되지 못하고 있는 부분들을 살펴보고 그 해결방안을 제시했다.