• 에너지공학
• /
• 제24권1호
• /
• pp.149-163
• /
• 2015

본 연구에서는 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics, CFD) 해석코드를 사용하여 마스트집합체의 열수력적 안전성에 대한 연구를 수행하였다. 이를 위해 자연대류 벤치마크 문제를 선정하여 CFD 코드의 물리모델을 선정 및 해석 능력을 검증하고 이를 이용하여 마스트집합체에 대한 자연대류 열전달 해석을 수행하였다. 본 연구에서는 Betts et al.의 사각 수직공동에서 난류 자연대류 실험결과를 대상으로 CFD 해석을 수행하여 자연대류 조건에 적용하기 위한 난류 모델로 표준 $k-{\omega}$ 모델을 선정하였다. 이렇게 도출된 난류모델을 CFD코드에 적용하여 Bates et al.에 의해 수행된 PNL(Pacific Northwest Laboratory)의 $2{\times}6$ 번들 실험과 이에 대한 Kwon et al.의 MATRA, Fluent 코드의 해석과 비교 계산을 수행하여 CFD코드의 부수로조건 자연대류 열전달 해석 능력을 검증하였다. 최종적으로 도출된 $k-{\omega}$ 난류 모델을 사용하여 마스트집합체 및 핵연료 집합체에 대한 자연대류 해석을 수행하였다. 해석 결과 수조 내부 및 부수로 내에서 안정적인 자연대류 유동이 발생함을 확인하였으며, 본 유동 조건에서 핵비등이탈비를 계산함으로써 열수력적 안전성을 정량적으로 평가하였다.

• 터널과지하공간
• /
• 제30권6호
• /
• pp.573-590
• /
• 2020

본 논문에서는 국제공동연구인 DECOVALEX-2023 프로젝트 Task G의 연구 현황과 현재까지 수행된 benchmark 해석 결과를 소개하였다. Task G의 명칭은 'Safety ImplicAtions of Fluid Flow, Shear, Thermal and Reaction Processes within Crystalline Rock Fracture NETworks(SAFENET)'로, 결정질 암반 내 균열의 생성과 성장 메커니즘 및 균열에서 발생하는 열-수리-역학적 복합거동을 해석하기 위한 수치해석기법을 개발하는 데에 목표가 있다. Task G의 첫 번째 연구 테마는 결정질 암석 내 단일 균열의 역학적 거동에 대한 해석해(analytical solution)를 바탕으로 각 연구팀의 수치모델링기법을 개발 및 검증하는 Benchmark 해석이다. 본 연구에서는 3차원 입자기반 개별요소모델을 이용하여 단일 균열을 포함한 암석의 역학적 거동 특성을 모델링하고자 하였다. 이 모델에서는 상호독립적으로 거동하는 개별입자의 집합체를 통해 암석의 구조적 특징을 모사하고, 입자와 입자간 접촉에서 발생하는 역학적 거동을 개별요소해석모델인 3DEC을 통해 계산하게 된다. 해석 결과, 도메인의 경계응력으로 인해 균열에 유도되는 수직응력과 전단응력 수준은 변위 구속과 응력 재배치로 인해 이론적인 수치보다 낮게 나타났다. 그러나 수치모델에서 계산된 수직변위와 전단변위는 실제 균열의 유도 응력을 통해 추정된 해석해와 비교할 때 상당히 유사한 결과를 보였으며 균열의 응력-변위 관계를 합리적으로 재현할 수 있음을 확인하였다. 본 연구의 해석모델은 Task G에 참여하는 국외 연구팀들과의 의견 교류와 워크숍을 통해 지속적으로 개선하는 한편, 향후 다양한 조건의 실내시험에 적용하여 타당성을 검증할 예정이다.

• 터널과지하공간
• /
• 제24권3호
• /
• pp.243-254
• /
• 2014

본 연구에서는 GBM-UDEC(grain based model combined with Universal Distinct Element Code) 모델을 통해 암석의 역학적 거동을 모사하기 위한 수치해석기법을 소개하였다. 이를 적용하여 암석의 광물학적 구조를 다각형 입자의 집합체로 표현하고, 압축하중 하에서 암석의 파괴 특성 및 인장균열의 전파 양상를 살펴보았다. 제시된 수치해석모델은 단축압축강도시험 및 간접인장강도시험을 통해 관찰되는 암석의 역학적 거동 특성을 합리적으로 모사할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
• /
• 한국원자력학회 1996년도 추계학술발표회논문집(2)
• /
• pp.487-493
• /
• 1996

판(leaf)의 너비가 일정하고 두께가 균일하게 감소하는 두께감소 홀다운스프링집합체(Tapered-Thickness Holddown spring Assembly ; TT-HDS)에서 단순 보 이론과 Castigliano의 정리를 이용하여 TT-HDS의 탄성강성도를 해석적으로 구할 수 있도록 종래에 유도되었던 탄성강성도 평가식을 수정하고 확장하였으며 TT-HDS의 기하학적 설계자료를 이용하여 탄성강성도를 평가하였다. 아울러 ANSYS code 의 접촉요소를 이용하여 TT-HDS을 유한요소 모델링하여 탄성강성도를 수치적으로 평가하였다. 평가 결과 전단력 및 축력이 TT-HDS의 탄성강성도에 미치는 영향은 약 0.09∼0.16%정도로서 TT-HDS의 탄성강성도는 주로 굽힘모우멘트에 의해 지배되고 있음이 확인되었다. 또한 접촉요소로 유한요소 모델링하여 평가한 결과는 확장된 평가식으로 평가한 탄성강성도와 매우 잘 일치하고 있음을 발견하였다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제40권5호
• /
• pp.329-337
• /
• 2016

연료집합체의 지지격자에 설치된 혼합날개는 난류 강화 기구로서 부수로 내부에서 선회류 또는 연료봉 간극사이에서 횡류를 발생시켜 대류열전달을 증진시키는 역할을 한다. 따라서 혼합날개의 기하학적인 형상 및 배열 형태는 혼합날개의 성능을 결정하는 중요한 인자이다. 본 연구에서는 OECD/NEA의 벤치마크 계산에서 활용된 분할 형태의 혼합날개가 장착된 $5{\times}5$ 연료집합체 내부에서의 유동분포 특성을 파악하기 위해 상용 전산유체역학 소프트웨어인 ANSYS CFX R.14를 사용하여 계산을 수행하였고, 계산결과를 MATiS-H 시험장치의 측정값과 비교하였다. 또한 분할 형태의 혼합날개 형상이 연료집합체 내부유동 형태에 미치는 영향에 대해 설명하였다.

• 소음진동
• /
• 제5권2호
• /
• pp.207-213
• /
• 1995

본 논문에서 구조동력학 문제를 풀기 위한 명시적(explicit) 예측 수정자 시간적분법을 개발하였으며, 이 알고리즘은 최근 개발된 암시적(implicit) 일반화된 $\alpha$ 방법으로부터 유도하였다. 암시적 방법과 같이 명시적 일반화된 .alpha. 방법도 하나의 변수를 갖는 알고리즘의 집합이며, 이 변수는 고주파 영역에서 수치 감쇠의 양을 정의한다. 제안된 알고리즘은 수치감쇠가 없는 시간적분법으로 파의 젼달 문제를 풀때 나타나는 가상의 진동을 감소시키는 수치감쇠를 가지고 있기 때문 에 선형 혹은 비선형의 구조동력학 문제에 효과적으로 이용될 수 있다.

• 터널과지하공간
• /
• 제31권6호
• /
• pp.593-609
• /
• 2021

본 연구에서는 입자기반 개별요소모델(grain-based distinct element model, GBDEM)을 이용하여 결정질 암석 내 포함된 균열의 열-역학적 거동을 평가할 수 있는 수치해석기법을 제시하고 열에 의한 균열의 미끄러짐 거동을 해석하였다. 이는 DECOVALEX-2023 프로젝트 Task G의 일환으로 수행된 벤치마크 모델링 연구로, Task G는 결정질 암반 내 균열의 열-수리-역학적 복합거동을 해석하기 위한 수치해석기법을 개발하는 데에 목표가 있다. 여기에서는 Voronoi diagram을 이용하여 다면체 개별입자의 집합체로서 해석모델을 생성하고, 입자 및 입자간 접촉에서 발생하는 열-역학적 거동을 개별요소프로그램인 3DEC을 통해 해석하였다. 암석 시험편의 탄성거동을 재현하기 위하여 등가연속체 개념을 적용하여 입자와 접촉의 미시물성을 산정하였으며, 균열에 상응하는 접촉에는 Coulomb slip model을 부여하여 인장강도와 전단강도를 갖는 불연속면을 모사하였다. 경계응력과 열응력에 의한 균열의 거동을 수치적으로 모델링하였으며, 경계조건에 따라 균열의 미끄러짐이 발생하는 열-역학적 메커니즘을 정량적으로 분석하였다. 해석 결과, 본 연구에서 제시한 해석모델이 암석 내 열팽창과 열응력의 증가, 균열 응력과 변위, 경계조건의 영향 등을 합리적으로 재현하고 있음을 확인하였다. 본 연구의 해석모델은 Task G에 참여하는 국외 연구팀들과의 의견 교류와 워크숍을 통해 지속적으로 개선하는 한편, 향후 실내실험에 적용하여 타당성을 검증할 예정이다.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제23권3호
• /
• pp.275-284
• /
• 1991

핵연료봉의 정방형 또는 삼각형 배열내의 2차 난류 유동의 해석은 연료봉내의 온도분포와 열전달 과정의 해석에 있어서 중요한 문제이다. 비등방성 난류모델과 등방성 난류모델을 사용하여 속 도장을 구하였고 열수력학적 성질이 일정하다는 가정하에 지배방정식을 유한 요소법을 사용하여 수치해석적인 방법으로 해를 구하였다. 또한 연료봉 표면 근처에서는 유체의 유동이 난류가 아니기 때문에 축 방향 속도는 벽의 법칙에 의해서 계산하였다. 이러한 방법에 의해서 구해진 해는 실험 결과와 비교되었고 비교적 잘 일치하였다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제20권6호
• /
• pp.705-712
• /
• 2008

본 연구에서는 그라운드 구조법을 이용하여 콘크리트 구조형태의 최적화에 대한 수치 실험을 하였다. 마이크로 격자 모델은 단위 셀의 집합체로 구성되었다. 해석 과정은 각 부재의 응답계를 강성에 피드백 시켜서 유한요소해석을 반복하였다. 이 해석의 반복을 통하여, 트러스 모델은 수리적 최적화 수법이 아니라 국소적인 응력 상태를 이용하여 위상적인 구조 형태와 구조적 형상을 표현하였다. 격자 트러스 모델을 여러 예제에 적용하여 형상 배치 문제를 해석하는데 성공하였다.

• 대한기계학회논문집
• /
• 제11권1호
• /
• pp.26-35
• /
• 1987

본 연구에서는 (1) 삭도설계에 더욱 정확한 값을 얻기 위하여 엄밀해를 가진 현수곡선이론을 바탕으로 하여 설계변수들과의 관계를 유도 및 체계화 시켰다. (2) 다목적 함수를 벡터최소화함에 따라, 얻어지는 Pareto 최적해를 구할 수 있었다. Pareto 최적해를 구하는 방법에는 중첨법, 제한법, 추정법이 있다. 여기서는 삭도의 최적화에 대한 특성과 평가값은 서로 복잡한 trad off관계를 가지고 있으므로 다목적 인 두개의 목적함수에 중첩시켜 단일목적 함수로 변환하는 가운데 Kunn-Tuck최적생의 필요조건을 적용하면 목적함수의 값 범위를 해석적으로 정하고 Pareto최적해 집합을 해석적으로 구한다. (3) 이들의 해석에 관한 수치예를 들어 설계에 기준이 되는 로 우프의 규격과 초기장력을 결정하였다.