• 제목/요약/키워드: 헬름홀츠 방정식

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3차원 경계요소법을 이용한 방사 음압 분포 해석 (Analysis of acoustic pressure by 3-dimension Boundary Element Method)

  • 김홍석;주현우;정현교
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2005년도 제36회 하계학술대회 논문집 B
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    • pp.1014-1016
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    • 2005
  • 본 논문에서는 3차원 경계요소법을 이용한 헬름홀츠 방정식의 해석을 통해 수중에 있는 디스크형 압전 진동자의 방사 음압 해석을 수행하였다. 이 같은 디스크형 모델의 수치해석적 결과를 기존의 이론적 결과와 비교하여 본 논문의 경계요소법 해석의 타당성을 검증하였다.

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천연가스 유량 측정에서 헬름홀츠 자유에너지를 이용한 임계유동함수 계산 (Evaluation of Critical Flow Function by Using Helmholtz Free Energy for Natural Gas Flow Measurement)

  • 하영철;허재영
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제37권12호
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    • pp.1167-1173
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    • 2013
  • 본 연구에서는 천연가스 유량 측정에서 2차 표준으로 사용되는 소닉노즐 뱅크 -12개 노즐 패키지로 구성-의 임계유동함수 계산 시간을 1초 이하로 단축하고자 하였다. 이를 위해 AGA 8-dc 상태방정식을 적용한 헬름홀츠 자유에너지를 유도하고 이로부터 적분 항이 없는 열역학 상태량 식을 도출하여 CFF 계산에 적용하였다. 그 결과 CFF 계산 시간이 기존 6.7초/12개에서 0.6초/12개로 크게 감소하는 것을 확인할 수 있었고 이 계산 시간은 가스 성분 수와 거의 무관함도 알 수 있었다. 또한 본 계산 결과의 정확도를 확인하기 위해 기존 CFF 국제비교연구의 결과와 비교한 결과 차이가 없음도 확인하였다.

연소시스템의 열음향 불안정 예측을 위한 Helmholtz Solver 개발 (Development of Helmholtz Solver for Thermo-Acoustic Instability within Combustion Devices)

  • 김성구;최환석;차동진
    • 한국항공우주학회지
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    • 제38권5호
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    • pp.445-455
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    • 2010
  • 본 연구에서는 실제 로켓엔진 및 가스터빈용 연소기 내부의 열음향 불안정을 효과적으로 예측하기 위하여, 헬름홀츠 방정식과 시간지연모델을 이용한 3차원 유한요소법 해석코드를 개발하였다. 연소응답항에 의해 수치적으로 야기되는 비선형성은 반복법으로 선형화 하였으며, Arnoldi 방법을 사용하여 대용량 고유치 문제를 해석하였다. 해석결과인 복소각주파수와 음향 압력장을 통해 각 음향모드의 공진주파수, 진폭의 증폭/감쇠 여부 그리고 모드 형태를 예측할 수 있다. 이론해가 존재하는 두 가지 문제를 통해 출구 임피던스와 예혼합 화염이 종 방향 음향장에 미치는 영향에 대한 예측 정확도를 평가하였으며, 배플 유무에 따른 횡 방향 음향 모드의 주파수 변이를 상온 음향시험 결과와 비교/검증하였다.

보조 포텐셜 함수를 이용한 선형 안테나 해석 (Linear antenna analysis using auxiliary potential function)

  • 정우혁;송찬미;황금철
    • 한국정보통신학회:학술대회논문집
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    • 한국정보통신학회 2017년도 추계학술대회
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    • pp.623-624
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    • 2017
  • 본 논문은 보조 포텐셜 함수를 이용하여 선형 안테나를 해석하였다. 다이폴 혹은 모노폴의 구조를 갖는 선형 안테나의 방사특성을 분석하기 위해 보조 포텐셜 함수 개념을 도입하였고 맥스웰 방정식으로부터 헬름홀츠 방정식을 유도하였다. 이에 그린함수 및 원거리 근사를 적용하여 다이폴 및 모노폴 안테나의 radiation field를 구하였고 안테나 길이에 따른 방사패턴 분포차이를 확인하였다. 또한 계산된 방사패턴을 안테나 시뮬레이션 결과와 비교분석하였다. 도출된 radiation field를 기반으로 Poynting vector, radiation power, radiation intensity, directivity, gain 등 안테나 성능 지표를 유도하였다.

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평균 유동을 고려한 1차원 그린 함수를 이용한 덕트 내부의 음장 예측 방법 (Prediction of Sound Field Inside Duct with Moving Medium by using one Dimensional Green's function)

  • 전종훈;김양한
    • 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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    • 한국소음진동공학회 2005년도 추계학술대회논문집
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    • pp.915-918
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    • 2005
  • Acoustic holography uses Kirchhoff·Helmholtz integral equation and Green's function which satisfies Dirichlet boundary condition Applications of acoustic holography have been taken to the sound field neglecting the effect of flow. The uniform flow, however, changes sound field and the governing equation, Green's function and so on. Thus the conventional method of acoustic holography should be changed. In this research, one possibility to apply acoustic holography to the sound field with uniform flow is introduced through checking for the plane wave in a duct. Change of Green's function due to uniform flow and one method to derive modified form of Kirchhoff·Heimholtz integral is suggested for 1-dimensional sound field. Derivation results show that using Green's function satisfying Dirichlet boundary condition, we can predict sound pressure in a duct using boundary value.

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천연가스의 임계유동함수 불확도 평가 (Estimation of Uncertainty in Critical Flow Function for Natural Gas)

  • 하영철
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제38권7호
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    • pp.625-638
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    • 2014
  • 본 연구에서는 천연가스 유량 측정에 사용되는 임계유동함수(CFF)를 AGA8-dc 상태방정식으로 계산할 때 CFF 계산값의 불확도를 평가하였다. CFF 계산에 사용되는 엔탈피, 엔트로피, 음속 식은 불확도 분석이 가능하도록 무차원 헬름홀츠 자유에너지(Helmholtz free energy, HFE)와 이의 편도함수로 표현하였고, HFE의 불확도를 추정하였다. 압축인자의 불확도에 의해 유발되는 종속 변수의 불확도를 반영하기 위해 AGA8-dc 압축인자 식을 해당 불확도만큼 편차가 생기는 형태로 변형하였고, 각 불확도 요인별로 불확도 기여도 평가 모델을 만들었으며, 이를 CFF 계산 프로그램에 적용하였다. 그 결과 CFF의 불확도는 압력 10, 50, 100 bar 에서 각각 0.025, 0.055, 0.112 % 정도로 평가 되었고 압력에 비례하여 증가하는 것을 확인하였다. 또한 본 결과를 기존 CFF 국제비교시험결과(1999년)에 적용한 결과 각 기관별 CFF 값의 차이를 적절히 설명하는 것도 알 수 있었다.

음장 재현에서의 유일성 문제 (Uniqueness Problem in Sound Field Reproduction)

  • 장지호;김양한
    • 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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    • 한국소음진동공학회 2008년도 춘계학술대회논문집
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    • pp.916-919
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    • 2008
  • This paper deals with a means to reproduce sound field by using Kirchhoff-Helmholtz integral equation. We control boundary value or generate sound sources on the boundary in order to control the sound field as we want. The method assumes that there is a unique relation between sound field and its boundary should. Otherwise the reproduced sound field is different from what we want generate; the original sound field. Half-infinite sound field and finite sound field are considered and whether the uniqueness is hold or not and how the reproduced field is generated are discussed in each case.

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오목 음향 공동의 고정밀도 고유치 해석을 위한 새로운 MNDIF법 정식 개발 (New Formulation of MNDIF Method for Accurate Eigenvalue Analysis of Concave Acoustic Cavities)

  • 강상욱
    • 한국소음진동공학회논문집
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    • 제23권11호
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    • pp.1003-1011
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    • 2013
  • A new formulation of the MNDIF method is introduced to extract highly accurate eigenvalues of concave acoustic cavities. Since the MNDIF method, which was introduced by the author, can be applicable for only convex acoustic cavities, a new approach of dividing a concave cavity into two convex domains and formulating an algebraic eigenvalue problem is proposed in the paper. A system matrix equation, which gives eigenvalues, is obtained from boundary conditions for each domain and the condition of continuity in the interface between the two domains. The validity and accuracy of the proposed method are shown through example studies.

1D 네트워크 모델을 이용한 항공용 가스터빈 연소기에서의 음향장 해석 (Acoustic Field Analysis using 1D Network Model in an Aero Gas Turbine Combustor)

  • 표영민;박희호;정승채;김대식
    • 한국추진공학회지
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    • 제23권2호
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    • pp.38-45
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    • 2019
  • 본 연구에서는 항공용 가스터빈의 연소실에서의 연소불안정 해석을 위한 고유값 도출을 목적으로 하는 1D 네트워크 모델을 개발하였다. 모델은 면적 변화가 있는 음향 네트워크 요소들 사이의 각종 지배 방정식을 통하여 개발되었고, 이를 이용하여 현재 개발 중인 복잡한 유로 형상을 갖는 실제 항공용 가스터빈 연소기에서의 음향장 해석에 적용되었다. 본 모델을 통하여 도출된 음향장 해석 결과는 3차원 유한요소해석 기반의 헬름홀츠 솔버의 계산 결과와 비교하였다.

라게르 함수를 이용한 일반적인 분산 매질의 시간 영역 해석 (Transient Analysis of General Dispersive Media Using Laguerre Functions)

  • 이창화;권우현;정백호
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제22권10호
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    • pp.1005-1011
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    • 2011
  • 본 논문에서는 일반적인 분산 매질의 전자기 과도 응답을 해석하기 위하여 헬름홀츠 방정식에 근거한 MODFDM(Marching-on-in-Degree Finite Difference Method) 기법을 제안한다. 라게르 함수의 특성을 이용하여 시간에 대한 미분항과 상승 적분(convolution integral)의 근사를 해석적으로 처리하였다. 본 기법의 기본적인 독창성은 전장과 전속 밀도, 유전율 등을 모두 라게르 함수로 전개한 다음, 갤러킨 시험 과정을 적용하여 시간 변수를 완전히 제거하였을 뿐만 아니라, 기존의 FDTD(Finite Difference Time-Domain) 방법과 달리 최종 계산식에 공간적인 유한 차분만을 적용하는데 있다. 일반적인 분산 매질의 해석에 적용 가능함을 보이기 위하여 대표적인 드바이, 드루드 및 로렌츠 분산 매질에 대한 전자기 과도 응답을 수치예로 보인다.