• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
• /
• v.38 no.1
• /
• pp.1-8
• /
• 2001

The computations of the turbulent flow around the ship models with the free-surface effects were carried out. Incompressible Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations were solved by using an explicit finite-difference method with the nonstaggered grid system. The method employed second-order finite differences for the spatial discretization and a four-stage Runge-Kutta scheme for the temporal integration. For the turbulence closure, a modified Baldwin-Lomax model was exploited. The location of the free surface was determined by solving the equation of the kinematic free-surface condition using the Lax-Wendroff scheme and a free-surface conforming grid was generated at each time step so that one of the grid boundary surfaces always coincides with the free surface. An inviscid approximation of the dynamic free-surface boundary condition was applied as the boundary conditions for the velocity and pressure on the free surface. To validate the computational method developed in the present study, the computations were carried out for beth Wigley and Series 60 $C_B=0.6$ ship model and the computational results showed good agreements with the experimental data.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
• /
• v.33 no.7
• /
• pp.9-17
• /
• 2005

The wake patterns and thrust characteristics of dual flapping airfoils in a biplane configuration are investigated using an unsteady panel method. To trace complicated wake shapes behind airfoils, a core addition scheme, a vortex core model, and the fourth order Runge-Kutta convection scheme are employed. Present results are verified by comparing them with flow visualization, exact solution and published computed results. The thickness and camber of thick airfoils has an effect of decreasing thrust. The airfoils produce maximum thrust when the phase angles between plunging and pitching motions are both 90 and 120 degrees. Thrust increases as the plunge velocity is increased, which is also found as the pitch amplitude is stepped up. Thrust decreases when the distance between the airfoils is less than 0.6c.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
• /
• v.31 no.3B
• /
• pp.293-303
• /
• 2011

An efficient diagonalized approximate factorization algorithm (DAF) is developed for the solution of three-dimensional incompressible viscous flows. The pressure-based, artificial compressibility (AC) method is used for calculating steady incompressible Navier-Stokes equations. The AC form of the governing equations is discretized in space using a second-order-accurate finite volume method. The present DAF method is applied to derive a second-order accurate splitting of the discrete system of equations. The primary objective of this study is to investigate the computational efficiency of the present DAF method. The solutions of the DAF method are evaluated relative to those of well-known four-stage Runge-Kutta (RK4) method for fully developed and developing laminar flows in curved square ducts and a laminar flow in a cavity. While converged solutions obtained by DAF and RK4 methods on the same computational meshes are essentially identical because of employing the same discrete schemes in space, both algorithms shows significant discrepancy in the computing efficiency. The results reveal that the DAF method requires substantially at least two times less computational time than RK4 to solve all applied flow fields. The increase in computational efficiency of the DAF methods is achieved with no increase in computational resources and coding complexity.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
• /
• v.12 no.2
• /
• pp.193-199
• /
• 1988

The forced vibrations of nondissipative nonlinear two-degree-of-freedom system, subjected to periodic forcing functions, are investigated by use of the method of slowly changing phase and amplitude. The first order differential equations are derived for nonrationally solutions and the coupled nonlinear algebraic equations for stationary solutions. Through investigating the response curves of the system, which are obtained numerically by using Newton-Raphson method, it is found that the resonances can occur at more than the number of degree-of-freedom of the system depending on the relation between the nonlinear spring parameters, which has no counterpart in linear systems.

• The Korean Journal of Rheology
• /
• v.5 no.2
• /
• pp.109-124
• /
• 1993

본 연구의 목표는 임의의 3차원 사출성형 금형 공간내에서 단섬유 강화 플라스틱의 충전 공정에서의 과도기적 섬유방향성을 예측하는 수치해석 프로그램의 개발에 있다. Hele-Shaw 방정식에 단섬유에 의해서 추가된 응력을 고려한 Dinh-Armstrong의 모델을 도 입함으로써 새로운 충전과정의 압력 지배 방정식이 유도되었다. 새로운 압력지배 방정식은 단섬유에 의한 응력 때문에 몇 개의 새로운 항들을 포함하고 있다. 충전 과정의 해석은 새 로운 압력지배방정식과 에너지 방정식을 유한효소법과 유한 차분법을 이용하여 풀고 동시에 배향텐서(roientation tensor)의 변화 방정식을 4차 Runge-Kutta 방법을 이용하여 풀었다. 단섬유 배향 텐서를 텐서의 변환 법칙을 이용하여 임의의 3차원 금형 공간내의 모든유한요 소의 중심에서 두께방향의 모든유한 차분 격자를 따라 계산하였다. 이러한 방법으로 임의의 3차원 사출성형 금형 공간내에서 비등온 충전유동과 과도기적 3차원 섬유배향상태를 서로의 상호작용을 고려하여 수치 모사하여 다양한 유동 형태에 따른 단섬유 배향 상태의 변화에 대하여 알아보고자 한다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
• /
• 1999.10a
• /
• pp.28-28
• /
• 1999

본 연구에서는 가스 발생기에서 발생되는 고온, 고압의 가스를 이용하여 유도탄을 수직 발사하는 사출 시스템에 대해 해석적 연구를 수행하였다. 사출 시스템에 의한 수직발사 방식은 발사관내에 설치된 가스 발생기에 의해 생성된 가스가 사출 실린더의 피스톤을 구동시켜, 피스톤에 연결된 유도탄을 요구되는 높이로 사출 시킨 후 유도탄이 점화되는 발사방식이다. 이러한 발사방식은 유도탄 자체의 부스터 발사방식에 비해 유도탄의 화염에 의한 영향이 적다. 현재 사출 시스템은 가스발생기, 가스 튜브, 사출 실린더와 피스톤으로 구성되어있다. 본 논문은 가스 발생기에서 사출 실린더까지의 내부 유동장을 일차원적으로 모델링하였고, 가스발생기, 가스튜브, 실런더 내의 유동과 열전달 과정 및 유도탄의 동적거동에 대한 미분방정식을 연립하여 4th-order Runge-Kutta 방법으로 계산하였다. 또한 가스튜브와 사출 실린더의 열전달 손실에 대하여 1차원 비정상 열전도 방정식의 수치적 계산을 통해 에너지 손실을 계산하였다. 특히 해석에 사용된 작동유체인 추진제 가스의 열학적 상태량은 온도 함수의 5차 다항식으로 표현하여 사용하였다. 이론적인 해석을 통해 사출 장치 시스템의 성능 요구조건과 신뢰성을 만족시키기 위한 가스발생기의 추진제 그레인 및 사출 시스템 설 계 조건을 도출하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
• /
• 2002.11d
• /
• pp.103-105
• /
• 2002

전기-기계 결합시스템에서의 동특성을 정확히 해석하기 위해서는 해석모델의 전기회로 방정식과 운동방정식이 함께 고려되어야 한다. 이때 시스템의 다양한 입력과 기하학적인 구조 등에 대한 등가회로 상수는 시스템의 전반적인 특성에 매우 민감하게 작용하므로 중요하게 고려 되어야한다. 본 논문에서는 전자기시스템의 회로상수를 미리 계산한 다음 이를 기계 역학시스템에 적용하여 다양한 전기적 입력과 외부 부하특성에 대하여 어떻게 동작하는지를 알아보았다. 전자기시스템의 회로상수 추출을 위해 전자장해석은 유한요소법을 이용하였으며 전기회로 방정식과 운동방정식이 함께 고려된 상태 미분방정식은 4차 Runge-Kutta 미분방정식 해법을 이용하여 운동특성을 해석하였다. 계산된 결과는 수학적으로 검증된 미분방정식과 비교하여 검증하였다.

• The Korean Journal of Rheology
• /
• v.6 no.2
• /
• pp.104-118
• /
• 1994

단섬유 보강 플래스틱 재료의 사출성형 충전공정에서 금형재의 유동장이 섬유 배향 상태를 형성하는데 중요한 역할을 할 뿐만 아니라 섬유의 배향상태가 역으로 유동장에 영향 을 미친다. 충전유동과 섬유 배향의 연계해석을 위하여 단섬유에 의한 추가적인 응력을 포 함하는 Dinh과 Armstrong의 이방성 구성방정식을 충전유동의 해석에 도입하였다. 평명방향 으로의 속도구배에 의한 응력을 고려하여 새롭게 유도된 압력 지배방정식과 에너지방정식을 유한요소법과 유한차분법을 이용하여 풀고 동시에 2차배향텐서의 변화방정식을 4차 Runge-kutta 방법을 이용하여 풀었다. 절점 게이트 주변의 확장유동영역과 라인게이트를 통한 수축유동영역에서 평면방향으로의 속도구배에 의한 응력이 유동장에 미치는 영향을 고 찰하였다. 확장유동영역에서는 평면방향으로의 속도구배에 의한 영향이 추가적인 유량으로 나타나면서 주어진 유량조건하에서 평면방향으로의 속도구배에 의한 응력을 고려하지 않은 경우보다 작은 압력구배를 나타냈다. 수축유동영역에서는 위와 반대의 결과를 보였다. 이러 한 경향은 섬유의 부피분율이증가하거나 모양비가 커짐에 따라 증가한다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
• /
• v.14 no.3
• /
• pp.329-337
• /
• 2001

In this study a compound planetary gear combined with three planet gears, which is used for continuously variable transmission, is modeled that consider variable nonlinear gear mesh stiffness and damping when gear rotates, and thus equation of motion of compound planetary gear is derived. Locus of sun gear center causing noise and vibration is being determined from performing derived state equation with numerical analysis in fourth order Runge-Kutta method.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
• /
• 2008.11a
• /
• pp.17-17
• /
• 2008

3차원 입자 모델을 이용하여 $12\;mm{\times}625\;mm$ 크기의 평판형 마그네트론 스퍼터링용 음극에서 전자의 운동을 해석하였다. 전자와 중성 가스 입자의 충돌은 모두 세 가지를 고려하였으며 Runge-Kutta 4th order 방법을 이용하여 전자의 궤적을 계산하였다. 400 eV의 전자는 5 mTorr의 압력에서 알곤과 평균 8 - 12회 이온화 충돌 후 집중 방전 영역에서 벗어났으며 문헌에 보고된 2차원 실린더형 마그네트론에서 보고된 값보다 작았다. 마그네트론의 집중 방전 특성은 전자와 중성의 소각 산란에 의해서 주로 발생되었으며 이온화 충돌에 의해서 발생되는 2차 전자는 충돌 위치에서의 자기장 값에 의해서 궤적이 결정되었다.