• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2006년도 추계학술대회 논문집(제1권)
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• pp.181-186
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• 2006

본 논문에서는 Freak Wave의 생성원인에 대하여 간략히 논의하였으며, 이 중 파랑-조류 비선형 상호작용에 대한 이론 및 수치적 해석기법의 역사와 장단점 등을 기술한다. 본 연구에서는 파랑-조류 상호작용에 대한 수치모델링 및 해석 기법을 개발하고 있다. 개발 중인 수치해석 기법은 공간적으로 불균일한 조류와 파랑의 비선형 상호작용을 해석하기 위하여 Navier-Stokes 방정식을 이용하여 유동현상을 모델링하였으며, 이산화를 위하여 스펙트랄요소법(Spectral Element Method; SEM)을 이용하였다. 또한 자유표면의 운동을 효과적으로 기술하기 위하여 ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)기법을 사용하였다. 본 연구의 유동 모델과 수치해석기법의 과정과 특성, 그리고 장점 등에 대하여 논의하였으며, 초기적인 수치해석 결과를 제시하였다. 이를 바탕으로 개발된 수치해석기법의 정확성 및 수렴성을 확인할 수 있다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제16권5호
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• pp.683-695
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• 2002

The objective of the present study is to analyze the fluid flow with moving boundary using a finite element method. The algorithm uses a fractional step approach that can be used to solve low-speed flow with large density changes due to intense temperature gradients. The explicit Lax-Wendroff scheme is applied to nonlinear convective terms in the momentum equations to prevent checkerboard pressure oscillations. The ALE (Arbitrary Lagrangian Eulerian) method is adopted for moving grids. The numerical algorithm in the present study is validated for two-dimensional unsteady flow in a driven cavity and a natural convection problem. To extend the present numerical method to engine simulations, a piston-driven intake flow with moving boundary is also simulated. The density, temperature and axial velocity profiles are calculated for the three-dimensional unsteady piston-driven intake flow with density changes due to high inlet fluid temperatures using the present algorithm. The calculated results are in good agreement with other numerical and experimental ones.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제5권4호
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• pp.79-90
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• 2005

본 연구의 주 목적은 다양한 요인에 의해 케이블-막구조물에 요소이동이 발생할 때, 당초 해석 시 가정되었던 좌표나 응력상태의 변화에 대해 막과 케이블 사이에 발생하는 요소이동의 방향이나 크기를 산정하고, 요소이동이 발생한 후 응력상태의 변화를 규명하는 것이다. 먼저 케이블 보강 막구조물의 요소이동 문제를 해석하기 위한 이론적 배경인 ALE 유한요소법의 개념을 소개하고, ALE 개념이 도입된 케이블-막구조물에서의 요소이동을 고려한 강성매트릭스를 작성하여 해석 프로그램을 개발한다. 개발된 프로그램의 타당성을 검증하기 위해 다양한 예제 해석을 수행한다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 1999년도 춘계 학술대회논문집
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• pp.11-22
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• 1999

A numerical prediction method has been proposed to predict non-linear free surface oscillation in a three-dimensional container. The fluid motions are numerically predicted with Navier-Stokes equations discretized in a Lagrangian scheme with sufficient numerical accuracy. The profile of a free surface is precisely represented with three-dimensional body-fitted coordinates (BFC), which are regenerated in each computational step on the basis of the arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) formulation. In order to confirm the reliability of the computational method, it was firstly applied to three-dimensional flows within complicated-shaped rigid boundaries, such as curved pipes and ducts. Than it was applied to benchmark computations related to free surface oscillations. Following these basic verifications, non-linear sloshings in a cylindrical tank and transitions from sloshing to swirling motions were numerically predicted. Throughout these computations, the applicability of the present computational method has been confirmed and some of the predicted free surface motions were visualized as sequential images and animations to understand their dynamic futures.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.553-556
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• 2011

The primary aim of the present study is to propose new design formulae that can be used to evaluate the structural performance of breakwaters installed on container carriers under green water impact loads. A series of numerical analyses for green water impact loads inducing breakwater collapse have been carried out. The well-known fluid-structure interaction analysis technique has been adopted realistically to consider the phenomenon of green water impact loads. The structural behavior of these breakwaters under green water impact loads has also been carried out simultaneously throughout the transient analysis. A verification study of the numerical results was performed using the actual collapse incidents of breakwaters on container carriers. It would be expected that the proposed design formulae, based on the obtained insights, could be used as practical guidelines for the design of breakwaters on container carriers.

• 대한기계학회논문집A
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• 제21권11호
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• pp.1912-1920
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• 1997

In the analysis of metal forming process, ALE(Arbitrary Lagrangian Eulerian) finite element methods have been increasingly used for the capability to control mesh independently from material flow. The methods can be divided into two groups i.e., coupled and split formulations. In the present work, the split ALE formulation is used for computational efficiency. A split ALE finite element method developed for rigid-viscoplastic materials and applied to the analysis of hot square die extrusion. Since thermal state greatly affects the product quality, an ALE scheme for temperature analysis is also presented. As computational examples, profile shapes as square and cross-like sections are chosen.

• 대한기계학회논문집B
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• 제21권11호
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• pp.1538-1551
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• 1997

Kinetic energy conservation for fixed and moving grids is examined in time-accurate finite element computation of fully unsteady inviscid flows. As numerical algorithms, fractional step method (FSM) and modified SIMPLE are used. To simulate the flow in moving grid system, arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) method is adopted. In the present study, the energy conserving time integration rule for finite element algorithm is proposed and discussed schematically. It is shown that the discretization by Crank-Nicolson in time and Galerkin (central difference) in space must be used to ensure energy conservation. The developed code has been tested for a standing vortex in fixed or moving grid system, sloshing in a tank and propagation of a solitary wave, and has been shown to be a completely energy conserving algorithm.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권12호
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• pp.1082-1088
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• 2007

고속 및 고효율의 해양 수송수단에 대한 필요성이 점차 증가되면서 위그선(WIG: Wing in Ground effect)이 차세대 수송수단으로 관심이 집중되고 있다. 이러한 고속 해양 수송선의 구조설계 시 수면에 대한 충격하중은 중요하게 고려되어야 할 하중요소 중의 하나이며 착수하중에 의한 동적거동은 손상을 초래하는 중요한 요소이다. 본 연구에서는 위그선 착수 시 수면 충격하중에 대한 수치해석을 통해 선체의 동적거동을 평가하였다. 착수환경에서의 수면충격하중을 ALE (Arbitrary Lagrangian-Eulerian) 유한요소법을 적용하여 해석을 수행하였으며 3차원 쉘요소를 적용한 전기체 모델을 개발하여 위그선의 착수환경에서 선체의 동적거동을 모사하였다. 착수환경은 정상 착수조건과 측풍에 의한 비정상 착수조건 두 가지를 고려하여 해석을 수행하였으며 이러한 착수환경이 위그선 구조의 정적 구조 안정성에 미치는 영향을 평가하였다

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.57-65
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• 2022

본 연구에서는 폭약과 발파공 사이의 충전매질을 통한 충격파 전파 효과를 수치적으로 시뮬레이션하고 검증하였다. 고체(Lagrangian)와 유체(Eulerian)를 혼합 모델링하기 위해 Arbitrary Lagrangian-Eulerian(ALE) 방법을 선택하였다. 시간의존적 해석은 발파공정 시간 동안 수행되었다. 폭약과 매질(공기 또는 물)을 유한 요소망으로 모델링하였고, 발파공은 시작점(폭약)에서 발파공벽에 도달하는 전파 속도와 충격력을 결정할 수 있는 강체로 가정하였다. 해석결과에 따르면 물의 전파속도와 충격력은 공기의 경우보다 컸다. 추가로 발파 작업의 실제 현장을 모델링하고 시뮬레이션하였다. 암석은 탄소성체로 가정하였다. 해석결과에 따르면 충전매질이 물인 경우 순간 충격력이 더 크고, 파쇄블록 크기는 더 작은 것으로 나타났다. 반면 발파공배면에서의 충격량은 물인 경우에 더 작았는데, 이는 파쇄에 충격에너지가 상당부분 사용되고, 파쇄로 인한 감쇠 효과에 의해 주변의 고체를 통한 압력 전파는 공기보다 작아지기 때문이다. 이로써 충전매질로서 물이 공기보다 경제성이 더 높다는 것이 입증되었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제16권4호
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• pp.423-440
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• 2003

Arbitrary Lagrangian Eulerian finite element methods gain interest for the capability to control mesh geometry independently from material geometry, the ALE methods are used to create a new undistorted mesh for the fluid domain. In this paper we use the ALE technique to solve fuel slosh problem. Fuel slosh is an important design consideration not only for the fuel tank, but also for the structure supporting the fuel tank. "Fuel slosh" can be generated by many ways: abrupt changes in acceleration (braking), as well as abrupt changes in direction (highway exit-ramp). Repetitive motion can also be involved if a "sloshing resonance" is generated. These sloshing events can in turn affect the overall performance of the parent structure. A finite element analysis method has been developed to analyze this complex event. A new ALE formulation for the fluid mesh has been developed to keep the fluid mesh integrity during the motion of the tank. This paper explains the analysis capabilities on a technical level. Following the explanation, the analysis capabilities are validated against theoretical using potential flow for calculating fuel slosh frequency.