• 대한기계학회논문집A
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• 제36권7호
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• pp.789-796
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• 2012

함정의 수중방사소음은 그 해석의 어려움이나 정확성에 있어서 매우 관심이 큰 문제이다. 본 논문에서는 구조물의 수중방사소음을 해석하기 위하여 유한요소/경계요소 연성해석법을 제안하였다. 제안된 방법은 헤름홀츠방정식에 대한 Burton-Miller 적분방정식에 기반하는 부가수 질량과 감쇠행렬을 이용하여 구조물의 구조-유체 연성응답을 해석하고 계산된 구조물의 응답으로부터 수중방사소음을 계산하는 순차적인 방법이다. 구조-유체연성작용의 구조해석은 상용소프트웨어인 MSC/NASTRAN 에 구조-유체연성효과 행렬을 추가하여 해석하는 방법으로 이루어졌고, 수중방사소음의 경우는 전용 소프트웨어를 개발하였다. 개발된 수중방사소음 해석법을 간단한 예제를 통하여 그 특성을 살피고, 실제 함정의 받침대 진동에 의한 수중방사소음의 계산에 적용하여 그 유용성을 보였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권1호
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• pp.24-31
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• 2006

본 연구에서는 완전 내재적 기법을 이용한 2계 자유도 모델에 대한 플러터 해석을 수행하였다. 유동해석을 위하여 2차원 Navier-Stokes 지배방정식을 ε-SST 난류모델과 DP-SGS 병렬화 기법을 이용해 구성하였다. 구조해석을 위하여 피치 와 플런지의 2계 자유도를 갖는 모델을 구성하였으며 시간영역에서의 해석을 위하여 유동해석과 마찬가지로 이중 시간 전진 기법을 이용하였다. 가상 시간 전진에서 유체-구조 결합을 통해서 강성결합을 구현하였으며 이를 천음속 플러터 예측에 적용하였다. 플러터 해석의 전형적인 응답인 감쇠응답, 중립응답, 발산응답 및 limit cycle oscillation (LCO) 등을 계산하였으며, 더불어 플러터 속도 경계곡선을 작성하였다. 천음속 플러터 해석은 난류모델 뿐만 아니라 유체-구조 결합 방법에 따라 다른 특성을 보임을 확인하였다.

• Ocean Systems Engineering
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• 제7권3호
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• pp.299-318
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• 2017

The paper aims at illustrating several key issues and ongoing efforts for development of a reliable fully-Lagrangian particle-based solver for simulation of hydroelastic slamming. Fluid model is founded on the solution of Navier-Stokes along with continuity equations via an enhanced version of a projection-based particle method, namely, Moving Particle Semi-implicit (MPS) method. The fluid model is carefully coupled with a structure model on the basis of conservation of linear and angular momenta for an elastic solid. The developed coupled FSI (Fluid-Structure Interaction) solver is applied to simulations of high velocity impact of an elastic aluminum wedge and hydroelastic slammings of marine panels. Validations are made both qualitatively and quantitatively in terms of reproduced pressure as well as structure deformation. Several remaining challenges as well as important key issues are highlighted. At last, a recently developed multi-scale MPS method is incorporated in the developed FSI solver towards enhancement of its adaptivity.

• Coupled systems mechanics
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• 제3권4호
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• pp.385-403
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• 2014

In this paper, the forced vibration problem of an Euler-Bernoulli beam that is joined with a semi-infinite field of a compressible fluid is considered as a boundary value problem (BVP). This BVP includes two partial differential equations (PDE) and some boundary conditions (BC), which are introduced comprehensively. After that, the closed-form solution of this fluid-structure interaction problem is obtained in the frequency domain. Some mathematical techniques are utilized, and two unknown functions of the BVP, including the beam displacement at each section and the fluid dynamic pressure at all points, are attained. These functions are expressed as an infinite series and evaluated quantitatively for a real example in the results section. In addition, finite element analysis is carried out for comparison.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.658-659
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• 2009

In this study, fluid-induced vibration (FIV) analyses have been conducted for tall building structure. In order to investigate the aeroelastic responses of tall building due to wind load, advanced computational analysis system based n computational fluid dynamics(CFD) and computational structural dynamics (CSD) has been developed. Fluid domains are modeled using the computational grid system with local grid deforming technique. A fully implicit time marching scheme based on the Newmark direct integration method is used for computing the coupled aeroelastic governing equations of tall structure for fluid-structure interaction (FSI) problems. Detailed aeroelastic responses and results are presented to show the physical phenomenon of the tall building.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제65권4호
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• pp.359-368
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• 2018

Dynamic analysis of complex and large structures may be costly from a numerical point of view. For coupled vibroacoustic finite element models, the importance of reducing the size becomes obvious because the fluid degrees of freedom must be added to the structural ones. In this paper, a component mode synthesis method is proposed for large vibroacoustic interaction problems. This method couples fluid subdomains and dynamical substructuring of Craig and Bampton type. The acoustic formulation is written in terms of the velocity potential, which implies several advantages: coupled algebraic systems remain symmetric, and a potential formulation allows a direct extension of Craig and Bampton's method to acoustics. Those properties make the proposed method easy to implement in an existing finite element code because the local numerical treatment of substructures and fluid subdomains is undifferentiated. Test cases are then presented for axisymmetric geometries. Numerical results tend to prove the validity and the efficiency of the proposed method.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제22권6호
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• pp.719-739
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• 2006

An analytical method for the free vibration of two circular plates coupled with an inviscid and compressible fluid is developed by the Rayleigh-Ritz method. The fluid is bounded by a rigid cylindrical vessel and two circular plates with an unequal thickness and diameter. It was found that the theoretical results could predict well the fluid-coupled natural frequencies with an excellent accuracy when compared with the finite element analysis results. As the fluid thickness increases or the plate thickness difference increases, an abrupt curve veering in the natural frequency loci of the neighboring modes and drastic changes in the corresponding mode shapes are observed. The mode localization frequently appears in the higher modes and in the wide gap between the plates because of a decrease in the fluid coupling owing to the fluid dispersion effect.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제20권11호
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• pp.1848-1862
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• 2006

As a basic study on the fluid-structure interaction of the shell structure, a theoretical formulation has been suggested on the free vibration of a thin-walled conical frustum shell filled with an ideal fluid, where the shell is assumed to be fixed at both ends. The motion of fluid coupled with the shell is determined by means of the velocity potential flow theory. In order to calculate the normalized natural frequencies that represent the fluid effect on a fluid-coupled system, finite element analyses for a fluid-filled conical frustum shell are carried out. Also, the effect of apex angle on the frequencies is investigated.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.17-24
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• 2020

본 연구에서는 물로 둘러싸인 철근콘크리트 취수탑에 대한 비선형내진해석을 수행하였다. 구조물 주변의 유체를 고려하기 위하여 부가질량 및 CEL을 이용한 유체구조물 상호작용 모델을 구성하였다. 이 때 부가질량모델은 음해법을 사용하였고 유체구조물 상호작용 모델은 양해법을 사용하였다. 입력운동은 동일한 인공지진을 재현주기에 따라 500년, 1000년, 2400년에 해당하도록 크기를 조절하였다. 유체를 고려한 모델의 보수성을 평가하기 위하여 유체를 고려하지 않은 모델을 구성하여 참조해로 삼았다. 콘크리트와 철근의 재료모델은 항복후의 비선형 거동을 고려할 수 있도록 선정하였고 ABAQUS를 이용하여 해석을 수행하였다. 해석결과 얻어진 구조물의 가속도응답스펙트럼을 비교한 결과 주변 유체의 영향은 구조물의 기본 진동수에 해당하는 첨두의 진동수와 첨두값의 크기를 감소시키는 것으로 나타났다. 하지만 부가 질량 모델에서는 고차 진동수에 해당하는 첨두값에는 영향을 미치지 못하였다. 유체의 영향을 고려한 단면모멘트는 부가질량모델의 경우 참조 모델의 응답에 비하여 크게 증가하였다. 특히 선형거동이 지배적인 작은 크기의 지진응답에 대해서 이러한 증폭이 크게 발생하였다. 유체구조물 상호작용 모델의 경우 낮은 진동수성분을 가진 단면모멘트는 참조모델의 응답에 비하여 증폭이 발생하나, 높은 진동수 성분을 단면 모멘트는 증폭이 발생하지 않았다. 이러한 결과를 종합하여 볼 때 부가질량모델의 보수성이 유체구조물상호작용 모델이 비해 큰 것으로 평가되었다.

• 한국추진공학회지
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• 제26권5호
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• pp.35-43
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• 2022

본 연구에서는 고체추진제를 사용하는 closed bomb test(CBT)의 연소에 대한 정밀 모델링 및 해석을 수행하였다. 기상과 고상을 동시에 해석하기 위해 fluid structure interaction(FSI) 기법을 사용하였으며 기체상과 그레인의 연소해석은 Eulerian 방법을, 그레인의 이동은 Lagrangian 방법을 적용하였다. 고체상의 그레인과 연소가스의 상호 작용은 소스텀을 통해 완전 결합(fully coupled) 되도록 하였다. 그레인의 연소거리와 연소면의 이동을 모사하기 위하여 volume of fluid(VOF) 방법을 사용하였고, 그레인에 작용하는 힘은 그레인 연소면에 작용하는 압력과 중력을 고려하고, VOF의 속도항에 그레인 연소속도와 그레인 이동속도를 고려하였다. 개발한 수치모델을 바탕으로 1개와 3개 그레인에 대한 연소해석을 수행하여 실험결과와 비교 검증하였다. 연소시에 나타나는 압력 섭동에 대한 음향장을 분석하였다.