• 대한조선학회논문집
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• 제54권6호
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• pp.470-475
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• 2017

Since the intake air of gas turbine engine of marine purpose contains water particles, inertial separator for separating the air and water particles are provided. Saw type and wave type separator are now used to separate inflow water particle from the gas. In this paper, the design parameters of saw type separator are studied by numerical simulations. Using the commercial CFD program, Star-CCM+, Lagrangian-Eulerian method was used to perform the analysis of two phase flow of the mist in the air. This method solves Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations in Eulerian framework for the continuous phase, while solves equation of motion for individual particles in Lagrangian framework. Lagrangian multiphase method was applied to monitor the particles of different sizes and shapes and to verify collision between particles by chasing particles. Water particles were injected through injectors located at the inlet of the separator and escape mode was used which assumes that the particles attached on the surface of inertial separator were removed from the simulation, effectively escaping the solution domain. Through the numerical computations with the inlet condition of constant water particle size in the wetness fraction of 85%, efficiency of eliminating the water particle and the pressure drop between the inlet and outlet were examined.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제36권6호
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• pp.355-364
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• 2023

폭발 수치해석 기법 중 Arbitrary Lagrangian-Eulerian(ALE)는 구조물의 파괴뿐만 아니라 폭발 이후 충격파의 전파 과정까지 관찰할 수 있는 장점이 있다. 그러나 동적 해석 시 유한요소 모델의 격자망 크기가 일정 수준 이하로 감소하게 되면 해석 결과의 신뢰도가 부정확해진다. 본 연구에서는 ALE 수치해석 기법을 활용하여 대기의 격자망 크기가 해석의 정확도에 미치는 영향을 조사한다. 다양한 조건의 격자망 크기와 폭발 중량을 갖는 대기 중 폭발모델을 구축하고, 폭발 중심으로부터 거리에 따른 폭발압력을 관찰한다. 수치해석과 실험에서 얻은 최대 폭발압력 결과에 대해 평균 제곱 오차를 계산하여 최적의 격자망 크기를 제안하고, 제안된 크기를 바탕으로 폭발물 중량과 대기의 최적 격자망 크기에 대한 상관관계를 분석한다. 본 연구는 다양한 중량을 가진 폭발물 해석에서 최적의 격자망 크기를 제공함으로써 신뢰성이 향상된 폭발 수치해석 모델 개발에 도움이 될 것으로 기대한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권12호
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• pp.1047-1055
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• 2019

수질오염사고 발생시에 다양한 수환경 조건에서의 오염물질의 거동 예측을 위해서 여러 가지 유형의 모델링 기법을 사용하고 있으며, 그 중 물의 흐름특성을 고려할 수 있는 수리모델은 가장 기초가 되면서 전체 모의결과에 있어서 매우 중요하다. 이러한 수리모델은 대상하천의 수리특성을 정확하게 예측하고 있는가를 판단하는 과정이 매우 중요하며, 이와 같은 모델링 결과의 검증에 있어서 실제 하천에서 직접 실측한 결과를 이용한다. 현재 하천의 유속 측정에 있어 ADCP와 FlowTracker를 많이 운영하는데 ADCP는 수심이 0.6 m 이하인 경우와 수면 부근의 측정불가역의 비율이 40% 이상일 때 정확도가 매우 떨어진다. FlowTracker의 경우 도섭을 이용한 측정방식으로 인해 고수심 및 고유속 조건에서 측정에 한계를 가진다. 이러한 방식의 실측값을 통해 검증된 모델은 수심이 낮은 저유량기 모의와 유속이 빠른 고유량기에서의 모의결과를 신뢰할 수 없다. 본 연구에서는 Eulerian 방식으로 측정되는 기존의 방법과 달리 입자의 움직임에 따라 수체의 물리량을 측정하는 Lagrangian 방식의 GPS 전자부자를 이용하였다. GPS 전자부자를 이용해 측정한 유속과 수리모델의 모의결과를 비교하여, 모델결과의 검증 방안에 대하여 연구하였다. GPS 전자부자의 이동거리와 LPT 모델 입자의 이동거리를 비교하였을 때 평균 13.6%의 오차율을 보이며, 구간별 유속 차이에서도 정체구간을 제외하면 평균 3.2%의 오차율을 보였다. 따라서 GPS 전자부자를 이용하여 수리모델의 결과에 대한 보정 및 검증 방안으로 활용이 가능할 것으로 사료된다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2009년 추계학술대회논문집
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• pp.164-169
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• 2009

Study on swimming of microorganisms like, sperm motility, cilia beating, bacterial flagellar propulsion has found immense significance in the field of biological fluiddynamics. Because of the complexity involved, it is challenging for the researchers to model such problems. Immersed boundary method has proved its efficacy in the field of biological fluiddynamics, The present work aims at performing a numerical study on the microorganism locomotion using the immersed boundary method proposed by Peskin[1]. A two-dimensional model of the microorganism is modeled as thin elastic filament described as a sine wave. The neutrally buoyant organism undergoing deformations is immersed in a viscous and incompressible fluid. The fluid quantities are described using Eulerian coordinates and the immersed body is represented by Lagrangian coordinates. The Eulerian and Lagrangian variables are connected by the Dirac delta function. The Navier-Stokes equations governing the fluid flow are solved using the fractional step method on a staggered Cartesian grid system. The developed numerical code in FORTRAN will be validated by comparing the numerical results with the available results.

• 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.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제14권5호
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• pp.932-940
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• 2011

This study describes computational simulation results in 2-dimensional and 3-dimensional space concerning large scale gap test(LSGT) by using commercial hydrocode such as AUTODYN and LS-DYNA to analyze the detonation phenomenons of high explosives. To consider the possibilities of LSGT simulation, we used Lee - Tarver reaction rate model of PBX-9404 and Comp-B which were implemented AUTODYN's material library. Also we have tried the diverse numerical schemes such as Lagrangian, Eulerian and ALE(Arbitary Lagrangian Eulerian), SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics) in LSGT simulations. After LSGT simulations, we compared the simulation results with published results to verify the LSGT simulations. According to the LSGT simulations, we have concluded as follows. In 2-dimensional and 3-dimensional space, Lagrangian solver provided the most reliable results based on analysis time and accuracy. When using two hydrocodes in 2-dimensional space, the simulation results are almost same except one explosive model. We have verified the modeling method and simulation results of the LSGT by using the commenrcial hydrocode in this study.

• Wind and Structures
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• 제20권3호
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• pp.423-448
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• 2015

In this paper the unsteady fluid-structure interaction (FSI) problems with large structural displacement are solved by partitioned solution approaches in the arbitrary Lagrangian-Eulerian finite element framework. The incompressible Navier-Stokes equations are solved by the characteristic-based split (CBS) scheme. Both a rigid body and a geometrically nonlinear solid are considered as the structural models. The latter is solved by Newton-Raphson procedure. The equation governing the structural motion is advanced by Newmark-${\beta}$ method in time. The dynamic mesh is updated by using moving submesh approach that cooperates with the ortho-semi-torsional spring analogy method. A mass source term (MST) is introduced into the CBS scheme to satisfy geometric conservation law. Three partitioned coupling strategies are developed to take FSI into account, involving the explicit, implicit and semi-implicit schemes. The semi-implicit scheme is a mixture of the explicit and implicit coupling schemes due to the fluid projection splitting. In this scheme MST is renewed for interfacial elements. Fixed-point algorithm with Aitken's ${\Delta}^2$ method is carried out to couple different solvers within the implicit and semi-implicit schemes. Flow-induced vibrations of a bridge deck and a flexible cantilever behind an obstacle are analyzed to test the performance of the proposed methods. The overall numerical results agree well with the existing data, demonstrating the validity and applicability of the present approaches.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.664-671
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• 2017

수직 발사대는 발사체에서 나오는 화염에 의하여 구조체의 손상이 일어날 수 있고 특히 후방덮개는 화염에 의하여 직접적으로 변형이 일어나므로 이를 해석하기 위해서는 유체-고체 연성해석 기법을 필요로 한다. 본 연구에서 발사체의 화염은 Eulerian 기법을 이용하여 해석하였고, 발사대의 후방 덮개는 Lagrangian 기법을 사용하여 해석하였다. 서로 다른 두 물질간의 경계면은 레벨을 통하여 추적을 하였고 경계면에서의 경계값은 가상유체 기법을 활용하여 결정하였다. 본 논문에서는 후방 덮개의 변형 형상에 따라 달라지는 유동의 변화를 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년 영문 학술대회
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• pp.659-665
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• 2008

The 1-D numerical study of the interior ballistics has been conducted. The unsteady compressible 1-D CFD code using SIMPLER algorithm and QUICK scheme has been developed. The mathematical model of the two-phase flow has been established for the behavior of the interior ballistics. The moving boundary due to the projectile motion as the physical phenomena of the interior ballistics results in the varied control volume. In order to analyze the moving boundary, the numerical codes, which apply the ghost-cell extrapolation method and the Lagrangian method respectively, have been developed. The ghost-cell extrapolation method has been used in the Eulerian coordinate system. The Lagrangian method has been used in Non-Eulerian coordinate system. These codes have been verified through the analysis of the free piston motion problem in the tube. Through this study, the basic techniques of the numerical code for the multi-dimensional two-phase flow of the interior ballistics have been obtained.

• 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.