• 대한토목학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.129-138
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• 1993

본 연구는 Navier-Stokes 식의 모형방정식으로 이류 및 확산거동을 갖는 선형화된 Burgers 방정식과 비선형 형태의 Burgers 방정식을 선택하여, 이에 대한 유한차분법과 유한해석법의 수치해를 해석해와 비교하여 봄으로써, 유한해석법의 응용성에 대해 고찰한 것이다. 본 연구를 통하여 얻어진 성과를 요약하면 다음과 같다. Burgers 방정식 및 선형화된 Burgers 방정식의 정상상태의 해석해를 사용하여 두 수치기법에 따른 수치해를 비교해 본 결과, 해석해와의 근사정도를 동일 기준 하에서 살펴볼 때, 유한해석법이 유한차분법보다 우수한 것으로 나타났다. Burgers 방정식의 비정상상태의 해석해에 대한 정확성 또한 유한해석법이 보다 잘 일치하는 것으로 나타났다. 특히 유한해석법은 유한차분법의 사용시 격자 크기의 선택에 따라 해의 수렴과정에서 발생할 수 있는 위상오차에 기인한 진동현상이 전혀 발생하지 않는다는 것을 확인할 수 있었으며, 따라서 유한해석법은 수치기법상 위상오차로부터 자유로운 안정된 해석기법이라고 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.291-291
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• 2018

하천 및 수자원의 효율적인 관리와 더불어 다양한 수공구조물의 운영 및 관리를 위해서 구조물 주변에서 발생하는 불연속 흐름 및 급변류 등의 현상과 구조물 운영을 반영한 수치해석 기법을 이용한 모델 개발의 중요성이 커지고 있다. 본 연구에서는 하천의 불연속 흐름을 모의하기 위한 1차원 흐름해석 모형(K-River)을 개발하였다. 본 모형은 천이류와 급변류를 수치적으로 안정하게 처리하기 위하여 지배방정식을 보존형 Saint-Venant 방정식으로 선정하고, FVM과 Forward Euler 방법을 이용하여 이산화를 수행하였다. 수치흐름률을 계산하기 위해서 불규칙 단면과 하상의 급경사 등에 신뢰도가 높은 기법으로 판단되는 근사 Riemann해법 중 하나인 HLL flux를 이용하였다. 개발된 K-river 모형의 검증을 위해서 해석해가 존재하는 타원형의 하상융기가 있는 하도에 적용하였으며, 국내에서 하천 설계 및 관리를 위해서 광범위하게 이용되고 있는 1차원 흐름해석 모형인 FDM기반의 HEC-RAS 모의결과와 비교 검토를 수행하였다. 그 결과, FDM기법에서는 모의되지 않는 일부 급변류 패턴을 개발 모형을 통해 모의가능하였으며, 전체적으로 K-River가 기존 모형 보다 해석해에 근사한 결과를 나타내었다. 또한, 배수문을 비롯하여 합류부, 분류부, 펌프장, 암거 등이 설치되어 운영되고 있는 아라뱃길에 적용하여 K-River의 적용성을 평가하였다. K-River를 이용하여 아라뱃길의 흐름분석을 수행한 경우가 HEC-RAS를 이용한 경우보다 수위와 유량의 유동을 시간에 따라 세밀하게 모의하였으며, 이는 배수효과에 의한 파의 전달이 FDM기법 대비 정확히 모의되기 때문으로 판단된다. 추후 연구에서는 현재보다 시간간격을 상세화 하여 수집된 관측수위를 통해 추가적인 검증을 수행하고, 다양한 특성을 가진 타 하천 등에 적용하여 모형의 적용성을 확대하고자 한다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제22권1호
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• pp.12-20
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• 2019

감쇠 파동장 기반 초동주시 계산은 기존 파선추적법의 단점을 보완하는 초동주시 계산기법이다. 이 기법은 주파수 영역 감쇠 파동장을 구해야 하기 때문에 수치 모델링이 필수적이다. 하지만 육상 탄성파 탐사 자료를 모사할 경우 불규칙한 지형을 고려해야 하기 때문에 계산 효율이 좋은 유한 차분법을 적용하기 어렵다. 불규칙한 지형을 정확하게 모사하기 위해 유한 요소법을 사용할 경우 계산량이 크게 증가한다는 단점이 있다. 이 논문에서는 이러한 문제점을 극복하기 위하여 embedded boundary method (EBM)를 유한 차분법에 적용하여 불규칙한 지형에서 초동주시를 계산하였다. 제안한 초동주시 계산기법의 정확도와 효율성을 확인하기 위하여 유한 요소법과 비교하였다. 수치 실험 결과 EBM을 적용한 초동주시 계산기법이 유한 요소법을 이용한 방법과 대등한 정확성을 보였고, 계산 효율은 더 향상되는 것을 확인할 수 있었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제38권2호
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• pp.107-123
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• 2024

The drilling angle of the well is an important factor that can affect the sand production process and make its destructive effects more severe or weaker. This study investigated the effect of different well angles on sand production for the Asmari Formation, located in one of the oil fields southwest of Iran. For this purpose, a finite difference model was developed for three types of vertical (90°), inclined (45°), and horizontal (0°) wells with casing and perforations in the direction of minimum and maximum horizontal stresses, then coupled with fluid flow. Here, finite element meshing was used, because the geometry of the model is so complex and the implementation of finite difference meshes is impossible or very difficult for such models. Using a combined FDM-FEM model with fluid flow, the sand production process in three different modes with different flow rates for the Asmari sandstone was investigated in this study. The results of numerical models show that the intensity of sand production is directly related to the in-situ stress state of the oil field and well drilling angle. Since the stress regime in the studied oil field is normal, the highest amount of produced sand was in inclined wells (especially wells drilled in the direction of minimum horizontal stress) and the lowest amount of sand production was related to vertical wellbore. Also, the Initiation time of sand production in inclined wells was much shorter than in other wellbores.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제10권12호
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• pp.1210-1216
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• 2004

This paper deals with a human-like gait generation of a biped robot with a balancing weight of an inverted pendulum type by using genetic algorithm. The ZMP (Zero Moment Point) is the most important index in a biped robot's dynamic walking stability. To perform a stable walking of a biped robot, a balancing motion is required according to legs' trajectories and a desired ZMP trajectory. A dynamic equation of the balancing motion is nonlinear due to an inverted pendulum type's balancing weight. To solve the nonlinear equation by the FDM (Finite Difference Method), a linearized model of equation is proposed. And GA (Genetic Algorithm) is applied to optimize a human-like balancing motion of a biped robot. By genetic algorithm, the index of the balancing motion is efficiently optimized, and a dynamic walking stability is verified by the ZMP verification equation. These balancing motion are simulated and experimented with a real biped robot IWR-IV. This human-like gait generation will be applied to a humanoid robot, at future work.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.9-14
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• 2004

본 논문에서는 내부 입자의 반경방향 분포와 구동회로를 고려한 형광램프 모델링을 수행하였다. 모델링에서 전자에너지 분포는 Maxwellian으로 가정하였으며, 전자 이동도와 유극성 확산계수는 상수를 사용하였다. 방전 중 수은원자는 6가지 에너지레벨을 갖는다고 가정하였다. 모델을 사용하여 4개의 편미분 2개의 상미분 연립방정식을 FDM과 2계 Runge-Kutta 방법을 사용하여 수치적으로 해를 구하였다. 개발한 모델을 실제 형광램프와 LR안정기 회로에 적용하여 실험적으로 측정한 전압, 전류 파형과 수치해석적으로 구한 전압, 전류 파형을 비교하여, 본 형광램프 모델링의 타당성을 보였다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제33권1호
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• pp.21-29
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• 2008

In this study, the thermal properties of peeled chestnuts were measured, and the mathematical prediction model of freezing time was also developed for various interior positions from center to rind (surface). The measured thermal properties were showed that heat conductivity is $0.43W/m^{\circ}C$, specific heat is $2.7206J/m^3^{\circ}C$, latent heat is $216.9{\times}10^6J/m^3$ and freezing point is $-2.8^{\circ}C$. The entire process about reaching to the freezing time of peeled chestnuts was analyzed with its each regular depth position using the finite difference method (FDM) based on computer simulation. In case of regular freezing temperature, it was showed an that surface (rind) position is more rapidly reached into the freezing point rather than the center position, and also reaching time to the freezing point is more fast at the lower freezing temperature. Comparison results between simulation and experiments showed linear relationship. In regularly varying condition for freezing temperature, this method would give an information to predict a freezing time of the interior points for peeled chestnuts and more similar agricultural products.

• Fibers and Polymers
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• 제2권4호
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• pp.203-211
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• 2001

Residual stresses were predicted by a flow analysis in the mold cavity and residual stress distribution in the injection molded product was measured. Flow field was analyzed by the hybrid FEM/FDM method, using the Hele Shaw approximation. The Modified Cross model was used to determine the dependence of the viscosity on the temperature and the shear rate. The specific volume of the polymer melt which varies with the pressure and temperature fields was calculated by the Tait\`s state equation. Flow analysis results such as pressure, temperature, and the location of the liquid-solid interface were used as the input of the stress analysis. In order to calculate more accurate gap-wise temperature field, a coordinate transformation technique was used. The residual stress distribution in the gap-wise temperature field, a coordinate transformation technique was used. The residual stress distribution in the gap-wise direction was predicted in two cases, the free quenching, under the assumption that the shrinkage of the injection molded product occurs within the mold cavity and that the solid polymer is elastic. Effects of the initial flow rate, packing pressure, and mold temperature on the residual stress distribution was discussed. Experimental results were also obtained by the layer removal method for molded polypropylene.

• 한국기계가공학회지
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• 제16권3호
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• pp.1-8
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• 2017

Tool path generation is a part of process planning in 3D printing. This is done before actual printing by a computer rather than an AM machine. The mesh geometry of the 3D model is sliced layer-by-layer along the Z-axis and tool paths are generated from the sliced layers. Each 2-dimensional layer can have two types of printing paths: (i) shell and (ii) infill. Shell paths are made of offset loops. During shell generation, twists can be produced in offset loops which will cause twisted tool paths. As a twisted tool path cannot be printed, it is necessary to remove these twists during process planning. In this research, An algorithm is presented to remove twists from the offset loops. To do so the path segments are traversed to identify twisted points. Outer offset loops are represented in the counter-clockwise segment order and clockwise rotation for the inner offset loop to decide which twisted loop should be removed. After testing practical 3D models, the proposed algorithm is verified to use in tool path generation for 3D printing.

• 터널과지하공간
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• 제17권1호
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• pp.9-16
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• 2007

굴진장이 터널의 안정성 및 시공비에 미치는 영향에 대해서는 많은 연구자와 기술자들이 잘 알고 있지만, 아직 굴진장 결정에 대해서 일관된 절차가 수립되지는 못한 실정이다. 본 연구에서는 굴진장을 고려한 연암터널의 막장과 무지보 구간의 거동형태를 실내모형실험, PFC3D 및 FDM 해석을 통하여 조사하였다. 총 다섯 개의 거동형태를 정의하였고, 막장 안전율과 설계 도표를 통해 거동형태를 정량적으로 판단할 수 있도록 하였다. 비록 본 연구에서 제안한 방법이 몇몇 제한을 갖지만, 굴진장과 굴착의 최적화를 위한 유용한 정보를 제공할 수 있을 것으로 사료된다.