• Wind and Structures
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• 제17권3호
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• pp.263-274
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• 2013

A numerical technique for fluid-structure interaction, which is based on the finite element method (FEM) and computational fluid dynamics (CFD), was developed for application to an industrial chimney equipped with a pendulum tuned mass damper (TMD). In order to solve the structural problem, a one-dimensional beam model (Navier-Bernoulli) was considered and, for the dynamical problem, the standard second-order Newmark method was used. Navier-Stokes equations for incompressible flow are solved in several horizontal planes to determine the pressure in the boundary of the corresponding cross-section of the chimney. Forces per unit length were obtained by integrating the pressure and are introduced in the structure using standard FEM interpolation techniques. For the fluid problem, a fractional step scheme based on a second order pressure splitting has been used. In each fluid plane, the displacements have been taken into account considering an Arbitrary Lagrangian Eulerian approach. The stabilization of convection and diffusion terms is achieved by means of quasi-static orthogonal subscales. For each period of time, the fluid problem was solved and the geometry of the mesh of each fluid plane is updated according to the structure displacements. Using this technique, along-wind and across-wind effects have been properly explained. The method was applied to an industrial chimney in three scenarios (with or without TMD and for different damping values) and for two wind speeds, showing different responses.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권3호
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• pp.173-182
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• 2014

동역학의 새로운 변분이론인 혼합 합성 변분이론은 수학물리학을 비롯한 공학에 있어 초기치-경계치 문제해석에 광범위하게 적용될 수 있는 기반을 제공하는 것으로, 본 논문은 이 이론을 토대로 시간에 대한 이차의 형상함수가 적용된 시간 유한요소해석법을 개발하고 그 해석법의 수치특성 확인을 통해 향후 다양한 동적시스템 해석의 적용에 대한 가능성을 살펴보았다. 이를 위해 가장 기본적인 선형탄성의 단자유도계가 고려되었다. 에너지 보존시스템의 경우(비감쇠 시스템에 외력이 작용치 않는 경우), 제안된 알고리즘 모두는 time-step에 관계없이 안정적이며 수치감쇠가 없이 에너지와 모멘텀이 보존되는 symplecticity property를 가지고 있음을 확인할 수 있었고, 감쇠시스템인 경우, time-step이 점점 작아질수록 정확한 해에 빠르게 수렴하는 것을 확인하였다.

• 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.

• 대한기계학회논문집B
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• 제20권12호
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• pp.4003-4012
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• 1996

Hydro dynamically developing and simultaneously (hydro dynamically and thermally) developing laminar flows of a Bingham plastic in a circular pipe have been investigated numerically. Solutions have been obtained by using a four-step fractional method combined with an equal order bilinear finite element method. For the hydro dynamically developing flow, shorter entrance length is required to reach fully developed velocity field for larger yield stress and non-monotonic pressure drop along the pipe centerline is observed when the yield stress exceeds a certain critical value. For the simultaneously developing flow, the heat transfer characteristics show the same trends as those predicted for the thermally developing flow (Graetz problem).

• 물과 미래
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• 제29권4호
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• pp.187-198
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• 1996

난류전단 흐름에서의 비정상 수평 선오염원의 확산에 관한 수치모형을 개발하였다. 계산기법으로는 비정상 이송확산 방정식을 종방향 이송 및 연직방향 확산으로 분리하고, 이들 방정식을 방시간 간격에 대하여 번갈아 계산하는 단계분리 유한차분기법을 사용하였다. 종방향 이송방정식에 대해서는 Holly-Preissmann 기법을, 연직방향 확산방정식에 대해서는 Crank-Nicholson 기법을 각각 적용하였다. 개발된 모형을 난류전단 흐름에서의 정상 수평 선오염원의 확산 문제에 적용하여 계산결과를 반해석해와 비교함으로써 모형을 검증하였다. 또한 난류전단 흐름내로 순간적으로 방류된 면오염원의 확산문제에 계산모형을 적용하였다. 마찰계수에 대한 민감도 분석 결과, 동일한 무차원 시각에서의 혼합 정도는 마찰계수에 관계없이 거의 일정한 것으로 나타났다. 또한 동일한 정도의 혼합상태에 도달하는 데 소요되는 유하거리는 마찰계수의 제곱근에 반비례함을 알 수 있었다.

• 대한조선학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.60-68
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• 1991

비압축성 유체유동에 대한 Navier-Stokes 방정식과 충돌 접촉면 조건으로 특징지어지는 강체-유체 충돌문제를 Lagrangian 유한요소법에 의해 해석하였으며, 계산의 편의상, 속도장을 점성및 중력항과 압력항으로 나누어 수행하는 소위 fractional step method를 도입하였다. 유체영역은 4절점의 4각형 요소로 분할하였으며, 충분히 작은 시간간격의 도입을 전제로 하여 explicit time marching법으로 수치해석하였다. 매 시간 step의 초기에 우선 운동량-충격량 법칙으로 강체의 수면충돌후 속도를 구했으며, 그 속도로 표현되는 충돌 접촉면의 경계조건과 완전한 형태의 자유표면조건 그리고 운동방정식 및 연속 방정식을 모두 만족하는 속도장을 구하였다. 본 논문에서 제시하는 수치해석법에 의하면, 유체충격문제에 있어 매우 중요하다고 알려져 있는 tip splash를 포함하는 자유표면의 형상을 쉽게 추적해 갈 수 있다. Lagrangian 유한요소법의 적용의 타당성을 확인하기 위하여 대칭형 2차원 쐐기 모양의 강체가 수면충돌하는 경우를 예로하여 시간의 경과에 따른 충격수압의 분포 및 충격외력 등을 추정한 결과, 본 방법의 적용의 유효성과 아울러 몇가지 유용한 결론을 유도할 수 있었다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제29권3호
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• pp.151-158
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• 2018

본 논문에서는 4~6 %의 협대역 필터를 구현함에 있어서 광대역으로 고조파 성분을 억제하기 위하여 suspended-strip 선로 상에 2개의 헤어핀 계단형 임피던스 공진기 구조를 구현한 새로운 설계법을 제시하였다. 제안된 협대역 필터의 구현의 예로, 중심주파수 $f_0=1.4GHz$에서 5 %의 대역폭의 협대역 필터를 구현하였고, $7.5f_0$까지 광대역 고조파 억제 대역을 구현할 수 있음을 보였다. 이 결과는 기존 마이크로스트립 선로를 사용한 협대역 필터 설계법에 비해 2배 이상 넓은 고조파 억제가 구현 가능함을 입증한 것이며, 삽입손실 또한 0.9 dB로 우수한 특성을 얻었다.

• 한국도서관정보학회지
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• 제46권4호
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• pp.191-205
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• 2015

본 연구는 보편적이고 타당한 학술논문 공동연구 기여도 산정 기준의 개발을 도모하기 위하여, 국내대학의 교수연구업적평가 중 학술논문 공동연구 기여도 산정 기준을 분석하였다. 국내 문헌정보학과가 포함된 종합대학 27개교의 규정과 189명의 국내 교수들의 2001년~2014년간의 학술논문 데이터를 수집하여 첫 번째 학교기준들을 비교하였으며, 두번째 공동연구의 기여도 세 가지 산정식(Inflated, Harmonic, Fractional)과 학교기준을 적용하여 도출한 순위를 통계적으로 분석하였다. 계량서지학의 대표적인 공동연구 기여도 기준(i.e Vinkler)과 가장 유사한 기준은 기여도 총합이 1인 학교기준이었으며, 국내의 저자역할은 제1저자, 교신저자, 공동저자로만 구분하하고 있었다. 한편 순위의 통계분석 결과, 학교기준과 가장 유사한 기준은 Harmonic 방식이었으나, 학교기준 중 1보다 큰 기준과 Harmonic방식이 순위 상관이 상대적으로 차이가 나타났으며, 이러한 결과는 논문의 수가 중간수준인 저자일 경우, 산정식 형태에 따라 기여도 순위가 변동될 수 있음을 추측 할 수 있었다. 그러나 공동연구에서 가장 많은 기여도를 받는 학교기준을 적용할지라도 단독연구만큼의 기여도는 받지 못하였으며, 이는 연구자들이 공동연구를 기피하고 지양하는 한 요소가 될 수도 있다. 이에 타당한 공동연구 기여도 측정 개발을 위하여 정성적 연구방법을 포함한 후속연구가 지속 되어야 한다.

• 대한조선학회논문집
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• 제49권6호
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• pp.461-468
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• 2012

In this study, a Cartesian-grid method based on finite volume approach is applied to simulate the ship motions in large amplitude waves. Fractional step method is applied for pressure-velocity coupling and TVD limiter is used to interpolate the cell face value for the discretization of convective term. Water, air, and solid phases are identified by using the concept of volume-fraction function for each phase. In order to capture the interface between air and water, the tangent of hyperbola for interface capturing (THINC) scheme is used with weighed line interface calculation (WLIC) method which considers multidimensional information. The volume fraction of solid body embedded in the Cartesian grid system is calculated using a level-set based algorithm, and the body boundary condition is imposed by a volume weighted formula. Numerical simulations for the two-dimensional barge type model and Wigley hull in linear waves have been carried out to validate the newly developed code. To demonstrate the applicability for highly nonlinear wave-body interactions such as green water on the deck, numerical analysis on the large-amplitude motion of S175 containership is conducted and all computational results are compared with experimental data.

• 대한조선학회지
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• 제27권2호
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• pp.21-30
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• 1990

자유수면을 갖는 2차원 탱크내 유동현상의 규명을 위하여 수치해석법 및 실험적 방법을 제사하였다. 수치해석 방법으로는 전유동장에 대하여 Lagrangian 표현법 개념의 유한요소법을 적용하였으며, 유도의 비압축성 조건을 이용하여 Navier-Stokes 방정식을 fractional step method로 속도수정하는 방법을 도입하였다. 유한요소 내부의 유체는 항상 그 요소 안에 머물러 있고 유체의 경계는 항상 요소의 경계에 따라 이동하고 벽면에서 미끄러짐이 일어난다고 가정한다. 이 방법은 유동이 심한 경우 유동장의 이산화를 재조정해야 하므로 물체 적합좌표계를 사용한 절점 재조정법을 개발하였다. 실험은 한국해사기술연구소가 보유하고 있는 MTS유압시스템을 이용하여 슬러싱 탱크 모형실험이 수행되었으며, 이를 위하여 슬러싱 전용시험기를 제작하였다. 2차원 단순 직사각형 탱크에 대하여 수심의 변화 및 기진진폭의 변화에 따른 유동현상의 변화를 관찰하였고 이론해석 결과와 비교하였다.