• 한국항만학회지
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• 제14권4호
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• pp.451-461
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• 2000

The design and maintenance of navigation channel and water facilities of an harbor which is located at the mouth of river or at the estuary area are difficult due to the complexity of estuarial water and sediment circulation. Effects of deepening navigable waterways, of changing coastline configurations, or of discharging dredged material to the open sea are necessary to be investigated and predicted in terms of water quality and possible physical changes to the coastal environment. A borad analysis of the transport mechanism in the estuary area was made in terms of sediment property, falling velocity, concentration and flow characteristics. In order to simulate the transport processes, a two-dimensional finite element model is developed, which includes erosion, transport and deposition mechanism of suspended sediments. Galerkin’s weighted residual method is used to solve the transient convection-diffusion equation. The fluid domain is subdivided into a series of triangular elements in which a quadratic approximation is made for suspended sediment concentration. Model could deal with a continuous aggregation by stipulating the settling velocity of the flocs in each element. The model provides suspended sediment concentration, bed shear stress, erosion versus deposition rate and bed profile at the given time step.

• 한국정밀공학회지
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• 제21권5호
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• pp.73-82
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• 2004

This paper presents the study on damage diagnosis of an intelligent cantilevered beams using PZT actuator and PVDF sensor This study provides the theoretical and experimental verification to examine structural damage. Time domain analysis for the non-destructive detection of damage is presented by parameterized partial differential equations and Galerkin approximation techniques. The time histories of the vibration response of structure were used to identify the presence of damage. Furthermore, this systematic approach permits one to use the piezomaterials to both excite and sense the vibration of structures. We also carried out the experimental verification about reliability of theoretical methods fur detecting the damage of a composite beam with PZT actuator and PVDF sensor. Experimental results are presented from tests on cantilevered composite beams which is damaged at different location and different dimensions. The results were compared with the simulation results. Good agreement between the results was found for the time shifts and amplitude difference in transients response of the cantilevered beam.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제51권6호
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• pp.1479-1486
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• 2019

The purpose of the present study is to develop the 3D static and noise simulator based on Galerkin Finite Element Method (GFEM) using the unstructured hexahedral elements. The 3D, 2G neutron diffusion and noise equations are discretized using the unstructured hexahedral by considering the linear approximation of the shape function in each element. The validation of the static calculation is performed via comparison between calculated results and reported data for the VVER-1000 benchmark problem. A sensitivity analysis of the calculation to the element type (unstructured hexahedral or tetrahedron elements) is done. Finally, the neutron noise calculation is performed for the neutron noise source of type of variable strength using the Green function technique. It is shown that the error reduction in the static calculation is considerable when the unstructured tetrahedron elements are replaced with the hexahedral ones. Since the neutron flux distribution and neutron multiplication factor are appeared in the neutron noise equation, the more accurate calculation of these parameters leads to obtaining the neutron noise distribution with high accuracy. The investigation of the changes of the neutron noise distribution in axial direction of the reactor core shows that the 3D neutron noise analysis is required instead of 2D.

• 한국해안해양공학회지
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• 제8권2호
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• pp.123-136
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• 1996

본 연구에서는 시 공간적으로 변화하는 밀도구조를 고려한 3차원 연직함수 전개모형을 제안한다. 정수압을 가정하며 열보존식과 상태방정식의 도입으로 밀도변화가 고려된다 수평방향으로의 변화는 유한 차분 격자상에서 계산되며 유속 및 수온의 연직구조는 선형보간함수를 사용하여 계산된다. 구성된 행렬방정식은 유사변환 개념을 도입하여 시간적분된다. 개발된 모델의 테스트를 위해 간단한 이상해역과 황해역에서 대기와 해양간의 열교환에 따른 수온구조 변동을 실험하였다. 이류효과는 열수송방정식에서만 고려하였으며 연직 와동점성계수와 와동확산계수는 시 공간적으로 일정한 값을 사용하였다. 이상해역에서의 수치실험결과 모델영역의 수심의 차이에 따른 열저장의 차이로 인해 수온의 수평적 구배가 발생하였다. 결과적으로 전향력을 고려하지 않을 경우에는 상층에서는 수심이 증가하는 방향으로 흐름이 발생하고 하층에는 반대방향의 흐름이 유도된 반면 전향력을 고려할 경우에는 수온차에 의한 압력구배력과 전향력이 균형을 이루면서 지형류가 뚜렷하게 나타났다. 황해역에서는 복잡한 흐름이 나타났지만 전체적으로는 지형류의 특성이 우세하게 나타났다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제7권1호
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• pp.75-90
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• 1995

본 연구에서는 riser 내부의 유체흐름에 의해 발생하는 유체력이 심해저 riser의 동특성에 미치는 영향에 관해 조사하였다. riser의 비선형 동적해석을 위해 riser 내부의 유체흐름을 시스템에 포함하여 수학적 모델을 개발하였으며 유도된 모델에 Galerkin의 유한요소근사법과 시간증분자를 적용함으로써 수치해석을 위한 모델을 개발하였다. 또한 시스템의 자유도를 줄이고 비선형모델의 수치해를 얻기 위해 행해지는 반복계산을 줄이며 정확도를 높이기 위해 riser의 축방향 extensibility 조건을 사용 하였다. 관내부 유체 흐름으로 인한 riser의 동특성에 미치는 영향을 상부 인장력, 조류속도, 파주기 등과 같은 여러 영향요인들을 변화시키면서 조사하였다. 수치해석 결과 내부류체 흐름으로 인한 영향을 줄이기 위해서는 riser의 상부에 인장력을 riser의 허용내력 한도내에서 증가시키는 방법이 있으나 심해저로 갈수록 인장력 증가에 한계가 있기 때문에 riser 주위에 부체를 부착시키는 방법이 제시된다. 이 이외에도 riser의 해석시 대변형으로 인한 비선형성을 고려하게 되면 내부 유체흐름이 riser의 동특성에 미치는 영향을 증가시킴을 알 수 있었다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제14권1호
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• pp.30-45
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• 2013

The present work focuses on the unsteady aerodynamics and aeroelastic properties of a small-medium sized wind-turbine blade operating under ideal conditions. A tapered/twisted blade representative of commercial blades used in an experiment setup at the National Renewable Energy Laboratory is considered. The aerodynamic loads are computed using Computational Fluid Dynamics (CFD) techniques. For this purpose, FLUENT$^{(R)}$, a commercial finite-volume code that solves the Navier-Stokes and the Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) equations, is used. Turbulence effects in the 2D simulations are modeled using the Wilcox k-w model for validation of the CFD approach. For the 3D aerodynamic simulations, in a first approximation, and considering that the intent is to present a methodology and workflow philosophy more than highly accurate turbulent simulations, the unsteady laminar Navier-Stokes equations were used to determine the unsteady loads acting on the blades. Five different blade pitch angles were considered and their aerodynamic performance compared. The structural dynamics of the flexible wind-turbine blade undergoing significant elastic displacements has been described by a nonlinear flap-lag-torsion slender-beam differential model. The aerodynamic quasi-steady forcing terms needed for the aeroelastic governing equations have been predicted through a strip-theory based on a simple 2D model, and the pertinent aerodynamic coefficients and the distribution over the blade span of the induced velocity derived using CFD. The resulting unsteady hub loads are achieved by a first space integration of the aeroelastic equations by applying the Galerkin's approach and by a time integration using a harmonic balance scheme. Comparison among two- and three- dimensional computations for the unsteady aerodynamic load, the flap, lag and torsional deflections, forces and moments are presented in the paper. Results, discussions and pertinent conclusions are outlined.

• 한국전자파학회논문지
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• 제22권10호
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• pp.1005-1011
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• 2011

본 논문에서는 일반적인 분산 매질의 전자기 과도 응답을 해석하기 위하여 헬름홀츠 방정식에 근거한 MODFDM(Marching-on-in-Degree Finite Difference Method) 기법을 제안한다. 라게르 함수의 특성을 이용하여 시간에 대한 미분항과 상승 적분(convolution integral)의 근사를 해석적으로 처리하였다. 본 기법의 기본적인 독창성은 전장과 전속 밀도, 유전율 등을 모두 라게르 함수로 전개한 다음, 갤러킨 시험 과정을 적용하여 시간 변수를 완전히 제거하였을 뿐만 아니라, 기존의 FDTD(Finite Difference Time-Domain) 방법과 달리 최종 계산식에 공간적인 유한 차분만을 적용하는데 있다. 일반적인 분산 매질의 해석에 적용 가능함을 보이기 위하여 대표적인 드바이, 드루드 및 로렌츠 분산 매질에 대한 전자기 과도 응답을 수치예로 보인다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제24권12호
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• pp.1555-1569
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• 2000

Numerical simulation of fluid flow with moving free surface has been carried out. For the free surface flow, a VOF(Volume of Fluid)-based algorithm utilizing a fixed grid system has been investigated. In order to reduce numerical smearing at the free surface represented on a fixed grid system, a new free surface tracking algorithm based on the donor-acceptor scheme has been presented. Novel features of the proposed algorithm are characterized as two numerical tools; the orientation vector to represent the free surface orientation in each cell and the baby-cell to determine the fluid volume flux at each cell boundary. The proposed algorithm can be easily implemented in any irregular non-uniform grid systems that are usual in finite element method (FEM). Moreover, the proposed algorithm can be extended and applied to the 3-D free surface flow problem without additional efforts. For computation of unsteady incompressible flow, a finite element approximation based on the explicit fractional step method has been adopted. In addition, the SUPG(streamline upwind/Petrov-Galerkin) method has been implemented to deal with convection dominated flows. Combination of the proposed free surface tracking scheme and explicit fractional step formulation resulted in an efficient solution algorithm. Validity of the present solution algorithm was demonstrated from its application to the broken dam and the solitary wave propagation problems.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.493-499
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• 2007

본 연구에서는 미분 가능한 함수가 Taylor 전개로 표현되고 그 계수들은 주어진 함수와 미분에 대한 근사값을 제공할 수 있다는 점에 착안하여 m차 Taylor 다항식을 구성하고 이동최소제곱법을 이용하여 그 계수들을 구했다. 계산된 근사함수와 미분을 콜로케이션 개념을 바탕으로 균열 문제를 포함하는 고체문제에 대한 지배 미분방정식에 적용하여 차분식 형태의 이산화된 계방정식을 구성하였다. 본 연구의 해석기법은 격자망(grid)에 의존적이고 근사함수가 없는 유한차분법과 형상함수의 미분과 약형식의 적분산정, 필수경계조건 처리가 어려운 Galerkin법 기반의 무요소법의 단점을 효과적으로 극복한 새로운 수치기법이다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제26권2호
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• pp.212-224
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• 1994

원형도관내의 비점성유동장에 놓인 동심인 유연성 실린더의 안정성을 분석하기 위하여 수치해석적방법이 개발되었다. 진동하는 실린더에 작용하는 비정상·비점성 유체유발력을 스펙트럼 배치방법을 사용하여 지배방정식을 단순화시키지 않음으로서 더 정밀하게 예측하였다. 본 수치해석이론은 기존의 퍼텐샬이론과 비해 비교적 넓은 환의 경우와 짧은 실린더의 경우에도 적용할 수 있다. 비점성유동의 지배방정식은 라플라스방정식으로부터 구하였다. 유체유동과 결부된 실린더의 유동방정식은 갤러킨의 방법에 의하여 불연속방정식으로 표시되며 이로부터 계의 운동특성을 검토하였다. 계가 좌굴현상에 의하여 안정성을 잃는 임계유속에 대한 환의 간격과 실린더의 길이의 영향이 검토되었다. 수치해석방법을 입증하기 위하여 얇은 막 근사이론에 근거를 두고 호프슨이 제안한 퍼텐샬이론을 개선하였다. 계의 안정성과 동적특성을 수치해석방법에 의하여 예시하였고 기존의 이론과 본 연구에서 제안된 근사법으로 구한 결과와 비교하여 잘 일치함을 보였다. 무차원화된 임계유속은 환의 간격이 넓을수록 실린더의 길이 가 짧을수록 증가함을 보였다.