비압축성 가정하에 Navier-Stokes 방정식을 이용하여 비정상 점성유동을 수치해석하기 위해서는 매시간 단계에서 타원형 압력 Poisson 방정식의 해를 구해야 하며, 이에 많은 계산시간이 소요된다. 본 논문에서는 직접법을 이용하여 압력 Poisson 방정식을 수치해석하였으며, 분할수 증가에 따른 소요시간 문제를 다루었다. Green 정리를 압력 Poisson 방정식에 적용하면 주어진 문제는 경계치문제로 변환되고, convolution 형의 영역적분은 F.F.T.를 이용하여 계산시간을 단축할 수 있어, 직접법 이용시 소요시간은 경계치문제의 해를 구하는 데에 좌우된다. 직접법의 검증을 위하여 해석해를 알고 있는 경우에 대하여 수치해석하였고, 물체경계조건과 정합문제에 관하여 수치해석 하였는데. 분할수가 (n.n) 시 O($n^{3}$) 미만의 계산시간으로 수치해석할 수 있었다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제9권3호
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pp.1057-1073
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2015
In this paper, we consider cooperative D2D communications in cellular networks. More precisely, a cellular user leases part of its spectrum to facilitate the D2D communication with a goal of improving the energy efficiency of a D2D pair. However the D2D pair is untrusted to the cellular user, such resource sharing may result in the information of this cellular user unsecured. In order to motivate the cellular user's generosity, this D2D pair needs to help the cellular user maintain a target secrecy rate. To address this issue, we formulate a joint spectrum and power allocation problem to maximize the energy efficiency of the D2D communication while guaranteeing the physical layer security of the cellular user. Then, a theorem is proved to indicate the best resource allocation strategy, and accordingly, an algorithm is proposed to find the best solution to this resource allocation problem. Numerical results are finally presented to verify the validity and effectiveness of the proposed algorithm.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제5권4호
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pp.546-558
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2013
The research performed in this paper was carried out to investigate the numerical analysis of the sheet cavitation on marine propeller. The method is boundary element method (BEM). Using the Green's theorem, the velocity potential is expressed as an integral equation on the surface of the propeller by hyperboloid-shaped elements. Employing the boundary conditions, the potential is determined via solving the resulting system of equations. For the case study, a DTMB4119 propeller is analyzed with and without cavitating conditions. The pressure distribution and hydrodynamic performance curves of the propellers as well as cavity thickness obtained by numerical method are calculated and compared by the experimental results. Specifically in this article cavitation changes are investigate in both the radial and chord direction. Thus, cross flow variation has been studied in the formation and growth of sheet cavitation. According to the data obtained it can be seen that there is a better agreement and less error between the numerical results gained from the present method and Fluent results than Hong Sun method. This confirms the accurate estimation of the detachment point and the cavity change in radial direction.
2007년 1월 20일 발생한 오대산지진과 관련된 지진원 상수(지진원기구, 진원깊이, 규모, 지진원 특성 등)를 지진모멘트텐서 방법을 이용하여 분석하였다. 3개의 지각속도 모델에 의한 각각의 지각반응을 분석을 위한 그린함수로 이용하였다. 분석된 6개의 지진모멘트텐서 성분을 조합한 결과 오대산지진은 거의 북북동 방향의 주향을 가진 주향단층의 운동에 의해 발생된 것으로 해석된다. 진원깊이는 약 11 km의 값을 가지고 있으며 6개의 지진모멘트 성분을 분석한 결과 CLVD 성분이 약 7%의 값을 가지고 있어 순수 단층면위의 미끄러짐 현상에 의해 발생된 것으로 해석되었다. 지진원기구의 주향이 오대산 단층의 주향과 일치하고 있고, 또한 진앙도 오대산 단층의 지표 연장선과 밀접한 관계를 보여주고 있으므로 오대산 단층이 지진유발 단층인 것으로 해석된다.
본 연구는 경계요소법을 이용하여 토르소 표면전위를 구하는 연구이다. '그린의 2차정리'로 부터 토르소 표면 전위를 구하는 지배방정식을 유도한 후 균질성, 등방성 매질인 경우에 적합한 경계요소법을 적용하였다. 구모델을 이용하여 구의 중심에 소스를 배치하고 구표면의 전위를 경계요소법으로 구한 계산치와 이론치를 비교함으로서 알고리즘의 타당성을 검증하였다. 토르소 모델에 경계요소법을 적용하여 시뮬레이션 한 결과, 심실흥분에 의한 토르소 표면 등전위도 패턴을 정상심전도의 매핑결과와 유사한 패턴을 보였다.
3차원(次元) 탱크내에서의 유체(流體)의 슬로싱 현상(現象)에 관하여 경계적분법(境界積分法)의 패널 방법(方法)을 이용한 경계치(境界値) 문제해법(問題解法)으로 수치계산(數値計算)하였다. Shinkai는 경계요소(境界要素)의 소오스의 세기가 절점(節点) 사이에서 선형변화(線型變化)하도록 계산하였음에 반하여 본 연구에서는 삼각형(三角形)패널마다 일정(一定)한 세기의 소오스를 분포(分布)시켰다. 각(各) 시간(時間)단계에서의 소오스의 세기는 Green 정리(定理)에 의한 제2종(第2種) Fredbolm적분(積分) 방정식(方程式)을 풀어서 구하며, 시간(時間)이 경과함에 따른 수치 계산과 이에 따른 오차(誤差)의 누적을 피하기 위하여 Adam-Bashforth-Moulton 방법(方法)을 이용하였다. 강제조화(强制調和)동요하는 선박의 구형(球形)탱크가 부분적재(部分積載)된 경우에 대하여 수치(數値)계산한 결과, 자유표면(自由表面)의 높이 계산치(計算値)는 Shinkai의 결과와 비교한 바 비교적 적은 시간동안에는 잘 일치하고 있음을 확인하였다. 본 수치 계산방법(方法)의 정도(精度)를 검토하기 위하여 입력(入力) 및 출력(出力) 에너지가 보존(保存)되는지를 확인하여 보았는데, 시간이 경과되면서 약간의 오차가 있지만 문제의 비선형성(非線型性), 모델의 패널수가 작음을 감안할때는 인정할 만한 정확도(正確度)로 판단된다.
본 연구는 표면 양력관 이론을 이용하여 초월 공동이 발생한 2차원 날개의 유동해석을 위한 제반 경계 조건을 검증하고 공동 뒷부분의 모형을 비교 검토한다. 해석해가 존재하는 2차원 대칭 스트럿 주위의 초월 공동 현상을 수치적으로 해석하여 그 결과를 해석해와 비교함으로써 표면 양력판 이론에 의한 프로펠러 공동 문제 해석의 가능성을 입증하였다. 특히, 공동 뒷부분의 비 선형 닫힘 모형, 타원형 닫힘 모형, 그리고 선형 닫힘 조건을 서로 비교 분석함으로써 공동 문제 해결에서 가장 중요한 공동 닫힘 조건의 영향을 보였다.
포텐셜을 기저로 하는 판요소법을 사용하여 자유 표면이 존재하는 유동장에서 일정 속도로 전진하는 3차원 물체의 형상을 설계하였다. 설계 방법으로는 원하는 압력 분포를 경계 조건으로 부여하고 이를 만족하는 물체 형상을 찾아내는 역해석법(inverse method)을 사용하였다. 즉, 주어진 압력으로부터 물체 표면에 분포된 법선 다이폴의 세기인 포텐셜 값을 결정하게 되며, 이는 물체 표면에 대한 Dirichlet형태의 경계 조건으로서 Green의 정리로부터 유도된 적분 방정식을 해석하게 된다. 전체 속도 포텐셜은 기본 유동인 선속에 대한 성분과 선제에 의하여 교란되는 성분으로 구성되어진다고 가정하였으며, 교란 포텐셜을 사용하여 선형화된 자유 표면 경계 조건을 적용하였다. 적분 방정식에 대한 수치 해석을 위해 물체 표면에 법선 다이폴과 Rankine 쏘오스를 분포하였으며, 자유 표면에는 Rankine 쏘오스를 분포하고 4점 유한 차분법을 사용하여 자유 표면 경계 조건이 만족되도록 하였다. 해로서 얻어지는 각 판요소에서의 Rankine 쏘오스의 세기는 가상의 유동 출입량으로서 형상 수정항으로 사용되었다. 몰수 회전 타원체의 형상 설계에 대하여 본 설계법을 적용한 결과 무한 수심에서나 조파 상태에서 $4{\sim}6$회의 반복 계산으로 충분히 수렴된 해를 얻을 수 있었다. 또한 자유 표면을 가르고 전진하는 Wigley 수학적 선형에 대한 형상 설계를 수행하여 만족스러운 결과를 얻어내었으며, 얻어진 수치해는 매우 안정적이고 빠른 수렴성을 보였다. 선형의 우열 비교를 통해 조파 저항을 감소시킬 수 있는 압력 분포의 형태를 파악하였으며, 이를 바탕으로 조파 저항의 관점에서의 5500TEU급 콘테이너 운반선의 설계를 수행하였다. 설계되어진 새로운 선형은 조파 저항의 관점에서 기존의 선형보다 계산과 실험에서 모두 우수하게 개량된 것으로 나타났다.
2004년 5월 29일 발생한 울진지진에 대해 지진원 상수(지진원기구, 진원깊이, 규모, 지진원 특성 등)를 모멘트텐서 방법을 이용하여 분석하였다. 3종류의 지각모델에 대해 지각응답함수를 구하여 분석에 이용하였다. 또한 최적의 지진원 상수값을 분석하기 위해 3종류의 진앙위치를 고려하여 분석하였다. 관측소의 방위각 분포 및 진앙거리에 대해서 결과값에 약간의 영향을 주었다. 6개의 모멘트텐서 성분을 조합하여 분석한 결과 울진지진은 거의 남북방향의 주향을 가진 전형적인 역단층의 운동에 의해 발생되었다. 분석된 지진원 기구는 울진지진 진앙 주변은 동서방향의 압축방향을 가진 지체역학적인 환경을 가지고 있는 것으로 제시하고 있다. 진원깊이는 약 12km의 값을 가지고 있다. 지진원기구는 기존의 연구결과와 유사하나 진원깊이는 다소 차이가 존재하였다. 이러한 차이는 방법론, 자료 종류 또는 지진원 고유의 기하학적 형태 등에 기인하는 것으로 해석된다.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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제12권1호
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pp.399-413
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2020
The numerical simulation of liquid sloshing in the three-dimensional tanks under horizontal excitation and roll excitation was carried out, and the inhibition effect of different baffles on the sloshing phenomenon was investigated. The numerical calculations were carried out by the nonlinear Boundary Element Method (BEM) with Green's theorem based on the potential flow, which was conducted with the governing equation corresponding to the boundaries of each region. The validity of the method was verified by comparing with experimental values and published literatures. The horizontal baffle, the vertical baffle and the T-shaped baffle in the sloshing tanks were investigated respectively, and the baffles' position, dimension and the liquid depth were provided and discussed in detail. It is drawn that the baffle shape plays a non-negligible role in the tank sloshing. The vertical baffle is a more effective way to reduce the sloshing amplitude when the tank is under a horizontal harmonic excitation while the horizontal baffle is a more effective way when the tank is under a roll excitation. The amplitude of free surface elevation at right tank wall decreases with the increasing of the horizontal baffle length and the vertical baffle height. Although the T-shaped baffle has the best suppression effect on tank sloshing under horizontal excitation, it has limited suppression effect under roll excitation and will complicate the sloshing phenomenon when changing baffle height.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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