• 대한금속재료학회지
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• 제50권2호
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• pp.129-135
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• 2012

High speed casting technology is an attractive method to increase the productivity of continuous casting. However, high speed casting causes flow instability of molten steel in a mold. In this study, Large Eddy Simulation (LES) has been performed to identify the characteristics of mold flow for various shapes of submerged entry nozzles. The LES code has been newly developed to efficiently compute the two-phase flow by using the Fractional Step Method (FSM) combined with the Volume of Fluid (VOF) method. The Immersed Boundary Method was used to implement the shape of the submerged entry nozzle. Three cases of discharge angle of the submerged entry nozzle were computed and compared. The current results shed light on improving shape design of a submerged entry nozzle.

• Wind and Structures
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• 제17권5호
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• pp.465-477
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• 2013

In this paper, the effects of parapets on the mean and fluctuating wind pressures which are acting on a flat top of a finite cylinder vertically placed on a flat plate have experimentally been investigated. The aspect ratio (AR) of cylinder is 1 and the Reynolds number (Re) based on cylinder diameter and free stream velocity is 150000. The pressure distributions on the flat top and the side wall of the finite cylinder immersed in a simulated atmospheric boundary layer have been obtained for different parapet heights. The large magnitudes of mean and minimum suction pressures occurring near the leading edge were measured for the cases with and without parapet. They shift to the further downstream on the circular top with increasing parapet height. It is seen that the parapets reduce the local high suction on the top up to 24%.

• Wind and Structures
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• 제16권2호
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• pp.193-211
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• 2013

This paper presents results from a wind tunnel study that examined the drag coefficient and wind flow over an asymmetric wave train immersed in turbulent boundary layer flow. The modeled wavy surface consisted of eight replicas of a statistically-valid hurricane-generated wave, located near the coast in the shoaling wave region. For an aerodynamically rough model surface, the air flow remained attached and a pronounced speed-up region was evident over the wave crest. A wavelength-averaged drag coefficient was determined using the wind profile method, common to both field and laboratory settings. It was found that the drag coefficient was approximately 50% higher than values obtained in deep water hurricane conditions. This study suggests that nearshore wave drag is markedly higher than over deep water waves of similar size, and provides the groundwork for assessing the impact of nearshore wave conditions on storm surge modeling and coastal wind engineering.

• 한국가시화정보학회지
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• 제18권3호
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• pp.35-41
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• 2020

We conduct numerical simulations of the interaction of a deformable structure with two-phase compressible flow. The finite volume method (FVM) is used to simulate fluid phenomena including a shock wave, a gas bubble, and the deformation of free surface. The deformation of a floating structure is computed with the finite element method (FEM). The compressible two-phase volume of fluid (VOF) method is used for the generation and development of a cavitation bubble, and the immersed boundary method (IBM) is used to impose the effect of the structure on the fluid domain. The result of the simulation shows the generation of a shock wave, and the expansion of the bubble. Also, the deformation of the structure due to the hydrodynamic loading by the explosion is identified.

• 한국가시화정보학회지
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• 제19권3호
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• pp.31-38
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• 2021

The energy harvesting system using an inverted flag is analyzed by using an immersed boundary method to consider the fluid and solid interaction. The inverted flag flutters at a lower critical velocity than a conventional flag. A fluttering motion is classified into straight, symmetric, asymmetric, biased, and over flapping modes. The optimal energy harvesting efficiency is observed at the biased flapping mode. Using the three different machine learning algorithms, i.e., artificial neural network, random forest, support vector regression, the energy harvesting efficiency is predicted by taking bending rigidity, inclination angle, and flapping frequency as input variables. The R² value of the artificial neural network and random forest algorithms is observed to be more than 0.9.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제2회(2013년)
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• pp.354-359
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• 2013

일반적으로 건축물의 설계시 풍동 실험을 통한 풍환경의 평가를 수행하고 있으며, 이는 환경 영향 평가법에서 정한 건축 사업 시행 시 수반되어야 할 자연환경, 생활환경 그리고 사회경제환경의 영향 평가의 일환으로 실시되고 있다. 그러나, 풍동 실험의 경우 여러 가지 현실적 제약조건으로 설계와 실험의 피드백 (Feedback)이 원활하지 못하며, 특히 대상 건축물이 공장과 같이 대기 오염원이 되는 경우 실험은 더욱 어려운 형편이다. 이에 대한 보완책으로 전산 유체 역학을 이용한 건축물의 풍압 해석에 의한 풍하중 추정이나 인접 지형-지물의 영향을 고려한 건축물 주위의 풍환경 평가가 있다. 전산 모사에 의해 풍동 실험의 미비점을 보완하고, 보다 상세한 정보를 확보함으로써 건축물의 구조적 안전성의 증대와 환경 피해 감소를 기할 수 있다. 그러나 복잡한 지형-지물이나 건축물 주위의 풍환경에 대한 전산 모사는 주로 두 가지의 기술적 어려움을 수반하게 되다. 그 중 하나는 고정 경계면을 이루는 형상의 복잡성으로 인해 기존에 많이 이용하고 있는 Body-fitted 격자계를 이용하는 경우, 격자 생성 과정이 매우 복잡하고 어려울 뿐 만 아니라 생성된 격자가 주로 비정렬 (unstructured) 특성을 갖게 되어 수치해석 과정의 효율을 저하시키는 요인이 되며, 격자의 형상도 수치해석의 수렴성을 저하시키는 예가 많다. 다른 어려움으로 풍환경은 전형적인 난류 유동장으로서 난류의 전산 해석은 아직도 해결하지 못한 부분이 많다는 점이다. 이에 본 논문에서는 복잡한 지형-지물이나 건축물의 풍하중과 풍환경의 전산 모사 기술 확보를 위하여 수행중인 연구의 일환으로 물체 형상의 기하학적 복잡성의 극복을 위한 가상경계법 (Immersed Boundary Method)과 난류 유동장의 물리적 엄밀성을 높이기 위한 다와동 모사 (Large Eddy Simulation)을 이용한 물체 형상과 무관한 유동장 해석 기술 개발에 대하여 다루고자 한다. 먼저 최근에 유동 해석에 이용되는 방법인 가상경계법(IBM)은 물체를 포함한 전체 전산 영역을 직교 좌표계에 의해 이산화하고, 유동장내 존재하는 물체의 표면에서의 점착 조건을 만족시키기 위하여 지배 방정식에 적절한 외력을 추가로 고려하는 방법이다. 본 연구에서는 가상경계법을 이용하여 경계층에 위치한 건물 형상의 각진 물체 주위 사이에 형성되는 공동 내부의 비정상 유속 및 압력에 대한 전산 해석을 수행하고, 풍상측 전면에 형성되는 경계층에 의한 영향을 분석하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제16권6호
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• pp.1195-1204
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• 1992

본 연구에서는 등온 평면의 온도가 0.0.deg. C부터 8.0.deg. C까지, 그리고 주위물의 온 도가 1.0.deg. C부터 10.0.deg. C까지 일 대 상향 및 하향면 주위에서 일어나는 자연대류를 유한 차분법(FDM)으로 수치해석하여 등온면 주위에서 일어나는 유동형태, 속도분포, 평균 Nusselt수를 구하여 유동 및 열전달특성을 구명하였다.

• 보존과학회지
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• 제28권4호
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• pp.329-341
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• 2012

마애화령석지장은 해안가에 인접해 있고 해수에 의해 주기적으로 일정 부분이 침수되는 특수한 입지적 조건에 있다. 마애불을 구성하는 암석은 중립질 또는 조립질을 띠는 흑운모화강암으로 내구성이 강한 편이나, 암석 내부에 침투한 염용액과 주변 환경과의 복잡한 상호작용에 의해 구성암석의 색과 강도 및 내구성 등 물성이 변화된 상태이다. 마애불을 이루는 암석은 염(NaCl)결정화 작용에 의한 표면층 박리박락이 심각하다. 박리박락(14.6%)은 해수의 주요 경계면을 중심으로 대기에 상시 노출되는 상부에 집중되어 있다. 반면, 해수에 의해 주기적으로 침수되는 암괴 하부는 오염물이 침착되어 흑화층을 나타내며 이와 함께 갈색변색과 생물오염이 중첩된 상태이다. 표면 오염 및 변질은 흑색 변색(29.2%), 황색 변색(14.1%), 갈색 변색(4.4%), 녹색 변색(2.9%)의 순으로 높은 훼손율(50.5%)을 나타냈다. 또한 해수면을 경계로 상부가 해수에 침수되는 하부보다 초음파 속도가 낮고 편차가 커 많은 물성 변화가 있었음을 알 수 있으며, 특히 해수 침투 경계면의 표면 물성이 취약함을 확인하였다.

• 한국안전학회지
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• 제25권6호
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• pp.86-91
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• 2010

The purpose of this study is to analyze the damage patterns and metal structure of 3 phase mold transformers collected from places where accidents have occurred. Compared to an oil-immersed transformer, a mold transformer has the advantage of requiring a smaller installation area and can be kept clean, while its disadvantages include the fact that abnormal symptoms of an accident are difficult to discover and its repair is impossible. The capacity of the mold transformers collected from places where accidents have occurred was 200kVA with primary voltages being F23,900V, R22,900V, 21,900V, 20,900V, 19,900V, etc., as well as secondary voltages being 380V, 220V, etc. It was found from the analysis on the diffusion of combustion in the damaged mold transformers that fire occurred first inside the U-phase primary winding and that carbonization and heat were diffused to V-phase and W-phase in V-pattern. In addition, from the analysis on the cross-sectional structure of the metal of the melted high voltage winding using a metallurgical microscope, it was found that the boundary surface, voids, and columnar structure were formed when an interlayer short-circuit had occurred Therefore, even though it is not possible to find the cause for the occurrence of an interlayer short-circuit at the inner side of the primary winding, it is thought that, due to the thermal energy generated when the short-circuit occurred, the heat source was diffused to the upper side and outside, causing a secondary accident.

• 한국정밀공학회지
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• 제21권1호
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• pp.181-188
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• 2004

Structural analysis for materials containing regularly spaced in-homogeneities is usually executed by using averaged material properties. For the homogenization process, a unit cell is defined and loaded somehow, and its response is investigated to evaluate the properties. The imposed loading conditions should accord to the behavior of unit cell immersed in the macroscopic structure in order to guarantee the accuracy of the effective properties. Each unit cell shows periodic variation of strain if the material is loaded uniformly, and in this study, direct implementation of this characteristic behavior is attempted on FE models of unit cell. Conventional finite element analysis tool can be used without any modification, and the boundary of unit cell is constrained in a way that the periodicity is satisfied. The proposed method is applicable to skew arrayed in-homogeneity problems. The flexibility matrix relating tonsorial stress and strain components in skewed rectilinear coordinate system is transformed so that the required engineering constants can be evaluated. Effective properties are computed for the materials with square and skew arrayed circular holes, and its accuracy is examined.