• Journal of applied mathematics & informatics
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• 제14권1_2호
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• pp.97-113
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• 2004

In this paper we shall study moving boundary problems, and we introduce an approach for solving a wide range of them by using calculus of variations and optimization. First, we transform the problem equivalently into an optimal control problem by defining an objective function and artificial control functions. By using measure theory, the new problem is modified into one consisting of the minimization of a linear functional over a set of Radon measures; then we obtain an optimal measure which is then approximated by a finite combination of atomic measures and the problem converted to an infinite-dimensional linear programming. We approximate the infinite linear programming to a finite-dimensional linear programming. Then by using the solution of the latter problem we obtain an approximate solution for moving boundary function on specific time. Furthermore, we show the path of moving boundary from initial state to final state.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제22권2호
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• pp.57-64
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• 2022

In this paper, the physical model and governing equations of a shallow arch with a moving boundary were studied. A model with a moving boundary can be easily found in a long span retractable roof, and it corresponds to a problem of a non-cylindrical domain in which the boundary moves with time. In particular, a motion equation of a shallow arch having a moving boundary is expressed in the form of an integral-differential equation. This is expressed by the time-varying integration interval of the integral coefficient term in the arch equation with an un-movable boundary. Also, the change in internal force due to the moving boundary is also considered. Therefore, in this study, the governing equation was derived by transforming the equation of the non-cylindrical domain into the cylindrical domain to solve this problem. A governing equation for vertical vibration was derived from the transformed equation, where a sinusoidal function was used as the orthonormal basis. Terms that consider the effect of the moving boundary over time in the original equation were added in the equation of the transformed cylindrical problem. In addition, a solution was obtained using a numerical analysis technique in a symmetric mode arch system, and the result effectively reflected the effect of the moving boundary.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.315-322
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• 2009

본 논문은 확장된 이동최소제곱 유한차분법을 이용하여 1차원 Stefan 문제를 해석할 수 있는 새로운 수치기법이 제시한다. 이동하는 계면경계의 자유로운 수치적인 묘사를 위해 요소망이나 그리드 없이 절점만을 사용하는 이동최소제곱 유한차분법을 도입하고, 계면경계의 특이성을 모형화하기 위해 Taylor 다항식에 쐐기함수를 도입하여 확장했다. 지배방정식의 차분은 안정성을 보장해 주는 음해법(implicit method)을 이용한다. 이동경계를 포함한 반무한 융해문제, 실린더 형상의 고체화 문제의 수치해석을 통해 확장된 이동최소제곱 유한차분법이 높은 정확성과 효율성을 갖는 것을 보였다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2003년도 The Fifth Asian Computational Fluid Dynamics Conference
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• pp.86-87
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• 2003

Unstructured grid system is suitable for flows of complex geometries. For problems with moving boundary walls, the grid system must be changed and deformed with time if we use a body fitted grid system. In this paper, a new moving-grid finite-volume method on unstructured grid system is proposed and developed for unsteady compressible flows with shock waves. To assure geometric conservation laws on moving grid system, a control volume on the space-time unified domain is adopted for estimating numerical flux. The method is described and applied for two-dimensional flows.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 2001년도 ICCAS
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• pp.38.1-38
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• 2001

In this paper, the vibration suppression problem of an axially moving power transmission belt is investigated. The equations of motion of the moving belt is first derived by using Hamilton´s principle for systems with changing mass. The total mechanical energy of the belt system is considered as a Lyapunov function candidate. Using the Lyapunov second method, a nonlinear boundary control law that guarantees the uniform asymptotic stability is derived. The control performance with the proposed control law is simulated. It is shown that a boundary control can still achieve the uniform stabilization for belt systems.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.439-446
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• 2012

본 논문은 1차원 자유경계문제 해석의 정확도 향상을 위해 이동최소제곱 차분법을 이용하여 이동경계의 위상변화를 implicit하게 추적하는 기법을 제시한다. 기존의 이동최소제곱 차분법은 이동경계의 위치를 explicit하게 진전시켜 반복계산은 필요없지만 해의 정확도 감소를 피할 수 없었다. 그러나 본 연구에서 제시한 implicit 기법은 전체 계방정식이 비선형 시스템이 되어 반복계산 과정이 필요하지만, 실제로 수치예제를 통해 검증해 본 결과 계산량의 큰 증가없이 해석의 정확도를 획기적으로 향상시켰다. 이동하는 미분불연속 특이성을 갖는 융해(melting)문제를 수치계산한 결과, implicit 이동최소제곱 차분법을 통해 2차정확도를 얻을 수 있음을 보였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2001년도 춘계학술대회논문집
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• pp.385-392
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• 2001

Time-dependent frequency and energy of free vibration of the Spagetti problem, that is the axially moving continuum with time-varying length, are investigated. Exact expressions for the natural frequency and time-varying vibration energy are derived by dealing with traveling waves. When the string length is increased, the vibration period increases, but the free vibration energy varies as a function of both translating velocity and boundary velocity of the continuum. However, when the string undergoes retraction, the vibration energy increases with time, String tension together with non-zero instantaneous velocity at the moving boundary results in energy variation.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제20권3호
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• pp.162-170
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• 1996

A numerical study on the Stefan problem occurred in cryosurgery is performed. Crank-Nicholson type finite difference algorithm based on the enthaly method is adapted to solve the phase change problem in this study. As it is a moving boundary problem, special emphasis is put on the estimation of the freezing front location. Two cases selected here are freezings of human tissue by disk type cryoprobe and by hemispherical one. In both cases, the heat flows are considered to be one dimensional. The calculated results using enthalpy method are compared with those using the program TRUMP and with Neumann's solution. These results agree guite well with each other. While it is pretty difficult to get accurate freezing front location by TRUMP due to the so- called "phase change knee" occured during the phase change, the algorithm based on the enthalpy method is proved to be very powerful to cope with this kind of problem.f problem.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제26권1호
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• pp.39-48
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• 2013

본 논문은 기존의 1차원 Stefan 문제를 해석할 수 있는 이동최소제곱 차분법을 확장하여 복잡한 계면경계 형상을 갖는 2차원 문제에 적용할 수 있는 수치기법을 개발한다. 1차원 경우와 달리 2차원 영역에서 임의로 움직이는 이동경계의 위상변화를 효과적으로 모델링할 수 있는 기법을 제안했으며, 이동경계 모사시 절점만 사용하는 이동최소제곱 차분법의 강점을 그대로 살리면서 이동경계의 불연속 특이성과 kinetics 조건을 정확하게 만족시키는 이동최소제곱 미분근사식을 제시했다. 평형방정식은 implicit(음해)법으로 차분하여 수치 안정성을 확보했으며, 이동경계는 explicit(양해)법으로 update하여 계산효율성의 극대화했다. 몇 가지 수치예제를 통해 개발된 이동최소제곱 차분법이 다양한 계면경계 형상을 갖는 2차원 Stefan 문제를 정확하고 효율적으로 풀 수 있음을 검증했다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.779-787
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• 2007

본 연구는 계면경계에서 특이성을 갖는 이종재료 열전달문제를 효율적으로 해석할 수 있는 이동최소제곱 유한차분법을 제시한다 이동최소제곱 유한차분법은 격자망(grid)없이 절점만으로 이동최소제곱법을 이용하여 Taylor 다항식을 구성하고 차분식을 만들어 미분방정식을 직접 푼다. 초평면함수 개념에 근거한 쐐기함수를 이동최소제곱 센스(sense)로 근사식에 매입하여 쐐기거동과 미분 점프에 따른 계면경계 특성을 효과적으로 묘사하고 고속으로 미분을 근사하는 이동최소제곱 유한차분법의 강점을 발휘하도록 했다. 서로 다른 열전달계수를 갖는 이종재료 열전도문제 해석을 통해 이동최소제곱 유한차분법이 계면경계문제에서도 뛰어난 계산효율성과 해의 정확성을 확보할 수 있음을 보였다.