• 한국해양공학회지
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• 제18권4호
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• pp.15-22
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• 2004

Static and dynamic analyses of a very flexible and light riser, for upwelling the deep ocean water, is performed. In this numerical study, an implicit finite difference algorithm is employed for three-dimensional riser equations. Fluid non-linearity and bending stiffness are considered and solved, using the Newton-Raphson iteration. Maintaining the depth of end point of a flexible and light riser is very important for upwelling deep ocean water in a floating type development system. Weight is attached at the end point of the riser in order to maintain its intake depth. It is designed under the strong surface current and the configuration of the rise is predicted. In the dynamic analysis, the tension variation at the top point of the riser is presented. T e results of this study can contribute to the design of the development system in floating type for upwelling deep ocean water.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2003년도 추계학술대회 논문집 전력기술부문
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• pp.181-183
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• 2003

본 연구에서는 현재 국내-외 논문을 참조하여 배전계통에 적용된 조류계산 알고리즘의 적용사례를 조사하였다. 배전계통에 적용된 조류계산알고리즘은 Power Summation Method와 Current Summation Method가 있다. 배전계통은 선로의 구조가 거의 대부분 방사상으로 성되어 있기 때문에 Newton Raphson, Gauss Seidel, Fast Decoupled 방법을 그대로 사용하기는 문제가 있다. 그래서 DistFlow, Forward/Backward sweeping 법 등이 주로 사용되어 왔다. 그러나 미래의 계통은 현재와는 또 다른 Topology로 방사상과 루프가 혼합된 형태로 다르게 구성되어야 할 것이다. 이러한 상황에서 미래의 배전계통에 대하여 적용 가능한 알고리즘을 전망하고져 한다.

• Tribology and Lubricants
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• 제21권3호
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• pp.114-121
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• 2005

As fuel cell system is environmental friendly generator, its performance depends on its air supply system. Because, fuel cell stack generates electrical energy by electron and the electron is generated by reacting between air and hydrogen. So, more and more compressed air is supplied, more and more the energy can be obtained. In this study, turbo-expander supported by air foil bearing is introduced as the air supply system used by fuel cell systems. The turbo-expander is a turbo machine which operates at high speed, so air foil bearings suit its purpose for the bearing elements. Analysis for confirming the stability and endurance is conducted. Based on FDM and Newton-Raphson method, characteristics of air foil bearing, dynamic coefficients, pressure field and load capacity, are obtained. Using the characteristics of air foil bearing, the rotordynamic analysis is performed by finite element method. The analysis (stability analysis and critical speed map) shows that turbo-expander is stability at running speed. After the analysis, the test process and results are presented. The goals of test are running up to 90,000 RPM, flow rate of 150 $m^3/h$ and pressure ratio of 1.15. The test results show that the aerodynamic performance and stability of turbo-expander are satisfied to the primary goals.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제20권7호
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• pp.677-684
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• 2010

Backlashes of gears provide gears for good lubrication and for removal of the interference between teeth by the wear and manufacturing errors. The backlash is the strong nonlinear factor to gears. This study deals with nonlinear modeling of helical gears with backlash. Excitation of helical gears comes from torque variation, the tooth surface error, and the periodical change of mesh stiffness. To study the effect of torque fluctuation, equation of motion for the single degree of freedom torsional model of helical gears with the periodical change of mesh stiffness and the backlash was derived. The Newmark beta method and the Newton-Raphson method were used to obtain the nonlinear behaviors of mesh forces of helical gears. All excitation frequencies initially caused the tooth separation and single-sided impacts of the gear pair and eventually led to the normal tooth contact. However, some special excitation frequencies caused the single-sided impacts in the entire time as well as the initial time. Damping increase reduced the duration of single-sided impacts, and the backlash increase caused those in the entire time domain.

• Advances in nano research
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• 제12권5호
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• pp.441-455
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• 2022

This study explores the linear and nonlinear solutions of sigmoid functionally graded material (S-FGM) nanoplate with porous effects. A size-dependent numerical solution is established using the strain gradient theory and isogeometric finite element formulation. The nonlinear nonlocal strain gradient is developed based on the Reissner-Mindlin plate theory and the Von-Karman strain assumption. The sigmoid function is utilized to modify the classical functionally graded material to ensure the constituent volume distribution. Two different patterns of porosity distribution are investigated, viz. pattern A and pattern B, in which the porosities are symmetric and asymmetric varied across the plate's thickness, respectively. The nonlinear finite element governing equations are established for bending analysis of S-FGM nanoplates, and the Newton-Raphson iteration technique is derived from the nonlinear responses. The isogeometric finite element method is the most suitable numerical method because it can satisfy a higher-order derivative requirement of the nonlocal strain gradient theory. Several numerical results are presented to investigate the influences of porosity distributions, power indexes, aspect ratios, nonlocal and strain gradient parameters on the porous S-FGM nanoplate's linear and nonlinear bending responses.

• 한국해양공학회지
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• 제36권4호
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• pp.243-250
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• 2022

Subsea power cables are subjected to various external loads induced by environmental and mechanical factors during manufacturing, shipping, and installation. Therefore, the prediction of the structural strength is essential. In this study, experimental and theoretical analyses were performed to investigate the axial stiffness of subsea power cables. A uniaxial tensile test of a 6.5 m three-core AC inter-array subsea power cable was carried out using a 10 MN hydraulic actuator. In addition, the resultant force was measured as a function of displacement. The theoretical model proposed by Witz and Tan (1992) was used to numerically predict the axial stiffness of the specimen. The Newton-Raphson method was employed to solve the governing equation in the theoretical analysis. A comparison of the experimental and theoretical results for axial stiffness revealed satisfactory agreement. In addition, the predicted axial stiffness was linear notwithstanding the nonlinear geometry of the subsea power cable or the nonlinearity of the governing equation. The feasibility of both experimental and theoretical framework for predicting the axial stiffness of subsea power cables was validated. Nevertheless, the need for further numerical study using the finite element method to validate the framework is acknowledged.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제13권1호
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• pp.833-847
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• 2021

The horizontal porous baffle and its effect as an anti-slosh device have been investigated intensively in a swaying and rolling rectangular tank. To accurately assess the level at which porous baffles reduce liquid sloshing, the Matched Eigenfunction Expansion Method (MEEM) has been utilized as an analytical tool. The velocity potentials in the horizontal baffle-covered fluid region are expressed by the sum of the homogeneous and particular solutions to avoid solving the complex dispersion equation. By applying an equivalent linearized quadratic loss model, the nonlinear algebraic equation is derived and solved by implementing the Newton-Raphson iterative scheme. To prove the validity of the present theoretical model, a series of experiments have been conducted with different centered horizontal porous baffles with varying porosities and submerged depths in a swaying and rolling rectangular tank. Reasonably good agreements are obtained regarding the analytical solutions and the experiment's findings. The influence of porosity, submerged depth, and length of a centered horizontal porous baffle on anti-slosh performance have been analyzed, especially at resonance modes. The developed predictive tool can potentially provide guidelines for optimal design of the horizontal porous baffle.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권3B호
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• pp.175-183
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• 2012

본 연구에서는 천수방정식에 Galerkin법과 Petrov-Galerkin 기법의 일종인 SU/PG 기법을 적용하여 유한요소 천수흐름 해석 모형을 개발하고, 다양한 실험수로에서 이송이 지배적인 흐름을 수치 모의하였다. 수로 내부에 얇은 판 형태의 구조물이 존재하는 경우 Fr 수와 Re 수가 매우 낮은 흐름에서는 Galerkin 기법과 SU/PG 기법이 동일한 결과를 나타냈으나, Fr=1.58인 경우 Galerkin법은 발산하여 해를 얻을 수 없었다. 이 경우 SU/PG법은 Newton-Raphson법에 의한 5회의 반복에 의해 수렴된 유속결과를 구할 수 있었다. 사류와 상류가 혼재하여 천이류가 나타나는 단면확대 수로 모의에서 SU/PG 기법을 이용한 본 연구의 경우 상류단 수심조건이 잘 유지되며, 도수가 발생하는 지점 및 도수에 의한 수심 경사, 도수 후의 수심이 모두 Khalifa(1980)의 실험결과와 매우 근사하였다. 이송이 지배적인 사류(Fr=2.74)에 의한 사각도수 모의의 경우에도 Galerkin 기법은 최초 모의시간의 첫 번째 반복 이후 발산하였으나, SU/PG 기법은 도수 경계면을 수치진동 없이 잘 포착하였으며, 해석해와 비교한 수심 및 유속의 최대 오차는 0.2% 이내로 나타나 기존 연구(Levin 등, 2006; Ricchiuto 등, 2007)에 비해 더욱 정확한 결과를 도출하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제4권1호
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• pp.27-48
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• 1984

본(本) 연구(硏究)는 한계상태(限界狀態) 설계(設計) 이론(理論)에 의한 철근(鐵筋)콘크리트 뼈대구조물(構造物)에 관(關)한 것이다. 한계상태이론(限界狀態理論)에 의한 철근(鐵筋)콘크리트 뼈대구조물(構造物)에 대한 최적설계(最適設計)의 문제형성(問題形成)은 철근(鐵筋)의 단면적(斷面積), 단면(斷面)의 폭(幅)과 유효고(有效高) 그리고 모멘트 감소율(減少率)을 설계변수(設計變數)로 취급(取扱)하는 비선형(非線型) 계획(計劃) 문제(問題)로 된다. 목적함수(目的凾數)는 철근(鐵筋)콘크리트 뼈대구조물(構造物)의 철근(鐵筋)과 콘크리트 및 거푸집의 비용(費用)을 고려(考慮)하는 총(總) 건설경비(建設經費)로 형성(形成)되고, 기본(基本) 제약조건식(制約條件式)들은 극한(極限) 한계상태(限界狀態)와 사용성(使用性) 한계상태(限界狀態)의 개념(槪念)을 내포하고 있다. 또한 CP110과 Hognestad et al. 이론(理論)에서 가정(假定)된 응력분포도(應力分布圖)를 극한(極限) 한계상태(限界狀態)를 위해 극한(極限) 저항단면력(抵抗斷面力)을 해석(解析)하는데 적용(適用)되었고, 사용성(使用性) 한계상태(限界狀態)를 위해서는 CP110의 규준(規準)만을 사용(使用)한다. 철근(鐵筋)콘크리트 뼈대구조물(構造物)의 최적화(最適化)를 위한 비선형(非線型) 계획(計劃) 문제(問題)를 풀기 위해서 적용(適用)된 최적화(最適化) 기법(技法)은 수정(修正) Newton-Raphson 법(法)을 이용한 SUMT 알고리즘이다. 본(本) 알고리즘을 2종(種)의 뼈대구조물(構造物)에 시행(試行)해 보았고, 본(本) 알고리즘의 수감성(收歛性), 적용가능성(適用可能性) 및 안정성(安定性)을 검토(檢討)하기 위해 문헌(文獻)(10)의 수치결과(數値結果)와도 비교분석(比較分析)하였다. 결론적(結論的)으로 수치분석(數値分析)을 통(通)하여 CP110과 Hognestad et al.의 경제성(經濟性) 비교(比較)와 본(本) 알고리즘의 적용가능성(適用可能性), 안정성(安定性), 수감성(收歛性) 및 확실성(確實性) 등에 대하여 논의(論議)되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권8호
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• pp.773-784
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• 2008

본 연구는 노면배수시설에 이용될 수로 양단에 유출구를 가지며 유량이 연속적으로 증가하는 선형 배수로의 부등류 흐름의 해석 방법을 정립하기 위하여 수행되었다. 지배 방정식으로서 유한 차분 형태의 대수방정식을 사용하여 지배단면에서의 수심 값을 경계조건으로 Newton-Raphson 방법에 의하여 수면곡선을 계산하였다. 하류단에 유출구를 갖는 수로와 수로 양단에 유출구를 갖는 수로를 고려하고, 다양한 종단경사에 대하여 흐름 해석을 수행하였다. 단, 양단에 유출구를 갖는 수로의 경우 양단을 지배단면으로 만드는 임계 종단경사를 조사하여 이보다 작은 종단경사에 대한 흐름 해석을 수행하였으며, 임계경사는 지배단면의 위치와 종단경사의 관계로부터 결정하였다. 하류단에 하나의 유출구를 갖는 수로의 경우 수로 상에 존재하는 지배단면의 위치를 조사하여 그 지점을 기준으로 상류 및 하류 방향으로 수심을 계산한다. 반면 양단에 유출구를 갖는 수로의 경우 지배단면이 수로 양단이라면 분수계를 가정하여 분수계를 기점으로 구분되어지는 상류측 및 하류측 수로에 대한 흐름 해석을 수행하고, 상류단에서 분수계 방향으로 그리고 하류단에서 분수계 방향으로 계산된 분수계 지점의 두 수심이 동일할 때까지 흐름 계산을 반복한다. 흐름 계산 결과 양단에 유출구를 갖는 수로가 임계경사보다 큰 경사로 설치된 경우에는 하류단에 유출구를 갖는 수로의 흐름 거동과 유사지는 것으로 판단되었다. 노면배수시설 설계의 중요한 요소인 최대수심은 종단경사가 작을 때 등류 해석으로 계산된 값이 부등류 해석보다 크게 산정되었으며, 이는 종단경사가 작을 때 등류 해석을 기반으로 한설계가 과대설계가 되기 쉽다는 것을 의미한다.