• 한국화재소방학회논문지
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• 제10권3호
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• pp.10-18
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• 1996

미국이나 일본같은 외국에서는 컴퓨터를 이용하여 화재가 발생하였을 경우 건물내에서의 연기의 거동에 대한 수치해석적 연구가 활발히 연구되고 있다. 그러나, 국내에서는 이에 대한 연구가 거의 이루어지지 않고 있는 실정이다. 이에 이 논문은 수치해석을 통하여 전형적인 화재 발생시 일어나는 현상을 정성적으로 해석 하고자 한다. 지배방정식은 유한 체적법 및 비엇갈림격자계를 사용하여 수치해석을 한다. 압력장을 해석하기 위해서는 SIMPLE 알고리즘을 사용하였고 대류항에 대해서는 멱승도식을 사용하였다. 본 논문에서는 plume이 형성된 후 뜨거운 plume 가스가 천장에 부딪쳐 넓게 확산되어 결국 밀폐공간의 벽에 다다르게 되는 것을 보여 주며 밀폐공간내에 연기가 가득 채워지는데 20초 가량 걸린다는 것을 알 수 있었다.

• Ocean Systems Engineering
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• 제1권1호
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• pp.31-57
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• 2011

Impact pressure due to sloshing is of great concern for the ship owners, designers and builders of the LNG carriers regarding the safety of LNG containment system and hull structure. Sloshing of LNG in partially filled tank has been an active area of research with numerous experimental and numerical investigations over the past decade. In order to accurately predict the sloshing impact load, a new numerical method was developed for accurate resolution of violent sloshing flow inside a three-dimensional LNG tank including wave breaking, jet formation, gas entrapping and liquid-gas interaction. The sloshing flow inside a membrane-type LNG tank is simulated numerically using the Finite-Analytic Navier-Stokes (FANS) method. The governing equations for two-phase air and water flows are formulated in curvilinear coordinate system and discretized using the finite-analytic method on a non-staggered grid. Simulations were performed for LNG tank in transverse and longitudinal motions including horizontal, vertical, and rotational motions. The predicted impact pressures were compared with the corresponding experimental data. The validation results clearly illustrate the capability of the present two-phase FANS method for accurate prediction of impact pressure in sloshing LNG tank including violent free surface motion, three-dimensional instability and air trapping effects.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제41권10호
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• pp.1347-1360
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• 2009

A multi-dimensional component for the thermal-hydraulic system analysis code, MARS, was developed for a more realistic three-dimensional analysis of nuclear systems. A three-dimensional and two-fluid model for a two-phase flow in Cartesian and cylindrical coordinates was employed. The governing equations and physical constitutive relationships were extended from those of a one-dimensional version. The numerical solution method adopted a semi-implicit and finite-difference method based on a staggered-grid mesh and a donor-cell scheme. The relevant length scale was very coarse compared to commercial computational fluid dynamics tools. Thus a simple Prandtl's mixing length turbulence model was applied to interpret the turbulent induced momentum and energy diffusivity. Non drag interfacial forces were not considered as in the general nuclear system codes. Several conceptual cases with analytic solutions were chosen and analyzed to assess the fundamental terms. RPI air-water and UPTF 7 tests were simulated and compared to the experimental data. The simulation results for the RPI air-water two-phase flow experiment showed good agreement with the measured void fraction. The simulation results for the UPTF downcomer test 7 were compared to the experiment data and the results from other multi-dimensional system codes for the ECC delivery flow.

• 대한조선학회논문집
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• 제47권2호
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• pp.188-195
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• 2010

Green water load is an important parameter to be considered in designing a modern ship or offshore structures like FPSO and FSRU. In this research, a numerical simulation method for green water phenomenon is introduced. The Navier-Stokes equations and the continuity equation are used as governing equations. The equations are calculated using Finite Difference Method(FDM) in rectangular staggered grid system. To increase the numerical accuracy near the body, the Cartesian cut cell method is employed. The nonlinear free-surface during green water incident is defined by Marker-density method. The green waters on a box in regular waves are simulated. The simulation results are compared with other experimental and computational results for verification. To check the applicability to moving ship, the green water of the ship which is towed by uniform force in regular wave, is simulated. The ship is set free to heave and to surge.

• 한국수자원학회논문집
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• 제38권11호
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• pp.973-984
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• 2005

3차원 열동수역학 모형을 개발하여 지형학적으로 복잡한 자연 저수지에서 안정한 성층류의 선택 취수를 부정류 모의하였다. 지배방정식은 2차 정확도의 유한체적법을 이용하여 해석하였다. 개발된 수치모형을 3차원 난류, 성층화된 전단층흐름에 적용하여 검정을 하였다. 수치해석결과는 실험실에서 관측된 선택취수시의 속도 및 온도분포의 일반적인 형상을 양호하게 예측하는 것으로 나타났으나, 자연 저수지에서의 흐름에 대한 적용시에는 속도의 크기를 과대모의 하는 것으로 나타났다. 수치모의에서 구해진 선택취수의 물리적 특성을 논하였다.

• Ocean Systems Engineering
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• 제10권2호
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• pp.201-226
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• 2020

A systematic numerical comparative study of the performance of semicircular and rectangular submerged breakwaters interacting with solitary waves is the basis of this paper. To accomplish this task, Nwogu's extended Boussinesq model equations are employed to simulate the interaction of the wave with breakwaters. The finite difference technique has been used to discretize the spatial terms while a fourth-order predictor-corrector method is employed for time discretization in our numerical model. The proposed computational scheme uses a staggered-grid system where the first-order spatial derivatives have been discretized with fourth-order accuracy. For validation purposes, five test cases are considered and numerical results have been successfully compared with the existing analytical and experimental results. The performances of the rectangular and semicircular breakwaters have been examined in terms of the wave reflection, transmission, and dissipation coefficients (RTD coefficients) denoted by K_R, K_T, K_D. The latter coefficient K_D emerges due to the non-energy conserving K_R and K_T. Our computational results and graphical illustrations show that the rectangular breakwater has higher reflection coefficients than semicircular breakwater for a fixed crest height, but as the wave height increases, the two reflection coefficients approach each other. un the other hand, the rectangular breakwater has larger dissipation coefficients compared to that of the semicircular breakwater and the difference between them increases as the height of the crest increases. However, the transmission coefficient for the semicircular breakwater is greater than that of the rectangular breakwater and the difference in their transmission coefficients increases with the crest height. Quantitatively, for rectangular breakwaters the reflection coefficients K_R are 5-15% higher while the diffusion coefficients K_D are 3-23% higher than that for the semicircular breakwaters, respectively. The transmission coefficients K_T for rectangular breakwater shows the better performance up to 2.47% than that for the semicircular breakwaters. Based on our computational results, one may conclude that the rectangular breakwater has a better overall performance than the semicircular breakwater. Although the model equations are non-dissipative, the non-energy conserving transmission and reflection coefficients due to wave-breakwater interactions lead to dissipation type contribution.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제23권5호
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• pp.335-344
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• 2011

곡면의 경계를 가지는 수로에서 비선형 파랑의 상호작용을 모의하기 위한 비정수압 자유수면 모형이 개발되었다. 제안된 모형은 비선형의 3차원 Navier-Stokes 방정식을 곡선좌표 영역에서 계산단계 분리법의 일종인 압력수정법에 의하여 수치적으로 해석된다. 특히, 연직방향으로 변형된 형태의 엇갈린 격자를 이용하여 상대적으로 간단하게 압력방정식과 자유수면 경계조건을 구성하였다. 개발된 모형의 수치해석 정확도는 2차원의 수치 파수조에서 파랑의 비선형 정도에 대하여 5차의 스토스우크스 해석해와 비교하였다. 본 모형의 실제적 적용은 원형의 수로에서 회절과 반사에 의해 변형되는 비선형 파의 변형에 초점을 맞추어 수행하였다. 두개의 파를 중첩한 고비선형의 파에 대한 경우를 제외하고 수치해석 결과는 비선형적인 영향을 고려하지 않은 해석해의 선형적인 중첩과 일치하였다. 두개의 파를 중첩한 고비선형의 파에 대한 모의를 통하여 본 모형은 원형의 수로에서 비선형 군파의 변형에관한 수치적인 모의 가능성을 제시하였다.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2006년도 공동학술대회 논문집
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• pp.181-186
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• 2006

본 논문에서는 지진파 역행 전파를 이용하여 지진원을 영상화 하는 방법에 대한 연구를 수행하였다. 시간 역행 전파는 파동 방정식의 시간 반전의 불변성과 상반정리로 설명할 수 있으며 파동의 시간 역행 전파는 의학적인 목적을 비롯한 비파괴 검사, 그리고 탄성파 파형 역산에 사용되어 매질을 영상화 하는데 활용되고 있다. 지진 관측소에서 관측된 지진파형은 지진원으로부터 방출된 에너지를 기록한 것이다. 이를 시간의 역순으로 매질로 전파시키면, 지진으로부터 전파되었던 에너지가 진원시각의 지진원 위치에 집중하게 되어 지진원을 영상화 시키는 원리이다. 본 연구에서는 3차원 지진파 전파의 수치 모의를 위해 엇갈린 격자 유한 차분법과 병렬 처리 기법을 이용하여 탄성 매질에서의 파동방정식의 해를 구하였다. 수치모의 결과로부터 지진파 역행 전파를 이용해 지진의 시공간적 발생양상을 살펴볼 수 있음을 확인하였다.