• 대한조선학회논문집
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• 제32권1호
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• pp.42-57
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• 1995

자유표면의 유동문제는 저항추진성능과 내항성능이 우수한 선박과 파랑중 작업성능이 우수한 해양구조물의 설계와 관련되어 조선해양공학분야에서 지속적으로 관심의 대상이 되어온 연구분야이다. 본 논문에서는 선체주위 유동을 정확하고 효율적으로 해석하기 위한 3차원 수치해법의 개발을 목적으로 하였다. 수치해법으로 경계요소법을 사용하였으며, 그린함수는 간단한 랜킨소오스를 사용하였다. 전 경계요소면은 8점 경계요소로 표시하여 기하학적 특성을 정밀하게 반영하고자 하였다. 자유표면에서 속도포텐셜의 변화를 정규화된 8점 경계요소에서 이중 2차 스플라인함수(bi-quadratic spline function)로 표시함으로써 자유표면에서의 수치감쇠 및 분산오차를 개선하였다. 한편 물체표면에서의 물리량은 8점 경계요소의 특성을 살려 이중 2차 다항식(bi-quadratic function)으로 근사하였다. 이와같이 계산영역에 따라 해의 특성에 부합하는 수치방법을 채택함으로써 수치해의 정확성과 효율성이 향상되도록 하였다. 개발한 수치해법의 효능을 검증하기 위해 계산예로서 정상유동 및 비정상유동의 경우 Neumann-Kelvin문제를 다루었다. 본 방법에 의한 몰수 타원체 및 Series 60선에 대한 조파저항 계산결과는 적은 파넬수를 사용하고도 기존의 계산치는 물론 실험치와 좋은 일치를 보였다. 변형된 Wigley선형에 대한 동유체력 계산결과도 기존의 실험치 및 계산치와 비교적 잘 일치하였다. 비정상 유동의 경우 랜킨소오스법에서 일반적으로 적용하는 상류방사조건은 무차원주파수가 1/4보다 큰 경우에만 유효하므로, 본 논문에서는 파동방정식 연산자를 이용하여 무차원주파수가 1/4보다 작은 경우에 적용할 수 있는 상류방사조건을 유도하였다. 수면하에서 전진하며 동요하는 소오스에 대하여 적용한 결과 본 논문에서 유도한 방사조건이 유효함을 입증하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제30권10호
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• pp.869-875
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• 2006

본 연구에서는 최적화기법과 전산유체역학의 기술을 이용하여 저항의 관점에서 최적의 형상을 가지는 선형을 개발하는 알고리즘을 개발하였다. 최적화기법으로는 SQP(sequential quadratic programming)을 사용하였으며, 목적함수인 저항을 구하기 위하여 먼저 조파저항은 비선형 자유수면 경계조건을 고려한 선체주위 포텐셜유동을 계산할 수 있는 수치해석기법인 상 방향 패널이동법을 사용하였고, 선체에 미치는 전 저항을 구하기 위하여 ITTC 1957년 모형선-실선상관곡선을 이용하였다. 선형최적화 과정 중의 선체의 변경이나 계산 격자의 생성은 NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline)기법을 사용하여 구현하였다. 이와 같은 방법을 사용하여 개발된 선형최적화 기법의 타당성을 검증하기 위하여 선형이 비교적 잘 알려진 건형인 Wigley선형과 Series 60(CB=0.6)선형에 대하여 설계속도 Fn=0.316에서 선형최적화를 위한 수치해석을 수행하고 그 결과를 초기선형과 서로 비교하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.47-53
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• 2005

본 연구에서는 최적화기법과 전산유체역학의 기술을 이용하여 저항의 관점에서 최적의 형상을 가지는 선형을 개발하는 알고리즘을 개발하였다. 최적화기법으로는 SQP(sequential quadratic programming)을 사용하였으며, 목적함수인 저항을 구하기 위하여 먼저 조파저항은 비선형자유수면경계조건을 고려한 선체주위 포텐셜유동을 계산할 수 있는 수치해석기법인 상방향패널이동법을 사용하였고, 선체에 미치는 전저항을 구하기 위하여 ITTC 1957년 모형선-실선상관곡선을 이용하였다. 선형최적화 과정 중의 선체의 변경이나 계산 격자의 생성은 NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline)기법을 사용하여 구현하였다. 이와 같은 방법을 사용하여 개발된 선형최적화 기법의 타당성을 검증하기 위하여 선형이 비교적 잘 알려진 선형인 Wigley선형과 Series 60(C${_B}$=0.6)hull 선형에 대하여 설계속도 Fn=0.316에서 선형최적화를 위한 수치해석을 수행하고 그 결과를 초기선형과 서로 비교하였다.

• 대한조선학회논문집
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• 제42권2호
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• pp.113-123
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• 2005

A higher order panel method based on B-spline representation for both the geometry and the solution is developed for the analysis of steady flow around marine propellers. The self-influence functions due to the normal dipole and the source are desingularized through the quadratic transformation, and then shown to be evaluated using conventional numerical quadrature. By selecting a proper order for numerical quadrature, the accuracy of the present method can be increased to the machine limit. The far- and near-field influences are shown to be evaluated based on the same far-field approximation, but the near-field solution requires subdividing the panels into smaller subpanels continuously, which can be effectively implemented due to the B-spline representation of the geometry. A null pressure jump Kutta condition at the trailing edge is found to be effective in stabilizing the solution process and in predicting the correct solution. Numerical experiments indicate that the present method is robust and predicts the pressure distribution on the blade surface, including very close to the tip and trailing edge regions, with far fewer panels than existing low order panel methods.

• East Asian mathematical journal
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• 제34권5호
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• pp.661-681
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• 2018

In this paper, we discuss a reduced-order modeling for the Benjamin-Bona-Mahony-Burgers (BBMB) equation and its application to a distributed feedback control problem through the centroidal Voronoi tessellation (CVT). Spatial distcritization to the BBMB equation is based on the finite element method (FEM) using B-spline functions. To determine the basis elements for the approximating subspaces, we elucidate the CVT approaches to reduced-order bases with snapshots. For the purpose of comparison, a brief review of the proper orthogonal decomposition (POD) is provided and some numerical experiments implemented including full-order approximation, CVT based model, and POD based model. In the end, we apply CVT reduced-order modeling technique to a feedback control problem for the BBMB equation.

• International Journal of Control, Automation, and Systems
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• 제6권3호
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• pp.401-412
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• 2008

This paper discusses a design methodology of cooperative path planning for dynamical multi-agent systems with spatial and temporal constraints. The cooperative behavior of the multi-agent systems is specified in terms of the objective function in an optimization formulation. The path of achieving cooperative tasks is then generated by the optimization formulation constructed based on a differential flatness approach. Three scenarios of multi-agent tasking are proposed at the cooperative task planning framework. Given agent dynamics, both spatial and temporal constraints are considered in the path planning. The path planning algorithm first finds trajectory curves in a lower-dimensional space and then parameterizes the curves by a set of B-spline representations. The coefficients of the B-spline curves are further solved by a sequential quadratic programming solver to achieve the optimization objective and satisfy these constraints. Finally, several illustrative examples of cooperative path/task planning are presented.

• 한국항해항만학회지
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• 제29권7호
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• pp.603-609
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• 2005

This paper presents the method for developing an optimum hull form with minimum wave resistance using SQP( sequential quadratic programming) as an optimization technique. The wave resistance is evaluated by a Rankine source panel method with non-linear free surface conditions and the ITTC 1957 friction line is used to predict the frictional resistance coefficient. The geometry of the hull surface is represented and modified using NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline) surface patches. To verify the validity of the developed program the numerical calculations for Wigley hull and Series 60 Cb=0.6 hull are performed and the results obtained after the numerical calculations are compared with the initial hulls.

• 대한조선학회논문집
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• 제40권4호
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• pp.8-15
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• 2003

This paper presents the method for developing an optimum hull form with minimum wave resistance using SQP(sequential quadratic programming) as an optimization technique. The wave resistance is evaluated by a Rankine source panel method with non-linear free surface conditions and the ITTC 1957 friction line is used to predict the frictional resistance coefficient. The geometry of the hull surface is represented and modified using B-spline surface patches. The optimization method is applied to Series 60 hull and KCS(KRISO 3600 TEU Container Ship). The obtained results prove that the method is appropriate for preliminary hull form design.

• 한국해양공학회지
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• 제18권3호
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• pp.32-39
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• 2004

A design procedure for a ship with minimum total resistance has been developed using a numerical optimization method called SQP(sequential quadratic programming) to search for different optimal hull forms. The frictional resistance has been estimated using the ITTC 1957 model-ship correlation line formula, and the wave resistance has been evaluated using a potential-flow panel method that is based on Rankine sources with nonlinear free surface boundary conditions. The geometry of a hull surface has been modified using B-spline surface patches, during the whole optimization process. The numerical analyses have been carried out for the modified Wilgey hull at three different speeds (Fn=0.25, 0.316, 0.408), and the calculation results were compared.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제12권4호
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• pp.685-690
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• 2008

수치해석적으로 열교환기의 열성능 평가를 하기 위하여는 온도, 압력, 비체적, 엔탈피, 엔트로피 등의 열역학적 성질들의 수치값을 필요로 한다. 그러나 열역학적 성질들 사이의 관계를 나타내는 증기표나 선도를 수치 해석에 직접적으로 이용할 수는 없기 때문에 모델링하여야 한다. 본 연구에서는 2차 스플라인 보간법과 비교함으로써, 물의 과열증기 모델링에 신경회로망의 적용 가능성을 검토하였다. 신경회로망은 온도와 압력 2개의 노드로 구성된 입력층, 각각 15개와 25개의 노드로 구성된 2개의 은닉층, 비체적, 엔탈피, 엔트로피 등 3개의 노드로 구성된 출력층으로 이루어 진다. 스플라인 보간법에는 2차 다항식을 사용하였다. 소구간으로 구성된 스플라인 보간법과 비교하여 신경회로망은 훨씬 더 많은 데이터에 대하여 작은 백분율 오차를 보여 주었으며, 이 결과로부터 신경회로망이 과열증기의 열역학적 성질들을 모델링하는데 아주 강력한 방법이 될 수 있음을 확인하였다.