• 제목/요약/키워드: Spectral/Boundary-Element Method

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스펙트럴유한요소법과 경계요소법을 이용한 셸의 공기 중 진동 및 방사소음 해석 (Analysis of Vibration and Radiated Noise of Circular Cylindrical Shell in the Air Using Spectral Finite Element Method and Boundary Element Method)

  • 이영구;홍석윤;송지훈
    • 한국소음진동공학회논문집
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    • 제19권11호
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    • pp.1192-1201
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    • 2009
  • Analysis of the vibration characteristic for cylindrical shell is more complex than plates since the coupling effects are considered on three dimensions. Based on Love's equation, spectral finite element method(SFEM) is introduced to predict frequency response function of finite circular cylindrical shell in the air with simply supported - free boundary condition without simplifying the equation of motion. And for the radiated noise analysis of cylindrical shell, indirect boundary element method(BEM) is applied using out-of-plane displacements as an input from structural vibration analysis. Comparisons of the structural vibration results by the spectral finite element method and commercial code, NASTRAN(FEM based) are carried out. Likewise, for verification of radiated noise analysis results, commercial code, SYSNOISE(BEM based) are used.

초기 쇄파의 수치모사 (Numerical Simulation of Incipient Breaking Waves)

  • 김용직;김선기
    • 대한조선학회논문집
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    • 제39권4호
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    • pp.1-10
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    • 2002
  • 초기쇄파의 수치모사에는 지금까지 경계적분법이 주로 쓰여왔고, 이 방법은 과도한 계산시간의 문제를 제외하고는 어느 정도 성공적이라고 할 수 있다. 본 논문에서는 쇄파실험을 수치모사하기 위한 새로운 수치기법을 보였다. 이 수치기법은 고차 스펙트럴/경계요소법과 경계적분법을 순차적으로 사용하며, 계산시간을 현저히 줄여준다. 조파 및 파 에너지 집중과정은 고차 스펙트럴/경계요소법에 의해 효율적으로 수치모사되고, 파의 전복과정만이 경계적분법에 의해 계산된다. 계산예에서 높은 입자속도와 가속도 등 쇄파의 두드러진 특성이 보여졌다.

대진폭 조화 운동을 하는 잠수구에 의한 비선형 조파현상의 시간영역 해석 (Time-Domain Analysis of Nonlinear Wave-Making Phenomena by a Submerged Sphere Oscillating with Large Amplitude)

  • 김용직;하영록
    • 한국해양공학회:학술대회논문집
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    • 한국해양공학회 2006년 창립20주년기념 정기학술대회 및 국제워크샵
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    • pp.382-385
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    • 2006
  • A high-order spectral/boundary-element method is newly adapted as an efficient numerical tool. In this method, the velocity potential is expressed as the sum of surface potential and body potential. Then, surface potential is solved fly using the high-order spectral method and body potential is solved fly using the high-order boundary element method. Through the combination of these two methods, the wave-making problems fly a submerged sphere moving with the large amplitude oscillation are solved in time-domain. With the example calculations, nonlinear effects on free-surface profiles and hydrodynamic forces are shown and discussed.

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고차 스펙트럴/경계요소법을 이용한 3차원 수치 파수조의 개발-균일속도로 전진하는 표면압력에 의한 조파현상- (Development of Three-Dimensional Numerical Wave Tank by Using the High-Order Spectral/Boundary-Element Method -Waves Generated by a Uniformly Translating Surface Pressure)

  • 김용직;이영우;홍지훈
    • 한국해양공학회지
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    • 제13권1호통권31호
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    • pp.113-120
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    • 1999
  • In this paper, mathematical formulation of the high-order spectral/boundary-element method is shown. This method is one of the most efficient numerical methods by which the nonlinear gravity waves can be simulated in time-domain. Three-dimensional waves generated by a uniformly translating suriace pressure are calculated and discussed. The obtained results are compared with others results, The comparisons show good agreements.

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스펙트럴요소법을 이용한 구조물의 비이상적인 경계조건 결정에 관한 연구 (Determination of Non-ideal Structural Boundary Conditions by Using Spectral Element Method)

  • 전덕규;김주홍;이우식
    • 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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    • 한국소음진동공학회 1997년도 추계학술대회논문집; 한국과학기술회관; 6 Nov. 1997
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    • pp.160-165
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    • 1997
  • Structural boundary condition is very important as a part of a structural system because it determines the dynamic characteristics of the structure. It is often to experience that experimental measurements of structural dynamic characteristics are somewhat different from the analytical predictions in which idealized boundary conditions are usually assumed. However, real structural boundary conditions are not so ideal; not perfectly clamped, for instance. Thus this paper introduces a new method to determine the non-ideal structural boundary conditions in the frequency domain. In this method, structural boundary conditions are modeled by both extensional (vertical) and torsional elastic springs. The effective springs are then determined from experimental FRFs (frequency response functions) by using the spectral element method (SEM). For a cantilevered beam experiments are conducted to determine the real boundary conditions in terms of effective springs. Dynamic characteristics (analytically predicted) based on identified boundary conditions are found to be much closer to experimental measurements when compared with those based on ideal boundary conditions.

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3차원 비선형 조파문제 해석을 위한 수치해법 연구 (A Study of Numerical Method for Analysis of the 3-Dimensional Nonlinear Wave-Making Problems)

  • 하영록;안남현
    • 동력기계공학회지
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    • 제16권5호
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    • pp.40-46
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    • 2012
  • 본 연구에서는 자유표면 유동문제를 효율적으로 계산하기 위한 방법으로서, 수치 파수조를 구현하여 잠수체에 의한 조파현상을 시간영역에서 다룰 수 있는 수치해법에 대하여 소개하였다. 그리고 이를 이용하여 수행된 연구내용들을 검토하고 양력물체의 경우를 포함하기 위하여 개선된 수학적 정식화 및 수치해법의 개요를 다루었다. 임의의 운동을 하는 양력물체에 의한 조파현상을 전산기로 구현하는 수치 파수조는 과중한 계산시간이 문제가 되는데, 이는 수치 Kutta 조건의 구현과 양력표면 후방의 wake 영역을 계산에서 고려해야 하기 때문이다. 따라서 한층 더 수치계산의 효율성이 중요하다고 판단되므로, 본 연구에서 소개된 3차원 고차 스펙트럴/경계요소법(High-Order Spectral/Boundary Element Method)은 자유표면 요소수를 N이라 할 때 그 계산량이 NlogN에 비례(N이 클 때는 거의 선형적으로 비례)하여 증가하므로 기존의 방법들 보다 매우 효율적인 수치해법이라 할 수 있다. 향후, 본 연구의 타당성 검증을 위한 수치코드의 개선과 여러 가지 수치계산결과 비교 등의 노력이 더 필요하다고 생각된다.

2차원 수중익주위 비선형 자유표면유동의 시간영역 시뮬레이션 (Time-Domain Simulation of Nonlinear Free-Surface Flows around a Two-Dimensional Hydrofoil)

  • 김용직
    • 대한조선학회논문집
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    • 제31권2호
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    • pp.45-56
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    • 1994
  • 2차원 수중익 주위의 비선형 자유표면 유동을 시간영역에서 시뮬레이션할 수 있는 수치해법이 개발되었다. 본 수치해법은 고차 스펙트럴법과 경계요소법을 조합한 스펙트럴/경계요소법(spectral/boundary-element method)이며, 자유표면은 고차 스펙트럴법에 의해 그리고 수중익과 후류 보오텍스는 경계요소법에 의해 다루어 진다. 본 방법은 자유표면과 수중익의 비선형/비정상 상호작용문제에 폭넓게 적용될 수 있으며, 특히 스펙트럴법을 사용하므로 자유표면 유동을 매우 효율적으로 다룰 수 있다. 적용예로 정지상태에서 출발하여 자유표면 근처에서 균속 전진운동 또는 전진 및 동요운동을 하는 경우가 다루어 졌고, 자유표면파와 동유체력에서의 비선형/비정상 효과들이 보여지고 있다. 비정상해의 특수한 경우로 얻어지는 정상상태의 계산결과들이 다른 이론 또는 실험결과들과 비교되었으며, 좋은 일치를 보이고 있다.

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의사스펙트로법에 의한 대기확산현상의 수치모델(2): 실규모의 복잡지형에서의 스펙트로모델 (Numerical Models for Atmospheric Diffusion Phenomena by Pseudospectral Method(2) : Spectral Model for a Hilly Terrain of Real Scale)

  • 김선태
    • 한국대기환경학회지
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    • 제9권3호
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    • pp.242-246
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    • 1993
  • Theoretically, spectral method has the highest accuracy among present numerical methods, but it is generally difficult to apply to complex terrains because of complex boundary conditions. Recently, spectral-element method, basically divide the domain into a set of rectangular subdomain and solve the equation at each subdomain, has been introduced. However, boundary conditions become more complex and requires more computing time, thus spectral-element method is not powerful for all complex terrain problems. In this paper, potential flow theory was intorduced to solve the air flows and diffusion phenomenon in the presence of terrain obstacles. Using the velocity potential-stream line orthogonal coordinate space, the diffusion problems of hilly terrain by pseudospectral method were solved and compared those with no terrain real scale solutions.

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대진폭 조화 운동을 하는 잠수구에 의한 비선형 조파문제의 시간영역 해석 (Time-Domain Analysis of Nonlinear Wave-Making Problems by a Submerged Sphere Oscillating with Large Amplitude)

  • 김용직;하영록
    • 한국해양공학회지
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    • 제20권6호
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    • pp.67-74
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    • 2006
  • A high-order spectral/boundary-element method is newly adapted as an efficient numerical tool. This method is one of the most efficient numerical methods by which the nonlinear gravity waves can be simulated and hydrodynamic forces also can be calculated in time-domain. In this method, the velocity potential is expressed as the sum of surface potential and body potential. Then, surface potential is solved by using the high-order spectral method and body potential is solved by using the high-order boundary element method. By the combination of these two methods, the wave-making problems by a submerged sphere oscillating with large amplitude under the free~surface are solved in time-domain. Through the example calculations, nonlinear effects on free-surface profiles and hydrodynamic forces are shown and discussed.

전진 동요하는 잠수구에 의한 비선형 조파문제의 시간영역 해석 (Time Domain Analysis of Nonlinear Wave-Making Problems by a Submerged Sphere Oscillating with Forward Speed)

  • 하영록;배성용
    • 동력기계공학회지
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    • 제14권6호
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    • pp.75-82
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    • 2010
  • In this study, the topics for free-surface wave simulation, nonlinear hydrodynamic force, and the critical resonance frequency of so-called ${\tau}=U{\omega}/g$=1/4 are discussed. A high-order spectral/boundary element method is newly adapted as an efficient numerical tool. This method is one of the most efficient numerical methods by which the nonlinear gravity waves can be simulated and hydrodynamic forces also can be calculated in time domain. In this method, the velocity potential is expressed as the sum of surface potential and body potential. Then, surface potential is solved by using the high-order spectral method and body potential is solved by using the high-order boundary element method. By the combination of these two methods, the wave-making problems by a submerged sphere oscillating with forward speed under the free-surface are solved in time domain.