• 대한조선학회논문집
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• 제59권2호
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• pp.64-71
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• 2022

In this paper, we simulate the collision of a solitary wave on a vertical wall in a uniform water channel and investigate the effect of damping on the amplitude attenuation. In order to take into account the damping effect, we introduce the Stokes damping whose dissipation is dependent on the velocity of wave motion on the surface of a thin layer of oil. That is, we use the improved Boussinesq equation with Stokes damping to describe the damped wave motion. Our work mainly focuses on the amplitude attenuation of a propagating solitary wave, which may depend on the Stokes damping together with the initial position and initial amplitude of the wave. We utilize the method of images and a powerful numerical tool (functional iteration method) for solving the improved Boussinesq equation, yielding an effective numerical simulation. This enables us to find the amplitudes of the incident wave and reflected one, whose ratio is a measure of the (wave) amplitude attenuation. Accordingly, we have shown that the reflection of a solitary wave by a vertical wall is dependent on not only the initial amplitude and position of a solitary but the Stokes damping.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권11호
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• pp.1-8
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• 2006

축대칭 발사체의 동적 감쇠계수를 계산하기 위한 정상 예측 방법을 제안한다. 관성좌표계에서 영스핀 코닝 운동을 사용한 정상 해법을 적용하기 위해서는 점성유동 해석이 필수적으로 이루어져야 한다. 제안된 방법을 회전발사체에 적용하여 피칭모멘트와 피치감쇠 모멘트계수를 계산하였다. 결과는 포물형 Navier-Stokes 예측 결과, 실험결과, 비정상 예측 결과와 잘 일치함을 확인하였다. 또한, secant-ogive-cylinder 계열 발사체에 대한 정적 및 동적 계수의 축방향 생성과정을 살펴봄으로써 후방동체의 형상으로 인한 유동 변화가 동적 안정성에 미치는 영향을 고찰하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권4호
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• pp.645-650
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• 2016

본 연구에서는 기존의 수리모형실험에서 나타나는 파랑-흐름 상호작용에 의한 파고감쇠현상을 분석하기 위하여 Navier-Stokes Solver를 이용한 수치시뮬레이션을 수행하였다. 파랑과 흐름이 만날 경우, 유속의 난류성분이 증가하여 난류강도가 커지는 것을 확인하였다. 이것으로부터 파랑이 전파될수록 난류의 영향으로 파랑에너지가 감소하고, 파고가 줄어드는 현상을 이해할 수 있었다. 그리고 흐름의 유속이 증가할수록 난류강도가 증가함으로 파고감쇠효과가 크게 나타났다. 또한 파랑이 동일한 거리를 전파할 때에 파고가 작을수록, 주기가 짧을수록 파고감쇠현상이 심화되는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2009년 춘계학술대회논문집
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• pp.245-251
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• 2009

Numerical algorithms for solving the incompressible Navier-Stokes equations using P2P1 finite element are compared regarding the eigenvalues of matrices. P2P1 element allocates pressure at vertex nodes and velocity at both vertex and mid nodes. Therefore, compared to the P1P1 element, the number of pressure variables in the P2P1 element decreases to 1/4 in the case of two-dimensional problems and to 1/8 in the three-dimensional problems. Fully-implicit-integrated, semi-implicit- integrated and semi-segregated finite element formulations using P2P1 element are compared in terms of elapsed time, accuracy and eigenvlue distribution (condition number). For the comparison,they have been applied to the well-known benchmark problems. That is, the two-dimensional unsteady flows around a fixed circular cylinder and decaying vortex flow are adopted to check spatial accuracy.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제23권6호
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• pp.401-406
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• 2011

본 연구에서는 3차원 수치파동수조에서 무반사 조파시스템을 이용한 경사입사파의 조파방법을 새롭게 제안하고, 계산된 수면변위 및 수평유속에 대한 수치결과와 Stokes파의 3차 근사이론값과의 비교 분석을 통하여 새로운 모델의 검증을 실시하였다. 그 결과 본 연구에서 제안한 경사입사파의 조파방법의 타당성과 유효성을 확인할 수 있었다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제7권2호
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• pp.21-27
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• 2003

일반적으로 유체-구조물 상호작용을 고려한 유체속 구조물들의 지진 및 진동해석에는 주어진 시스템에 대한 유체부가질량을 추정하여 구조물관 연계하는 단순해석 방법을 주로 사용한다. 실제로 유체속 구조물의 응답특성은 유체부가질량 뿐만 아니라 유체점성으로 인한 감쇠영향을 받으며 이들은 모두 연계항을 갖는 복잡한 행렬 형태로 나타난다. 본 연구에서는 비점성 및 점성 유체에 대한 Navier-Stokes 지배방정식의 선형화를 통한 유한요소 정식화를 유도하였다. 이를 이용하여 유한요소 해석 프로그램을 작성하고 6각형 단면특성을 갖는 액체금속로 노심에 대하여 덕트집합체 사이의 유체간격과 레이놀즈수 변화에 따른 유체부가질량과 유체감쇠에 대한 유한 요소 해석을 수행한 결과, 유체간격이 줄어들수록 유체부가질량은 유체점성의 영향을 크게 받고 유체감쇠는 점성으로 인하여 레이놀즈수의 영향을 크게 받는 것으로 나타났다. 또한 편심을 갖는 동축원통에 대한 유한요소 해석결과, 편심이 증가할수록 유체부가질량은 크게 증가하지만 유체감쇠는 편심이 작은 경우 거의 변화가 없으며 어느 일정 수준이상으로 편심이 커질 경우에는 크게 영향을 받는 것으로 나타났다.

• 소음진동
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• 제7권4호
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• pp.613-620
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• 1997

Steady and unsteady flows between rotating cylinders are of interest on lubrication, convective heat transfer and flow-induced vibration in large rotating machinery. Steady rotating flow is generated by rotating cylinder with constant velocity while the unsteady rotating flow by oscillating cylinder with homogeneoysly oscillating velocity. An analytical method is developed based on the simple radial coordinate transformation for the steady and unsteady rotating flows in concentric annulus. The governing equations are simplified from Navier-Stokes equatins. Considering the skin friction based on the radial variation of circumferential flow velocity, the torques acting on the fixed and the rotating cylinder are evaluated in terms of added-inertia and added-damping torque coefficients. The coefficients are found to be influenced by the oscillatory Reynolds number and the radius ratio of two cylinders; however, the effect of the oscillatory Reynolds number on the coefficients is minor in case of relatively low radius ratio.

• 한국음향학회지
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• 제39권2호
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• pp.77-86
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• 2020

본 연구에서는 날개 끝 와류 공동(Blade-Tip Vortex Cavitation, BTVC)과 이에 기인한 유동 소음을 예측하기 위하여 Eulerian/Lagrangian 연성 해석기법을 제안하였다. 제안한 방법은 크게 연속적인 4단계로 구성되며, 각각 전산유체역학을 이용한 유동장 모사, 와류모델을 이용한 날개 끝 와류의 재구성, 기포 동역학 모델을 이용한 BTVC의 생성, 그리고 음향상사법을 이용한 음향파 예측이다. 일반적으로 전산유체역학 자체가 지니는 고유한 수치감쇠와 과도한 난류 강도로 인해 와류 강도를 심각하게 작게 예측하므로, 유동방향의 날개 끝 와류는 와류모델을 사용하여 재생하였다. 다음으로 Reyleigh-Plesset 방정식에 기반한 기포 동역학 모델을 사용하여 BTVC의 발생과 변화를 모사하였다. 마지막으로 BTVC에 의한 유동소음을 각각의 구형 버블을 그 부피 시간변화율의 변화율에 크기가 비례하는 홀극원으로 모델링하여 예측하였다. 제안한 수치 방법의 유효성을 예측값과 측정값을 비교하여 검토하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권1호
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• pp.24-31
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• 2006

본 연구에서는 완전 내재적 기법을 이용한 2계 자유도 모델에 대한 플러터 해석을 수행하였다. 유동해석을 위하여 2차원 Navier-Stokes 지배방정식을 ε-SST 난류모델과 DP-SGS 병렬화 기법을 이용해 구성하였다. 구조해석을 위하여 피치 와 플런지의 2계 자유도를 갖는 모델을 구성하였으며 시간영역에서의 해석을 위하여 유동해석과 마찬가지로 이중 시간 전진 기법을 이용하였다. 가상 시간 전진에서 유체-구조 결합을 통해서 강성결합을 구현하였으며 이를 천음속 플러터 예측에 적용하였다. 플러터 해석의 전형적인 응답인 감쇠응답, 중립응답, 발산응답 및 limit cycle oscillation (LCO) 등을 계산하였으며, 더불어 플러터 속도 경계곡선을 작성하였다. 천음속 플러터 해석은 난류모델 뿐만 아니라 유체-구조 결합 방법에 따라 다른 특성을 보임을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.59-69
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• 2021

최근 친환경 에너지 개발에 대한 관심의 증가로 해상 및 연안 지역에서 대규모 해양구조물들이 건설되고 있다. 해양구조물은 항상 파랑 하중에 노출되어 있으므로 구조적인 안전성을 확보하기 위해서는 파랑에 대한 정확한 이해와 분석이 필수적이다. 실해역에서 수행되는 실험은 해양파를 이해하기 위한 가장 정확한 방법이지만, 변수의 통제가 어렵고 비용과 규모 측면에서 실험이 제한되는 경우가 많다. 본 연구에서는 수치파동수조를 이용하여 다양한 조건의 파를 생성하고 및 이론식과 비교를 통해 파랑 생성 능력을 검증하였다. 입자 기반 수치해석법인 SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics) 기법을 이용하여 3차원 수조 및 피스톤 조파기를 모델링하였으며, 반사파에 대한 영향을 최소화하기 위해 수로 끝단에 질량 가중 감쇠 영역을 설정하여 안정적인 파고 및 유속 계산이 수행될 수 있게 하였다. 목표 파랑 조건에서,상대 수심이 2 이하를 만족하는 경우 파형경사에 관계없이 파고와 유속을 계산한 결과가 이론값과 높은 정확도를 보였다. 그러나 상대수심과 파형경사의 목표값이 증가하고, 측정 위치가 멀어짐에 따라서 최대 10% 이상의 오차가 발생하였다. 수치해석을 이용하여 정확한 계산이 가능한 파랑 범위를 무차원 변수를 이용하여 제안하였으며, 차후 수치해석을 이용한 수치파동수조 검증기준과 유체-구조물 상호작용 해석분야 연구에 효과적으로 활용될 수 있다.