• Wind and Structures
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• 제19권6호
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• pp.585-601
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• 2014

The effect of multiple roughness changes close to a building site was examined through three dimensional computational fluid dynamics (CFD) simulations conducted in a virtual boundary layer wind tunnel (V-BLWT). The results obtained were compared with existing wind speed models, namely ESDU-82026 and Wang and Stathopoulos (WS) model. The latter was verified by wind tunnel tests of sixty nine cases of multiple roughness patches, and also with a simplified 2D numerical model. This work extends that numerical study to three dimensions and also models roughness elements explicitly. The current numerical study shows better agreement with the WS model, that has shown better agreements with BLWT tests, than the ESDU model. This is in contrast to previous results of Wang and Stathopoulos, who concluded that CFD shows better agreement with the ESDU model. Many cases were simulated in a V-BLWT that has same dimensions as BLWT used in the original experiment and also in a reduced symmetrical version (S-BLWT) that takes advantage of regular arrangement of roughness blocks. The S-BLWT gives results almost identical to V-BLWT simulations, while achieving significant reduction on computational time and resources.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2007년도 춘계 학술대회논문집
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• pp.138-141
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• 2007

A three-dimensional computation was conducted to understand effects of the low Reynolds number on the performance in a low-speed axial compressor at the design condition. The low Reynolds number can originates from the change of the air density became it decreases along the altitude in the troposphere. The performance of the axial compressor such as the static pressure rise wag diminished by the separation on the suction surface and the boundary layer on the hub, which were caused by the low Reynolds number. The total pressure loss at the low Reynolds number was found to be greater than that at the reference Reynolds number at the region from the hub to 90% span. Total pressure loss was scrutinized through three major loss categories in a subsonic axial compressor such as profile loss, tip leakage loss and endwall loss using Denton's loss model, and effects of the low Reynolds number on the performance were analyzed in detail.

• 한국해안해양공학회지
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• 제19권2호
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• pp.162-169
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• 2007

본 연구는 갑문 개방시 유출부의 흐름 현상을 수리모형실헐 결과와 3차원 수치모형실험을 비교 분석하는데 역점을 두고 있다. 대상 갑문은 군장(군산-장항)국가산업단지내의 솔리천에서 유입되는 홍수량 $218m^3/s$을 배제하기 위해서 설계된 배수갑문이다. 수치실험에 사용된 모형은 상용 전산유체역학 프로그램인 ANSYS CFX-10의 ${\kappa}-{\epsilon}$ 난류모형이다. CFX-10의 장점은 난류 흐름에 대해 현상을 양호하게 시뮬레이션 할 수 있으며 특히 물과 공기 접촉면(two phase interface)인 경계층에서 흐름 분리현상을 비교적 뚜렷하게 해석할 수 있다. 수치실험에서 해석된 유속 및 수면의 흐름 형태는 수리모형실험과 유사하게 나타났다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제15권9호
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• pp.1847-1853
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• 2011

실내 전파 채널 해석은 고전적으로 경로추적법이 많이 이용되었으나, 이 논문에서는 3차원 전파해석법인 시간영역 유한차분법을 이용하여 3차원 실내 구조에 대하여 채널 모델링하였다. 시간영역 유한차분법의 여기신호로는 평면파를 이용했으며, 이 때의 평면파의 구성은 TF/SF법을 사용했다. 그리고 흡수경계조건으로는 7개의 흡수층을 사용한 완전정합층법을 이용했다. 실내 채널 모델링의 시뮬레이션을 위한 거실은 벽돌, 도체, 유리, 콘크리트로 이루어졌다. 거실에 가구가 있는 경우와 없을 때에 대하여 각각 시뮬레이션 하였다. 시뮬레이션 결과로 실내 전파 환경에서의 다중경로에 의한 페이딩 현상을 확인할 수 있었으며, 수신기 설계에 도움이 되는 초과지연 평균과 실효 지연 확산을 계산할 수 있었다.

• 한국측량학회지
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• 제29권5호
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• pp.441-448
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• 2011

최근 디지털 항공사진을 이용한 수치도화가 보편화 되었으며 이로 인해 지표에 대한 3차원 데이터를 정확하게 획득하고 있다. 도화원도는 도화사가 지표를 육안으로 확인하여 제작한 신뢰 있는 3차원 데이터이며 등고선과 표고점 이외에도 지형지물에 대해 3차원 좌표를 가지고 있는 점, 선으로 표현되었을 뿐 아니라 레이어로 분류되어 활용성이 매우 크다. 본 연구에서는 도화원도를 이용해 정밀하고 정확한 수치표고모델을 제작하고자 한다. 이를 위해 수치지형도에서 등고선과 표고점 레이어를 추출하였고 도화원도에서 Break Line을 추출하여 각각 수치표고모델을 제작하였으며 이 두 결과를 비교하였다. 비교를 위해 주거지, 산지, 농경지, 제방 등 경사가 완만하거나 복잡한 지형을 연구지역으로 선정하여 최적의 수치표모델이 제작될 때까지 반복적으로 레이어를 삭제하면서 Break Line을 추출하였다. 그 결과 도화원도에서 등고선과 표고점 레이어를 비롯해 8개의 도로 레이어 및 2개의 경계 레이어를 Break Line으로 추출하였으며 이를 이용해 더욱 정밀한 수치표고모델을 획득할 수 있었다. 또한 교차하거나 접하는 Break Line을 편집하여 복잡하고 변위가 급격한 지형에서 수치표고모델의 왜곡현상을 최소화할 수 있었다.

• 대한전자공학회논문지SP
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• 제40권6호
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• pp.132-140
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• 2003

본 논문에서는 삼차원 모델을 효율적으로 전송하기 위해, 삼차원 메쉬 모델을 계층적으로 표현하고 보는 사람의 시점에 따라 메쉬 모델의 해상도를 다르게 하여 전송하는 방법을 제안한다. 제안한 방법은 점진적 메쉬 전송과 순차적 메쉬 전송이 결합된 형태로 보는 사람의 현재 시점을 고려하여 삼차원 모델을 전송하는 것이다. 보는 사람의 시각 위치에 따라 전송할 때, 보이지 않는 부분보다 보이는 부분을 먼저 전송하여 제한된 전송대역 안에서 삼차원 모델의 품질을 최적화 할 수 있다. 먼저 주어진 삼차원 메쉬 모델을 계층적으로 메쉬 분할하고 최하위 레벨의 분할메쉬에 대해 다중계층을 구성한다. 메쉬분할을 위한 시작꼭지점은 K-means 알고리즘을 사용하여 선택하기 때문에, 메쉬분할 과정에서 균등한 분할메쉬를 얻을 수 있다. 보는 사람의 시점에 따라 최하위 레벨의 각 분할메쉬에 대해서 해상도를 계산한 후, 병합과 분리과정을 통해 삼차원 메쉬 모델을 전송한다. 분할메쉬 병합과정은 삼차원 메쉬의 정적시각 전송에 이용피고, 메쉬분할로 생기는 공통 경계 정보를 줄일 수 있다. 분할메쉬 분리과정은 삼차원 메쉬의 동적시각 전송에 이용되고, 보는 사람의 시점에 따라 새롭게 보이는 분할메쉬에 대해 추가적인 정보를 유동적으로 전송한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권8호
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• pp.521-529
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• 2017

본 연구에서는 항공기 추진용 가스터빈 엔진의 고증속 터빈 제1단 정익 익렬을 새로이 구축하고, 이 정익의 기본 유동 특성에 대하여 연구하였다. 그 결과 본 연구에서 도입된 정익의 압력면에는 강한 순압력구배가 존재하는 반면, 흡입면에는 앞전에서 미드코드 근처까지 압력면보다 훨씬 더 심한 순압력구배가 존재하고 그 이후 역압력구배가 존재하였다. 두 종류의 유막법을 적용한 유동의 가시화 실험을 통하여, 정익 앞전 상류 영역에 4와류모델 말발굽와류 시스템이 존재함을 확인하였고, 입구 경계층 유동의 박리선과 재부착 유동의 박리선을 정확히 파악하였다. 이와 함께 이 고증속 정익 익렬 하류에서의 2차유동, 압력손실, 선회각, 등에 대한 데이터를 확보하였다.

• 전산구조공학
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• 제8권4호
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• pp.87-97
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• 1995

2차원 유한요소 모델의 동일한 형상과 하중 조건에 있어서 6절점 요소의 굽힘 강성은 8절점 요소의 굽힘 강성보다 더 크게 나타난다. 이와 같은 현상은 3차원 16절점 요소와 20절점 요소에서도 나타나며, 완전 요소의 중간 절점들을 제거하므로 인하여 나타난다. 따라서 이 현상을 상대적 강성강화 현상이라 할 수 있다. 강성강화 현상을 보정하기 위한 매우 효과적인 방법으로 가우스 적분점 수정법을 도출하였으며, 이 방법은 확장적인 강성과 같이 다른 종류의 강성을 변화시키지 않으며, 또한 패취시험을 통과하였다. 적분점 수정량은 재료의 포아송비의 함수로 나타나며, 2차원 평면응력 상태와 평면변형율 상태에 대한 두개의 수정식을 구하였고, 또한 3차원 고체요소에 대하여 확장하였다. 가우스 적분점 수정법의 효과를 검증하기 위하여 보와 판의 자유 및 강제운동 문제를 해석하였으며, 등방성 적층 보와 판에 대해서도 단층보와 단층판과 같은 방법으로 적용하여 그 효율성을 입증하였다.

• Smart Structures and Systems
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• 제16권5호
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• pp.759-780
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• 2015

Based on the theory of piezoelasticity, the static performance of a piezoelectric bilayer cantilever fully covered with electrodes on the upper and lower surfaces is studied. Three models are considered, i.e., the sensor model, the driving displacement model and the blocking force model. By establishing suitable boundary conditions and proposing an appropriate Airy stress function, the exact solutions for piezoelectric bilayer cantilevers are obtained, and the effect of ambient thermal excitation is taken into account. Since the layer thicknesses and material parameters are distinguished in different layers, this paper gives unified solutions for composite piezoelectric bilayer cantilevers including piezoelectric bimorph and piezoelectric heterogeneous bimorph, etc. For some special cases, the simplifications of the present results are compared with other solutions given by other researches based on one-dimensional constitutive equations, and some amendments have been found. The present investigation shows: (1) for a PZT-4 piezoelectric bimorph, the amendments of tip deflections induced by an end shear force, an end moment or an external voltage are about 19.59%, 23.72% and 7.21%, respectively; (2) for a PZT-4-Al piezoelectric heterogeneous bimorph with constant layer thicknesses, the amendments of tip deflections induced by an end shear force, an end moment or an external voltage are 9.85%, 11.78% and 4.07%, respectively, and the amendments of the electrode charges induced by an end shear force or an end moment are both 1.04%; (3) for a PZT-4-Al piezoelectric heterogeneous bimorph with different layer thicknesses, the maximum amendment of tip deflection approaches 23.72%, and the maximum amendment of electrode charge approaches 31.09%. The present solutions can be used to optimize bilayer devices, and the Airy stress function can be used to study other piezoelectric cantilevers including multi-layered piezoelectric cantilevers under corresponding loads.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제48권1호
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• pp.28-43
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• 2023

Background: High-fidelity meteorological data is a prerequisite for the realistic simulation of atmospheric dispersion of radioactive materials near nuclear power plants (NPPs). However, many meteorological models frequently overestimate near-surface wind speeds, failing to represent local meteorological conditions near NPPs. This study presents a new high-resolution (approximately 1 km) meteorological downscaling method for modeling short-range (< 100 km) atmospheric dispersion of accidental NPP plumes. Materials and Methods: Six considerations from literature reviews have been suggested for a new dynamic downscaling method. The dynamic downscaling method is developed based on the Weather Research and Forecasting (WRF) model version 3.6.1, applying high-resolution land-use and topography data. In addition, a new subgrid-scale topographic drag parameterization has been implemented for a realistic representation of the atmospheric surface-layer momentum transfer. Finally, a year-long simulation for the Kori and Wolsong NPPs, located in southeastern coastal areas, has been made for 2016 and evaluated against operational surface meteorological measurements and the NPPs' on-site weather stations. Results and Discussion: The new dynamic downscaling method can represent multiscale atmospheric motions from the synoptic to the boundary-layer scales and produce three-dimensional local meteorological fields near the NPPs with a 1.2 km grid resolution. Comparing the year-long simulation against the measurements showed a salient improvement in simulating near-surface wind fields by reducing the root mean square error of approximately 1 m/s. Furthermore, the improved wind field simulation led to a better agreement in the Eulerian estimate of the local atmospheric dispersion. The new subgrid-scale topographic drag parameterization was essential for improved performance, suggesting the importance of the subgrid-scale momentum interactions in the atmospheric surface layer. Conclusion: A new dynamic downscaling method has been developed to produce high-resolution local meteorological fields around the Kori and Wolsong NPPs, which can be used in short-range atmospheric dispersion modeling near the NPPs.