• 설비공학논문집
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• 제13권7호
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• pp.595-601
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• 2001

We applied PIV method to obtain instantaneous and ensemble averaged velocity fields from the first row to the fifth row of a staggered tube bundle. The Reynolds number based on the tube diameter and the maximum velocity was set to be 4,000. Remarkably different natures are observed in the developing bundle flow. Such differences are depicted in the mean recirculating bubble length and the vorticity distributions. The jet-like flow seems to be a dominant feature after the second row and usually skew. However, the ensemble averaged fields show symmetric profiles and the flow characteristics between the third and fourth measuring planes are not so different. comparison between the PIV data and the RANS simulation yields severe disagreement in spite of the same Reynolds number. It can be explained that the distinct jet-like unsteady motions are not to be accounted in th steady numerical analysis.

• Korea-Australia Rheology Journal
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• 제16권1호
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• pp.1-15
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• 2004

The computation of viscoelastic flow using neural networks and stochastic simulation (CVFNNSS) is developed from the point of view of Eulerian CONNFFESSIT (calculation of non-Newtonian flows: finite elements and stochastic simulation techniques). The present method is based on the combination of radial basis function networks (RBFNs) and Brownian configuration fields (BCFs) where the stress is computed from an ensemble of continuous configuration fields instead of convecting discrete particles, and the velocity field is determined by solving the conservation equations for mass and momentum with a finite point method based on RBFNs. The method does not require any kind of element-type discretisation of the analysis domain. The method is verified and its capability is demonstrated with the start-up planar Couette flow, the Poiseuille flow and the lid driven cavity flow of Hookean and FENE model materials.

• 한국소성가공학회:학술대회논문집
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• 한국소성가공학회 2003년도 추계학술대회논문집
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• pp.347-354
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• 2003

The dynamics of fluid flow through nanomachines is completely different from that of continuum. In this study, molecular dynamics simulations were performed for the flow of helium, neon, argon inside carbon(graphite) nanotubes of several sizes. The fluid was introduced into the nanotube at a given initial velocity according to given temperature. Diffusion coefficients were evaluated by Green-Kubo equation derived from Einstein relationship. The behaviour of the fluid was strongly dependent on the density of fluid and tube diameter, not on the tube length. It was found that the diffusion Coefficients increased With decreasing the density of molecules and increasing the diameter and temperature.

• 대한기계학회논문집
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• 제19권3호
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• pp.751-762
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• 1995

The snapshot method is introduced to approximate the coherent structures of planar jet flow. The numerical simulation of instantaneous flow field is analyzed by SIMPLE algorithm. An ensemble of realizations is collected using a sampling condition that corresponds to the passage of a large scale vortex at positions 4 and 6 diameters downstream from the nozzle. With snapshot mothod we could treat the data efficiently and approximate coherent structures inhered in the planar jet flow successfully 94% of total turbulent kinetic energy with 10 terms of Karhunen-Loeve expansions. Finally, In accordance with the recent trend to try to explain and model turbulence phenomena with the existence of coherent structures, in the present study, we express the underlying coherent structures of planar jet flow in the minimum number of modes by calculating Karhunen-Loeve expansions in order to improve to understanding of jet flow and to make the information storage and management in computers easier.

• 한국농공학회논문집
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• 제51권4호
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• pp.57-66
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• 2009

수학적 모델은 수량과 수질의 예측을 위해 현장 조사의 대안으로 사용되어지며 이러한 모델의 사용과 실측에 불확실성이 존재하게 된다. 불확실성에 대한 많은 연구들이 진행되어 왔으나 시나리오에 의한 모델링 과정에서 발생하는 불확실성에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 산림이 농경지와 목초지로의 변화에 따른 시나리오를 설계한 후 시나리오 적용에 따른 SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 매개변수의 불확실성을 분석하고자 하였다. 몬테카를로 기법 (Monte Carlo simulation)을 이용하여 각 매개변수별 1,000개의 난수를 발생하였으며 앙상블 유량모의 기법을 이용하여 미국 Alabama주 카하바강 상류 (50,967ha)를 대상으로 각 난수별 100개의 유량을 통해 불확실성을 분석하였다. 분석 결과 산림지역이 농경지와 목초지로 변화 되었을 때 유출량이 증가하는 것으로 분석되었으며, 임야가 목초지 보다 농경지로 변화되었을 때 유출량은 더욱 증가하는 것으로 나타났다. 각 시나리오별 SWAT 매개변수의 불확실성은 AWC (Available water capacity), CN (Curve number), GWREVAP (groundwater re-evaporation coeffeicient), REVAPMN (minimum depth of water in shallow aquifer for re-evaporation to occur)순으로 크게 나타났으며, Ksat (Saturated hydraulic conductivity)와 ESCO(Soil evaporation compensation factor)는 유출량의 변화에 큰 영향을 미치지 못하는 것으로 분석되었다. 토지피복별 산림 면적이 클 경우 불확실성이 크게 나타나 산림이 목초지와 농경지로 변함에 따라 불확실성은 감소하는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권10호
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• pp.761-774
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• 2022

가뭄과 홍수의 예측, 기후변화가 유역 유출량, 더 나아가 수질 및 생태계에 미치는 영향의 정확한 분석을 위해서는 수문 모의 과정의 불확실성을 정량화하고 최소화하기 위한 노력이 필요하다. 수문자료동화는 수문모형의 상태량이나 매개변수를 갱신(update)하여 모의 초기 조건의 가장 가능성 있는 추정치를 생성하는 기법으로, 실시간 관측 정보를 이용하여 예측 정확도를 향상시킬 수 있는 방법이다. 본 연구에서는 airGRdatassim 모형을 이용하여 앙상블 기반 순차 자료동화 기법인 앙상블 칼만 필터와 파티클 필터로 용담댐 유역에 대해 일 유출을 모의하고, 자료동화 기법별 특성을 비교 및 분석하였다. 모의 결과, Kling-Gupta efficiency (KGE) 지표가 자료동화 적용 전 0.799에서 앙상블 칼만 필터와 파티클 필터 적용시 각각 0.826, 0.933으로 향상되었다. 또한 기상 강제력 노이즈의 범위, 갱신 대상 상태량 설정, 앙상블 수 등 수문자료동화의 설정과 관련된 하이퍼-매개변수(hyper-parameter)의 불확실성이 모의 예측 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 강수 및 잠재 증발산 강제력의 오차 범위에 대한 민감도 분석 결과, 모든 모의 범위에서 파티클 필터가 앙상블 칼만 필터보다 예측 성능이 우수하였다. 파티클 필터는 기상 강제력 오차 크기가 작을수록 모의 성능이 향상되었으며, 앙상블 칼만 필터는 상대적으로 오차가 큰 경우 최적 성능이 확인되었다. 한편, 자료동화시 갱신되는 상태량의 종류를 줄일수록 자료동화에 의한 모의 성능은 감소하였다. 본 연구의 모의 실험 결과는 앙상블 자료동화를 이용하여 일 유출 모의 정확도 향상이 가능하지만, 최적 성능을 발휘하기 위해서는 수문자료동화 기법별 하이퍼-매개변수의 적정한 조정이 필요함을 함의한다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제19권4호
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• pp.31-44
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• 2014

In the present study, a few of recently developed geostatistical models are comparatively studied. The models are two-point statistics based sequential indicator simulation (SISIM) and generalized coupled Markov chain (GCMC), multi-point statistics single normal equation simulation (SNESIM), and object based model of FLUVSIM (fluvial simulation) that predicts structures of target object from the provided geometric information. Out of the models, SNESIM and FLUVSIM require additional information other than conditioning data such as training map and geometry, respectively, which generally claim demanding additional resources. For the comparative studies, three-dimensional fluvial reservoir model is developed considering the genetic information and the samples, as input data for the models, are acquired by mimicking realistic sampling (i.e. random sampling). For SNESIM and FLUVSIM, additional training map and the geometry data are synthesized based on the same information used for the objective model. For the comparisons of the predictabilities of the models, two different measures are employed. In the first measure, the ensemble probability maps of the models are developed from multiple realizations, which are compared in depth to the objective model. In the second measure, the developed realizations are converted to hydrogeologic properties and the groundwater flow simulation results are compared to that of the objective model. From the comparisons, it is found that the predictability of GCMC outperforms the other models in terms of the first measure. On the other hand, in terms of the second measure, the both predictabilities of GCMC and SNESIM are outstanding out of the considered models. The excellences of GCMC model in the comparisons may attribute to the incorporations of directional non-stationarity and the non-linear prediction structure. From the results, it is concluded that the various geostatistical models need to be comprehensively considered and comparatively analyzed for appropriate characterizations.

• Korea-Australia Rheology Journal
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• 제16권4호
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• pp.201-212
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• 2004

Properties of polymer based nanocomposites depend on dispersion state of embedded fillers. In order to examine the effect of dispersion state on rheological properties, a new bi-mode FENE dumbbell model was proposed. The FENE dumbbell model includes two separate ensemble sets of dumbbells with different fric­tion coefficients, which simulate behavior of well dispersed and aggregated carbon nanotubes (CNTs). A new parameter indicating dispersion state of the CNT was proposed to account for degree of dispersion quantitatively as well as qualitatively. Rheological material functions in elongational, steady shear, and oscillatory shear flows were obtained numerically. The CNT/epoxy nanocomposites with different dis­persion state were prepared depending on whether a solvent is used for the dispersion of CNTs or not. Dis­persion state of the CNT in the epoxy nanocomposites was morphologically characterized by the field emission scanning electronic microscope and the transmission electron microscope images. It was found that the numerical prediction was in a good agreement with experimental results especially for steady state shear flow.

• 한국수자원학회논문집
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• 제57권2호
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• pp.127-137
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• 2024

수자원 관리를 위해 주로 사용되는 물리 모형은 입력자료의 구축과 구동이 어렵고 사용자의 주관적 견해가 개입될 수 있다. 최근 수자원 분야에서 이러한 문제점을 보완하기 위해 기계학습과 같은 자료기반 모델을 이용한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 관측자료만을 이용하여 강원도 삼척시 오십천 유역의 장기강우유출모의를 수행했다. 이를 위해 기상자료로 3개의 입력자료군(기상관측요소, 일 강수량 및 잠재증발산량, 일강수량 - 잠재증발산량)을 구성하고 LSTM (Long Short-term Memory)인공신경망 모델에 각각 학습시킨 결과를 비교 및 분석했다. 그 결과 기상관측요소만을 이용한 LSTM-Model 1의 성능이 가장 높았으며, 여기에 MLP 인공신경망을 더한 6개의 LSTM-MLP 앙상블 모델을 구축하여 오십천 유역의 장기유출을 모의했다. LSTM 모델과 LSTM-MLP 모형을 비교한 결과 두 모델 모두 대체적으로 비슷한 결과를 보였지만 LSTM 모델에 비해 LSTM-MLP의 MAE, MSE, RMSE가 감소했고 특히 저유량 부분이 개선되었다. LSTM-MLP의 결과에서 저유량 부분의 개선을 보임에 따라 향후 LSTM-MLP 모델 이외에 CNN등 다양한 앙상블 모형을 이용해 물리적 모델 구축 및 구동 시간이 오래 걸리는 대유역과 입력 자료가 부족한 미계측 유역의 유황곡선 작성 등에 활용성이 높을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제38권12호
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• pp.1051-1060
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• 2005

본 연구에서는 관악산 레이더 자료로부터 소양강 유역에서 최적 추정된 레이더 강우로 준분포형 TOPMODEL의 적용성을 평가하고 Monte Carlo난수발생 기법과 연계한 앙상블 유량모의 기법을 구축하여 레이더 추정강우가 가질 수 있는 불확실성이 수문모형에 미치는 영향을 모형의 매개변수와 연계하여 분석하였다. 레이더 추정강우를 활용하여 소양강 유역의 유량계산을 2003년 7월의 사례기간 동안 수행한 결과 실시간 편차보정 기법으로 수정된 레이더 입력강우의 경우 관측유량과 비교하여 매우 잘 일치하는 것으로 나타나 레이더 추정강우의 수문학적 활용성은 매우 높은 것으로 판단된다. 불확실성 분석에서는 레이더 강우가 가질 수 있는 불확실성이 수문모형의 매개변수 불확실성보다 덜 민감하게 영향을 미치는 것으로 검토되었고 레이더 강우와 매개변수가 혼합된 불확실성이 유량모의에서 가장 큰 오차를 보일 수 있는 것으로 검토되었다.