• 제목/요약/키워드: explicit schemes

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표면장력 효과를 고려한 이상유동 해석법 개선에 관한 연구 (Study on Improvement in Numerical Method for Two-phase Flows Including Surface Tension Effects)

  • 박일룡
    • 한국해양공학회지
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    • 제27권5호
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    • pp.70-76
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    • 2013
  • The present paper proposes a coupled volume-of-fluid (VOF) and level-set (LS) method for simulating incompressible two-phase flows that include surface tension effects. The interface of two fluids and its motion are represented by a VOF method designed using high-resolution differencing schemes. This hybrid method couples the VOF method with an LS distancing algorithm in an explicit way to improve the calculation of the normal and curvature of the interface. It is developed based on a rather simple algorithm to be efficient for various practical applications. The accuracy and convergence properties of the method are verified in a simulation of a single gas bubble rising in a three-dimensional flow with a large density ratio.

흐름 단면(斷面)의 급변화(急變化)에 의한 순환(循環)의 수치모형(數値模型) (Numerical Model of Circulation due to Sudden Variation of Flow Section)

  • 서승원;박정응;윤태훈
    • 대한토목학회논문집
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    • 제3권4호
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    • pp.21-31
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    • 1983
  • 흐름단면(斷面)이 급변화(急變化)하는 개수로(開水路)의 순환현상(循環現象)을 깊이에 대하여 적분(積分)한 2차원(次元) Navier Stockes 연속방정식(方程式)을 Galerkin 형(型) 유한요소법(有限要素法)을 이용(利用)하여 수치적(數値的)으로 해석하였다. 1차원구형수로(次元矩形水路)의 수치해석(數値解析)에서 implicit 방법(方法)과 explicit 방법(方法)을 적용(適用)한 결과(結果) 수치해(數値解)는 정확해(正確解)와 잘 맞았으며, 확대부(擴大部)가 있는 개수로(開水路)에서는 수치실험(數値實驗)에 의해 예상(豫想)된 흐름 상태(狀態)가 얻어졌으며 순환(循環)의 중심(中心)은 기하학적(幾何學的) 중심(中心)과 일치하였으나 유속(流速)의 크기는 작게 나타나 개선(改善)이 요망된다. 교각(橋脚) 등(等)의 장애물(障碍物)이 있는 수로(水路)에서 수치모형(數値模型)에 의해 계산(計算)한 수면곡선(水面曲線)은 수리모형실험결과(水理模型實驗結果)와 근사(近似)하게 나타나 배수영향(背水影響)을 해석할 수 있는 수단(手段)으로서 개발가능성을 제시하는 것으로 판단된다.

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응력파 전파 수치모의를 위한 일차원 유한요소모형의 분산 특성 및 제어 (Numerical Dispersion and Its Control for 1-D Finite Element Simulation of Stress Wave Propagation)

  • 이종세;유한규;윤성범
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제17권1호
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    • pp.75-82
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    • 2004
  • 본 논문에서는 응력파 전파를 수치모의할 때 발생하는 수치적인 분산효과를 제거하기 위해 파동방정식에 기초한 일차원 유한요소모형을 이용하여 수치분산오차의 특성을 분석하고 분산오차를 제어할 수 있는 방법을 제안하였다. 질량행렬을 그대로 사용하는 경우와 집중질량행렬을 사용하는 경우에 대한 수치분산오차를 분석하였다. 개발된 분산제어기법은 공간미분항의 시간단계 가중치 및 질량집중도를 조정하는 음해법과 인위적인 분산항을 추가하는 양해법의 두가지 방법이다. 제안된 분산보정기법을 이용하여 계산한 수치해와 파동방정식의 해석해를 비교한 결과 본 연구에서 제안한 분산보정기법의 타당성을 확인하였다.

병렬 상호 연결망을 위한 초집중기의 구성 (An Explicit Superconcentrator Construction for Parallel Interconnection Network)

  • 박병수
    • 한국정보처리학회논문지
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    • 제5권1호
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    • pp.40-48
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    • 1998
  • 병렬 컴퓨터 구조의 통신 시스템에 있어서 수많은 반도체 소자의 연결을 가능하게 하는 선형 사이즈의 팽창기가 병렬 상호 연결망과 관련된 여러 분야에서 활발히 연구 되어왔다. 그러나 이러한 병렬 컴퓨터 구성의 주요한 단점은 프로세서와 메모리간의 병렬 상호 연결망 구성에 있어서 요구되는 비용이 크다는 것이다. 선형 사이즈의 팽창기를 이용한 집중기는 기존의 병렬 상호 연결망 보다 이론적으로 최적의 병렬 상호 연결망 구조로 구성 될 수 있다. 현존하는 구조는 커다란 팽창 상수를 갖는 팽창기에 근거한다. 이는 현실적으로 반도체 기술에 부합하는 네트워크의 구성에 비현실성을 내포한다. 팽창 상수를 줄임으로서 현실성이 있는 팽창기에 근거하여 집중기를 구성하는 것이 바람직하다. 본 논문은 식, $\mid\Gamma_x\mid\geq[1+d(1-\midX\mid/n)]\midX\mid$을 만족하는 향상된 팽창 상수를 찾기 위한 증명 과정에서 퍼뮤테이션 함수의 일치점을 세분화하여 이용하였고, 그 팽창 상수를 집중기 구성에 적용하여 희귀적 네트워크의 구조를 갖는 보다 현실성있는 초집중기의 구성을 제안한다. 결과적으로, (n, 5, $1-\sqrt{3/2}$)로 구성된 팽창기를 이용하여, Gabber와 Gali의 구조에 적용 함으로서 209n의 복잡도를 갖는 초집중기를 구성한다.

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밀집 멀티캐스트 그룹을 위한 도메인 Xcast 방안 (A Domain Xcast Scheme for a Dense Multicast Group)

  • Kim, Byungsoon
    • 한국통신학회논문지
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    • 제29권6A호
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    • pp.583-588
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    • 2004
  • 이 논문은 Explicit Multicast (Xcast) 방안에서 크기가 큰 밀집 멀티캐스트 그룹과 동적인 그룹 멤버쉽을 지원하는 방안을 제안한다. 이를 위해 도메인 에이전트가 호스트를 대신하여 그룹에 가입하는 계층적 가입 방법을 사용한다. 송신자가 먼저 도메인 에이전트에게 Xcast 패킷을 전송하면, 에이전트가 도메인에 있는 그룹 수신자에게 다시 전송한다. 그리고 호스트는 도메인 에이전트를 통해 언제든지 그룹에 조인하거나 탈퇴할 수 있다. 송신자가 전송하는 Xcast 헤더의 목적지 필드는 도메인 에이전트의 주소를 갖고, 도메인 에이전트가 전송하는 패킷의 목적지에는 도메인 안에 있는 수신자의 주소를 갖는다. 시뮬레이션 결과를 통해 밀집 멀티캐스트 그룹에 대해서 Xcast 헤더 크기화 패킷을 전달하는데 드는 비용을 기존의 방법보다 훨씬 줄일 수 있음을 보인다. 이 방안의 장점은 큰 밀집 그룹에 대해 헤더 오버헤더와 라우터에서의 패킷 처리 시간을 줄이고 동적인 그룹 멤버쉽을 지원한다.

유한요소법을 이용한 천수방정식의 수치실험 (Numerical Experiments of Shallow Water Eqs. by FEM)

  • 최성욱;이길성
    • 대한토목학회논문집
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    • 제10권4호
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    • pp.141-150
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    • 1990
  • 하구나 연안에서 해수의 순환형상을 모사(模寫)하게 위해 천수방정식(淺水方程式)을 여러 가지 경계조건 하에서 수치해석하였다. 공간영역은 Galerkin방법으로 이산화(離散化)하였으며 시간영역에 대해서는 유한차분법(Crank-Nicolson방법)을 사용하였다. 네 가지 검정실험이 해석적인 해가 있는 일차원 수로에서 행하여졌으며, 해석해를 구할 수 없는 이차원 모형에도 적용되었다. 해석해가 있는 경우 수치모사 결과가 이와 잘 일치하였으며, 이차원 모형에서의 결과도 매우 합당함을 알 수 있었다. 또 일차원 문제에서 4점 bilinear요소와 삼각형 요소를 사용한 결과를 각각 비교하였으며 시간적분도 2단계 Lax-Wendroff방법을 사용하여 결과를 비교하였다. 음해법을 사용할 경우 비교적 정확한 결과를 얻을 수 있으나 요소의 갯수가 많아지면 구성되는 대수방정식(代數方程式)이 커지기 때문에 각 시간마다의 계산량이 엄청나게 늘어나게 되며 양해법을 사용할 때는 원하는 만큼의 정확한 결과를 얻기 위하여 시간간격이나 공간격자 간격을 선정하는데 각별히 유의하여야 할 것이다.

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무선 ATM 네트워크에서의 동적 대역 할당을 위한 묵시적 스케쥴링 알고리즘 (Implicit Scheduling Algorithm for Dynamic Slot Assignment in Wireless ATM Networks)

  • 황민재;강충구;김용진
    • 한국통신학회논문지
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    • 제24권7B호
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    • pp.1229-1238
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    • 1999
  • 무선 ATM의 매체 접근 제어 프로토콜에서의 통계적 다중화를 실현하기 위해서는 중앙의 무선 ATM 액세스점(Wireless ATM Access Point)에 의해 동적 슬롯 할당을 수행할 수 있는 스케쥴링 기능이 제공되어야 한다. 그러므로 AP에서는 이동국으로부터 전송된 동적 파라미터(Dynamic Parameter)를 이용해 중앙 집중식 스케쥴링 기법을 적용하는 동적 대역 할당 매체 접근 제어 프로토콜이 요구된다. 본 논문에서는 묵시적인 방법에 의한 간접적인 동적 파라미터의 전송을 통해 동적 슬롯 할당이 가능한 새로운 스케쥴링 알고리즘을 제안한다. 제안된 방식을 알고리즘의 적시성과 정확성 측면에서 우수한 성능을 보이는 것을 확인함으로써 동적 파라미터에 전적으로 의존하지 않고 효율적인 스케쥴링이 수행될 수 있음을 보였다.

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MacCormack 방법의 개량에 대한 연구 (Some Modifications of MacCormark's Methods)

  • 하영수;유승재
    • 융합보안논문지
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    • 제5권3호
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    • pp.93-97
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    • 2005
  • MacCormack 방법은 hyperbolic 편미분 방정식의 근을 구하는데 많이 쓰이는 방법으로 그 정확도가 2차 오더가 된다. 하지만 이 방법으로 편미분방정식을 풀 경우 불연속인 점에서는 엔트로피를 만족하지 않는 경우가 있어 우리는 임의의 항을 첨가하여 근을 구해야한다. 이 임의의 항을 첨가하지 않고 직접 방정식으로부터 구하는 방법을 생각하는데 있어서 기존의 MacCormack 방법에 새 central scheme의 개념을 이용하면 전형적인 MacCormack 방법의 정확도와 장점을 보존할 수 있다. 이 새로운 방법을 이용하여 1D Burgers' 방정식과 1D Euler gas dynamic 방정식에 활용하여 그 결과를 살펴본다.

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탄소성 구성 모델의 수치 응력 적분을 위한 단계분할 절차에 관한 연구 (Modification of the Sloan치s Substepping Scheme for the Numerical Stress Integration of Elasto-plastic Constitutive Models)

  • 김범상;정충기
    • 한국지반공학회지:지반
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    • 제14권4호
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    • pp.129-140
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    • 1998
  • 탄소성 유한 요소 해석은 기지의 변형률 증분에 대한 응력 적분을 필요로 하며, 탄소성 구성 모델의 경우 특별한 경우를 제외하고는 해석적인 응력 적분이 불가능하고 수치적인 방법을 필요로 한다. 이때 응력 수치 적분의 정확도가 비선형 유한요소해의 전체적인 정확도에 상당히 큰 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 탄소성 구성 관계의 응력 적분을 위하여 외연적 방법중의 하나로서 Sloan이 제안한 단계분할 절차를 보완하여 안정적이고 정착한 응력 수치 적분법을 제시하고자 한다. 수정 오일러 절차에 따른 오차 조절의 기본 개념은 그대로 사용하고 오차를 평가하는 기준에 응력 수준이 영향을 미치는 단점을 보완하여 응력 수준에 관계없는 안정적이고 정확한 수치 적분법을 제시하였으며, 그 결과의 신뢰성을 삼축시험모사를 이용하여 검증하였다.

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수치적 공력음향해석을 위한 집적유한차분법의 개발 (Optimized Compact Finite Difference Schemes for Computational Aeroacoustics)

  • 이덕주;김재욱
    • 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산유체공학회 1995년도 추계 학술대회논문집
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    • pp.197-202
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    • 1995
  • 비정상(unsteady) 압축성(compressible) 유동에 의한 공력음향(aeroacoustics)을 모사하여 공력소음원을 해석하기 위해서는 고차(high order)의 정확도와 높은 해상도(resolution)를 가지며, 상대적으로 계산시간을 많이 필요로 하지 않는 외재적(explicit) 유한차분법이 필수적으로 요구된다. 이것은 주어진 차분방식과 격자계로써 공간과 시간상에 존재하는 미소크기의 파동성분들을 충분히 구현하여야 만족할 만한 수치해를 얻을 수 있기 때문이다. 본 연구에서는, 그러한 유한차분법 중 최근에 관심의 대상이 되고있는 삼각(tridiagonal)또는 오각(pentadiagonal) 집적유한차분법(compact finite difference scheme)이 최대의 해상도를 갖도록 하는 수학적인 방법을 개발하고, 이 방법으로써 새롭게 집적유한차분법을 최적화하였다. 개발된 최적화 방법은, 푸리에 해석법(Fourier analysis)을 통하여 파동수(wavenumber) 영역에서 수학적으로 계산된 위상오차(phase error)를 최소화하는 것이며, 이러한 개념과 방법은 본 연구에서 처음으로 집적유한차분법에 적용되었다. 여러가지 절단정확도(truncation order)에 대해서 최적화 된 집적유한차분법들이 실제 공간과 시간상에서 보여주는 정확도와 오차특성을 알아보기 위하여, 이 방법들을 1차원 선형파동방정식에 적용하였고, 이 결과를 통하여 가장 정확하고 효과적인 절단정확도의 집적유한차분법을 선별하였다. 특히, 오각(pentadiagonal)법에 비해 더욱 효율적인 6차 삼각(tridiagonal)법을 1차원 Euler방정식에 적용하여, 비선형 파동에 대한 모사를 수행할 수 있었다.

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