• 한국추진공학회지
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• 제22권4호
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• pp.24-35
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• 2018

원심압축기 임펠러의 블레이드는 임펠러와 디퓨저 베인 간 상호작용에 의해 발생하는 비정상 유동의 공력가진력이 공진조건에서 주기적으로 임펠러를 가진함에 따라 고주기피로 파손이 발생할 수 있다. 이에 대한 정밀한 구조응답 예측을 위해 유동해석과 구조해석을 각기 수행하여 공력가진력과 주요 공진조건을 도출하였다. 이 후 단일방향의 유체-구조 연성 기반의 강제진동 해석을 수행하고, 결과들을 토대로 고주기피로에 대한 구조 안전도를 평가할 수 있는 수치해석 절차를 구축하였다. 본 논문의 수치해석 절차는 임펠러 초기 설계단계에서 고주기피로 문제를 사전에 방지하는데 기여할 것으로 기대된다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제45권1호
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• pp.99-106
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• 2013

Thermal fatigue is a significant long-term degradation mechanism in nuclear power plants. In particular, as operating plants become older and life time extension activities are initiated, operators and regulators need screening criteria to exclude risks of thermal fatigue and methods to determine significant fatigue relevance. In general, the common thermal fatigue issues are well understood and controlled by plant instrumentation at fatigue susceptible locations. However, incidents indicate that certain piping system Tee connections are susceptible to turbulent temperature mixing effects that cannot be adequately monitored by common thermocouple instrumentations. Therefore, in this study thermal fatigue evaluation of piping system Tee-connections is performed using the fluid-structure interaction (FSI) analysis. From the thermal hydraulic analysis, the temperature distributions are determined and their results are applied to the structural model of the piping system to determine the thermal stress. Using the rain-flow method the fatigue analysis is performed to generate fatigue usage factors. The procedure for improved load thermal fatigue assessment using FSI analysis shown in this study will supply valuable information for establishing a methodology on thermal fatigue.

• 전산구조공학
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• 제5권4호
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• pp.103-111
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• 1992

본 논문에서는 직사각형 형태의 사용후 핵연료 저장구조물에 대한 내진해석을 다루었다. Eulerian과 Lagrangian의 두가지 해석방법을 사용하여, 그 결과를 비교하였다. Eulerian접근방법에서는 유체 운동에 대한 Laplace방정식의 경계치 문제를 푼 반면, Lagrangian 접근방법에서는 저장구조물은 고체 유한요소로 모형화 하였고, 내부유체는 유체 유한요소로 모형화 하였다. 유체영역을 모형화 하는데 사용된 유체요소의 강성을 적절히 산정하기 위하여 (1*1)의 감차적분을 적용하였다. 응답스펙트럼해석법으로 유체-구조물 상관관계의 내진해석을 수행한 결과, 두 접근방법으로 구한 벽면에 작용하는 유동압이 잘 일치함을 알 수 있었다. 또한 벽면 유연성의 영향을 포함할 경우, 지진 발생시 벽면에 작용하는 유동압이 크게 증가할 수 있음을 알았다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.147-154
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• 2002

수직방향 가속도를 받는 원통형 액체 저장탱크는 내부유체의 슬로싱(sloshing)에 의한 동하중에 의하여 구조 및 제어성능 안정성에 심각한 영향을 받을 수 있다. 더욱이 유체의 슬로싱 진동수가 제어계 혹은 탱크구조물의 고유진동수 근처에 있게되면 발사체에 큰 동하중과 모멘트를 유발하게 된다. 이와 같은 유체의 동적 효과를 억제하기 위하여 일반적으로 링형 탄성체 배플(baffle)을 채용하고 있다. 본 논문에서는 배플의 개수와 내경을 변수로 설정하여 배플의 동적억제효과를 평가 및 분석하기 위한 수치해석을 수행한다. 배플내경에 따른 파라메트릭 해석과, 탱크높이 및 유체높이를 각각 균등 분할하여 설치된 배들에 대한 동억제 효과를 분석한다. 유체와 구조물 사이의 정확하고 효과적인 연계해석을 위하여 ALE(arbitrary Lagrangin-Eulerian) 수치해석 기법을 적용한다.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제4권1호
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• pp.57-70
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• 2012

This article presents a numerical investigation concerning the effect of two kinds of axially progressing internal flows (namely, upward and downward) on fluid.structure interaction (FSI) dynamics about a marine riser model which is subject to external shear current. The CAE technology behind the current research is a proposed FSI solution, which combines structural analysis software with CFD technology together. Efficiency validation for the CFD software was carried out first. It has been proved that the result from numerical simulations agrees well with the observation from relating model test cases in which the fluidity of internal flow is ignorable. After verifying the numerical code accuracy, simulations are conducted to study the vibration response that attributes to the internal progressive flow. It is found that the existence of internal flow does play an important role in determining the vibration mode (/dominant frequency) and the magnitude of instantaneous vibration amplitude. Since asymmetric curvature along the riser span emerges in the case of external shear current, the centrifugal and Coriolis accelerations owing to up- and downward internal progressive flows play different roles in determining the fluid.structure interaction response. The discrepancy between them becomes distinct, when the velocity ratio of internal flow against external shear current is relatively high.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제24권5호
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• pp.581-587
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• 2021

In recent years, contamination of drinking water sources has emerged as a serious social problem, such as a large number of impurities in tap water or groundwater or the supply of suitable water due to rust of pipes. Although the government and public institutions are implementing various measures to protect water sources, they cannot improve water quality in a short period of time because of the enormous cost involved. Therefore, in recent years, preference has been given to a device that converts tap water, which is hard water, into soft water by installing a separate water softener at the faucet from which tap water is discharged. However, the existing filtration device has a problem that filtration performance is gradually lowered when impurities accumulate in the filter, requiring continuous filter replacement. In this study, the optimal design of the filter housing was performed to develop a water softener that can be washed when impurities accumulate on the filter inside the water softener connected to the faucet. For optimal design of the filter housing, fluid and fluid-structural interaction analysis were performed on the design pressure to determine the shape and thickness of the housing, and design review was performed through prototype.

• 동력기계공학회지
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• 제14권5호
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• pp.48-55
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• 2010

When a large ship is advancing in waves, ship undergoes the hydroelastic response, which has influences on structural stability and the fatigue destruction etc. of the ship. Therefore, to predict accurate hydroelastic response, it is necessary to analyze hydroelastic response including fluid-structure interaction. In this research, a ship is divided into many hull elements to calculate the fluid forces and wave exciting forces on each elements using three-dimensional source distribution method. The calculated fluid forces and wave exciting forces are assigned to nodes of hull elements. The neighbor nodes are connected with elastic beam elements. We analyzed hydroelastic responses, and those are formulated by using finite element method. Particularly, to estimate the influence of forward speed on the hydroelastic responses, we use two different methods : Full Hull Rotation Method(FHRM) and Sectional Hull Rotation Method(SHRM).

• Tribology and Lubricants
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• 제38권3호
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• pp.109-114
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• 2022

This paper reports the development of an oil flushing system combined with a microbubble generator. Oil flushing plays a crucial role in regulating the lubricant's performance during the lubricant replacement process. Moreover, harmful contaminants, such as sludge, wear particles, and rust, from piping systems or lubrication system can be removed by oil flushing. Oil flushing aims to increase the system's efficiency using a dedicated flushing oil, increasing of the supply pressure and generating a vortex. In addition, it helps the mechanical system or equipment achieve peak performance and reduces the potential for premature failure. However, the contaminant-removal applications of existing oil flushing system are limited. In this research, we aim to improve the performance of oil flushing system by incorporating a microbubble generator, which uses the venture effect to generate microbubbles and mixes them with lubricant. The microbubbles in the blended lubricant remove contaminants from the lubrication system more effectively. Structural mechanics and fluid dynamics are analyzed through fluid-structure interaction (FSI) analysis, and the numerical analysis results are used for the designing the system. The magnitude of the maximum stress is investigated based on the pressure results obtained by the CFD analysis; through the CFD analysis, the mixing ratio of air (bubble) and lubricant is evaluated using the volume of fluid (VOF) model according to the working conditions.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제37권2호
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• pp.133-141
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• 2024

유체-구조물-지반 상호작용을 고려한 액체저장탱크의 유한요소 모형을 제시하고, 비선형 지진응답 해석기법을 정식화한다. 탱크 구조물은 기하 및 재료 비선형 거동을 고려할 수 있는 쉘 요소로 모델링한다. 유체의 거동은 acoustic 요소로 구현하고, interface 요소를 사용하여 구조물과 결합한다. 지반-구조물 상호작용을 고려하기 위해 지반의 근역과 원역을 각각 solid 요소와 perfectly matched discrete layer로 모델링한다. 예제 20만 kl급 액체저장탱크의 지진취약도 해석에 적용하여, 유연한 지반에 구조물이 놓인 경우 부지에서의 암반노두운동의 증폭 및 필터링으로 인해 지진취약도의 중앙값과 대수 표준편차가 감소하는 것을 관찰할 수 있다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.508-511
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• 2010

본 논문에서는 정상상태 유체-구조 연성문제를 연속체 기반으로 정식화하고 유한요소법을 이용하여 완전 연성된 해를 구하였다. 대 변형을 고려하기 위하여 토탈 라그란지안 정식화를 사용하였으며 유체 및 구조의 비선형성이 고려되었다. 유체와 구조 영역의 형상을 NURBS 곡면을 이용하여 매개화하여 표현하였으며, 형상 최적화를 위해 효율적인 설계민감도 해석법인 애조인 기법을 이용하여 압력, 속도, 변위 등에 대한 설계민감도를 구하였다. 이를 이용하여 최소 컴플라이언스를 갖게 하는 구조물 내부의 유체영역의 설계 등의 수치예제를 통하여 개발된 방법론의 타당성을 확인하였다.