• 한국항공우주학회지
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• 제41권11호
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• pp.855-864
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• 2013

능동 탭은 BVI 소음 저감을 위한 능동제어 기술 중 하나이며, 이를 이용한 소음 저감효과에 대한 해석은 기술 개발에 있어서 매우 중요한 과정의 하나이다. 능동 탭의 소음저감 성능 분석을 위하여 모델 로터시스템에 대한 구조 설계를 수행하고 CFD 해석을 통해 에어포일 공력 데이터를 생성하였으며, 이를 이용하여 통합해석 프로그램인 CAMRAD II 모델을 구성하였다. 하강 비행 상태에서 능동 탭을 HHC 방법으로 작동할 경우 로터에서 발생되는 공력 하중을 CAMRAD II를 이용하여 계산하고, 이에 따른 BVI 소음 변화를 자체 소음해석 프로그램으로 계산하였다. 능동 탭의 작동 길이 및 제어 위상의 변화에 따른 소음해석 결과 최대 -3.3dB의 BVI 소음 저감 효과를 얻을 수 있었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제72권2호
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• pp.141-153
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• 2019

The effect of galleries on the earthquake behavior of dams should be investigated to obtain more realistic results. Therefore, a roller compacted concrete (RCC) dam with and without galleries are examined under ground motion effects. For this purpose, Cine RCC dam constructed in Aydın, Turkey, is selected in applications. The optimal mesh around galleries is investigated to obtain the most realistic results. Two-dimensional finite element models of Cine RCC dam with and without galleries are prepared by using ANSYS software. Empty and full reservoir conditions were taken into account in the time-history analyses. Hydrodynamic effect of the reservoir water was taken into account considering two-dimensional fluid finite elements based on the Lagrangian approach. It is examined that how principle stresses and displacements change by height and during earthquake. The dam-foundation-reservoir interaction was taken into consideration with contact-target element pairs. The displacements and principle stress components obtained from the linear analyses are compared each other for various cases of reservoir water and galleries. According to numerical analyses, the effect of galleries is clear on the response of RCC dam. Besides, hydrodynamic water effect obviously increases the principle stress components and horizontal displacements of the dam.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제66권4호
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• pp.505-513
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• 2018

Steam flooding is widely used in heavy oil reservoir with coupling effects among the formation temperature change, fluid flow and solid deformation. The effective stress, porosity and permeability in this process can be affected by the multi-physical coupling of thermal, hydraulic and mechanical processes (THM), resulting in a complex interaction of geomechanical effects and multiphase flow in the porous media. Quantification of the state of deformation and stress in the reservoir is therefore essential for the correct prediction of reservoir efficiency and productivity. This paper presents a coupled fluid flow, thermal and geomechanical model employing a program (MATLAB interface code), which was developed to couple conventional reservoir (ECLIPSE) and geomechanical (ABAQUS) simulators for coupled THM processes in multiphase reservoir modeling. In each simulation cycle, time dependent reservoir pressure and temperature fields obtained from three dimensional compositional reservoir models were transferred into finite element reservoir geomechanical models in ABAQUS as multi-phase flow in deforming reservoirs cannot be performed within ABAQUS and new porosity and permeability are obtained using volumetric strains for the next analysis step. Finally, the proposed approach is illustrated on a complex coupled problem related to steam flooding in an oil reservoir. The reservoir coupled study showed that permeability and porosity increase during the injection scenario and increasing rate around injection wells exceed those of other similar comparable cases. Also, during injection, the uplift occurred very fast just above the injection wells resulting in plastic deformation.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.622-628
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• 2016

자동차에 부착하여 사용하는 자전거 캐리어 지지용 흡착 패드는 운행 중 임의의 진동과 원심력과 같은 과도한 동적 하중을 받을 수 있어, 구조 안전성의 검토가 중요하다. 이를 위해서는 유체-구조 연계 유한요소해석을 이용하여 패드의 하부 압력이 패드에 가해지는 하중이나 모멘트의 변화에 따라 실시간으로 변화하는 것을 고려하여야 하나, 실제 상황의 모델링이 어렵고 계산을 위한 소프트웨어 비용이 높은 단점이 있기도 하지만, 정확한 결과를 얻기도 어렵다. 따라서 이 논문에서는 실험과 전산적인 방법을 조합하여 활용하는 새로운 방법을 제시한다. 이는 변화하는 하중에 따라 패드 하부의 압력과 접촉 면적을 실시간으로 측정하고 여기서 얻어진 데이터를 비선형 탄성 유한요소해석에 입력하여 활용하는 방법이다. 개발 단계의 제품 형상으로 실험 및 계산을 수행한 결과, 마운트 패드는 축 방향 하중에 대해서는 비교적 안전하나, 회전 하중이 과도하게 작용할 경우 패드가 바닥으로부터 분리되거나 패드 표면에 국부적인 손상이 일어날 수 있어 안전 여유가 많지 않음을 보여주었다. 작용하는 하중의 크기 및 형태에 따라 변화하는 접촉 거동을 예측하는 결과는 실험 결과와 잘 일치하였다. 본 연구에서 제안하는 해석 방법은 유사한 흡착 패드 시스템을 설계할 때 유용하게 활용될 수 있을 것으로 보인다.

• 한국해양공학회지
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• 제33권1호
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• pp.33-41
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• 2019

Estimating fatigue damage is a very important issue in the design of ships. The springing and whipping response, which is the hydro-elastic response of the ship, can increase the fatigue damage of the ship. So, these phenomena should be considered in the design stage. However, the current studies on the the application of springing and whipping responses at the design stage are not sufficient. So, in this study, a prediction method was developed using fluid-structural interaction analysis to assess of the fatigue damage induced by springing and whipping. The stress transfer function (Stress RAO) was obtained by using the 3D FE model in the frequency domain, and the fatigue damage, including linear springing, was estimated by using the wide band damage model. We also used the 1D beam model to develop a method to estimate the fatigue damage, including nonlinear springing and whipping by the vertical bending moment in the short-term sea state. This method can be applied to structural members where fatigue strength is weak to vertical bending moments, such as longitudinal stiffeners. The methodology we developed was applied to 325K VLOC, and we analyzed the effect of the springing and whipping phenomena on the existing design.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제83권5호
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• pp.627-644
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• 2022

In past major earthquakes (1994 Northridge, 1995 Kobe, Chi-Chi 1999, Kocaeli 1999), significant damages occurred in the liquid storage tanks. The basic failure patterns were observed to be the buckling of the tank wall and uplift of the anchorage system. The damages in the industrial facilities and nuclear power plants have caused the spread of toxic substances to the environment and significant fires. Seismic isolation can be used in liquid storage tanks to decouple the structure and decrease the structural demand in the superstructure in case of ground shaking. Previous studies on the use of seismic isolation systems on liquid storage tanks show that an isolation system reduces the impulsive response but might slightly increase the convective one. There is still a lack of understanding of the seismic response of seismically isolated liquid storage tanks considering the fluid-structure interaction. In this study, one broad tank, one medium tank, and one slender tank are selected and designed. Two- and three-dimensional elastomeric bearings are used as seismic isolation systems. The seismic performance of the tanks is then investigated through nonlinear dynamic time-history analyses. The effectiveness of each seismic isolation system on tanks' performance was investigated. Isolator tension forces, modal analysis results, hydrodynamic stresses, strains, sloshing heights and base shear forces of the tanks are compared. The results show that the total base shear is lower in 3D-isolators compared to 2D-isolators. Even though the tank wall stresses, and strains are slightly higher in 3D-isolators, they are more efficient to prevent the tension problem.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제35권4호
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• pp.414-420
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• 2011

평균전류밀도 0~2000 $A/m^2$ 의 운전범위에 대한 음극 지지형 고체산화물 연료전지의 단위셀에 대한 열응력해석을 수행하였다. 평균전류밀도가 2000 $A/m^2$ 운전에서, 단위전지 열유동에 대한 수치해석적 방법으로 얻어진 온도분포를 토대로 구조해석을 수행하였다. 온도 편차가 매우 미미한 상태 에서 이러한 유체-구조 연성 해석 방법을 통하여 완전 결합된 조건에서 최대등가응력이 전해질은 262.58MPa, 캐소드는 28.55MPa, 애노드는 15.1MPa로 계산되어 전해질에서 가장 높은 응력이 발생함 을 알 수 있었다. 또한, 마찰접합조건인 경우 마찰계수가 증가함에 따라 응력이 증가함을 알 수 있었으며, 이는 셀 내부 물질간의 결합력에 의한 응력이 지배적임을 알 수 있었다.

• 한국항해항만학회지
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• 제36권3호
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• pp.215-223
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• 2012

플로팅 함체의 강성변화가 상부 철골모멘트연성골조에 미치는 영향을 확인하기 위해 함체의 높이를 1.5m, 2.0m, 2.5m로 변화시키면서 파랑하중 3초에서 15초에 대하여 동적 유체 해석과 그에 따른 파력을 산정하고 정적 구조 해석을 수행하였다. 해석결과, RAO-피치와 상부 골조의 모멘트 증가량이 선형적인 관계이고 함체의 곡률이 구조물의 강성과 반비례함을 확인하였다. 이러한 선형적 결과를 종합하여, 임의의 함체에 대한 상부골조의 해석 결과를 이용하여 함체 높이가 다른 경우에도 상부 골조의 모멘트를 추정하는 절차를 제안하였으며, 추정결과가 해석결과와 상당히 잘 일치함을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.724-729
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• 2017

회전익항공기용 연료탱크의 중요한 성능 중의 하나인 내충격성능은 충돌충격시험을 통해 검증된다. 충돌충격시험은 작용하는 하중이 매우 높기 때문에 실패 위험이 큰 시험인데, 만약, 연료탱크가 내충격 요구조건을 불만족하게 되면 항공기 전체 개발 일정에 심각한 차질을 줄 수 있다. 따라서, 초기 설계단계부터 연료탱크 충돌충격시험에 대한 수치해석을 수행하여 실물시험에서의 실패 가능성을 최소화 하려는 노력이 수행되어 왔다. 최근, 국내개발 회전익항공기의 항속거리를 증가시키기 위한 목적으로 외부 보조연료탱크 개발이 진행되고 있다. 본 연구에서는 해당 외부 보조연료탱크의 내충격 성능의 검토를 위해 현재까지 진행되어 온 충돌충격시험에 대한 수치해석 결과를 제시하였다. 수치해석 방법으로는 유체-구조 연성해석 방법인 입자법을 적용하였고, 미군사규격에서 규정하고 있는 시험조건을 해석조건으로 반영하였다. 또한, 실물 연료탱크 소재의 시편시험을 통해 기 확보된 바 있는 물성데이타를 수치해석에 적용하였다. 그 결과로 연료탱크 외피 및 피팅 부위의 등가응력을 계산하고 내부 장착품의 거동과 작용 하중을 분석함으로써 외부 보조연료탱크의 내충격성 설계를 위한 데이터 확보 가능성을 확인하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제32권4호
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• pp.228-235
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• 2021

Polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFC) are currently being used in various transport applications such as drones, unmanned aerial vehicles, and automobiles. The power required is different according to the type of use, purpose, and the conditions adjusted using a cell stack. The fuel cell stack is compressed to reduce the size and prevent fuel leakage. The unit cells that make up the cell stack are subjected to compression by clamping force, which makes geometrical changes in the porous media and it impacts on cell performance. In this study, finite elements method (FEM) and computational fluid dynamics (CFD) analysis for the deformed unit cell considering the effects of clamping force is performed. First, structural analysis using the FEM technique over the deformed gas diffusion layer (GDL) considering compression is carried out, and the resulting porosity changed in the GDL is calculated. The PEMFC model is then verified by a three-dimensional, two-phase fuel cell simulation applying the physical properties and geometry obtained before and after compression. The detailed simulation results showed different concentration distributions of fuel between the original and deformed geometry, resulting in the difference in the distribution of current density is represented at compressed GDL region with low oxygen concentration.