• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권10호
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• pp.4018-4030
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• 2024

The in-vessel retention through external reactor vessel cooling (IVR-ERVC) strategy is a key management strategy for early termination of a nuclear severe accident that can threaten the integrity of the reactor vessel. To simulate the physical phenomena of the molten corium, the smoothed particle hydrodynamic (SPH) method is utilized in this study. The SPH method is a Lagrangian computational fluid dynamic (CFD) method that can simulate multi-fluid stratification, turbulence, natural circulation, radiative heat transfer, thermal ablation, and crust formation. To address the external vessel cooling, it is coupled with a conventional 1-D nuclear system analysis method. The 1-D system analysis code can calculate the two-phase natural circulation of cooling water and the convective heat transfer on the external reactor vessel wall. These two simulation codes exchange the temperature and heat flux of the reactor vessel outer wall. This study numerically simulated the IVR-ERVC strategy for a Korean high-power reactor and compared it with the traditional lumped parameter method (LPM). Unlike LPM, this study provides localized detailed data about the thermal hydraulic behavior of molten corium and visualization of phenomena in the IVR-ERVC strategy. This enhances our understanding of the phenomena in IVR-ERVC strategy and introduces new perspectives.

• 천문학회보
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• 제39권2호
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• pp.65.2-65.2
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• 2014

We present a new hydrodynamic simulation code based on the Voronoi tessellation for estimating the density precisely. The code employs both of Lagrangian and Eulerian description by adopting the movable mesh scheme, which is superior to the conventional SPH (smoothed particle hydrodynamics) and AMR (adaptive mesh refinement) schemes. The code first generates unstructured meshes by the Voronoi tessellation at every time step, and then solves the Riemann problem for all surfaces of each Voronoi cell so as to update the hydrodynamic states as well as to move current meshes. Besides, the IEM (incremental expanding method) is devised to compute the Voronoi tessellation to desired degree of speed, thereby the CPU time is turned out to be just proportional to the number of particles, i.e., O(N). We discuss the applications of our code in the context of cosmological simulations as well as numerical experiments for galaxy formation.

• 천문학회보
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• 제38권2호
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• pp.101.2-101.2
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• 2013

We present a new computational fluid dynamic (CFD) simulation code. The code employs the moving and polyhedral unstructured mesh scheme, which is known as a superior approach to the conventional SPH (smoothed particle hydrodynamics) and AMR (adaptive mesh refinement) schemes. The code first generates unstructured meshes by the Voronoi tessellation at every time step, and then solves the Riemann problem for surfaces of every Voronoi cell to update the hydrodynamic states as well as to move former generated meshes. For the second-order accuracy, the MUSCL-Hancock scheme is implemented. To increase efficiency for generating Voronoi tessellation we also develop the incremental expanding method, by which the CPU time is turned out to be just proportional to the number of particles, i.e., O(N). We will discuss the applications of our code in the context of cosmological simulations as well as numerical experiments for galaxy formation.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권12호
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• pp.829-838
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• 2022

본 연구에서는 다양한 형상의 우주 물체와 우주 구조물 사이의 충돌 각도를 고려한 초고속 충돌(Hypervelocity impact) 시뮬레이션 연구를 수행하였다. 비선형 구조 동역학 전산 해석 프로그램인 LS-DYNA의 완화 입자 유동법(Smoothed Particle Hydrodynamics, SPH)을 사용하여 초고속 충돌 현상을 묘사하였으며, 금속 재료의 비선형 거동을 구현하기 위하여 Mie-Grüneisen의 상태 방정식과 Johnson-Cook의 재료 모델을 사용하였다. 구, 정육면체, 원기둥 및 원뿔 형상의 다양한 형상의 우주 물체를 이용하였으며, 우주 구조물은 알루미늄 평판(200 mm×200 mm×2 mm)으로 모델링되었다. 우주 물체가 우주 구조물 대비 4.119 km/s의 상대 속도로 충돌하는 시뮬레이션을 수행하여 동일 질량을 갖는 다양한 형상의 우주 물체와 우주 구조물 사이의 0°, 30° 및 45°의 충돌 각도를 고려하였을 시 초고속 충돌에 의하여 발생되는 파편운(debris cloud) 형상을 분석하였다. 동일한 운동 에너지를 갖는 우주 물체는 형상의 차이로 인해 모두 다른 파편운이 형성되었다. 더불어 충돌 각도의 증가에 따라 파편운의 크기가 줄어드는 경향을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권5호
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• pp.126-134
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• 2020

유체 저장 구조물은 지진 시 유체의 출렁임에 의해 동수압이 발생한다. 이 때, 유체의 동수압은 지진의 강도뿐만 아니라 유체 자유수면의 출렁임 높이(sloshing height)에 의해서도 변화한다. 이러한 하중 변화에 영향을 미치는 인자로는 지진파의 형상, 최대지진강도, 유체 저장구조물의 크기, 구조물의 폭, 유체의 높이 등이 있으며, 본 연구에서는 유체높이와 구조물 폭의 비가 유체의 출렁임 특성에 미치는 영향을 규명하고자 한다. 이를 위하여 구조물의 폭이 500mm인 수조에 구조물의 전체 높이 대비 50%인 200mm와 35%인 140mm의 유체를 담아 실지진파를 적용시켜 유체 자유수면의 출렁임 높이를 측정하였다. 또한 수치해석기법 중 하나인 SPH기법을 통하여 실험과 해석의 유사성을 검증하였다. 실험과 해석의 비교를 통하여 유체의 자유 수면이 유사한 형상을 나타냄을 확인하였으며, 이를 바탕으로 SPH기법을 적용하여 유체높이와 구조물 폭의 비를 다양하게 변화시키면서 유체 자유수면의 출렁임 형상을 분석하였다. 이상의 결과를 바탕으로 지진시 유체 자유수면의 최대 높이 및 최소높이를 예측할 수 있는 식을 제안하였으며, 제안식에 의해 예측된 유체 자유수면의 최대 높이 및 최소 높이의 오차는 최대 3% 이내임을 확인하였다.