PURPOSES: In this study, a numerical parametric study was performed to evaluate the effect of angular velocity and weight of wheel, and density of road-bed particles on corrugation development. METHODS : Discrete element method coupled with rigid body dynamics was applied to simulate a wheel-running circular table with variations in independent parameters, such as wheel angular velocity, wheel weight, and particle density. The position profiles for travel distance from origin were compared and analyzed to confirm if the trend from numerical analysis agrees with the analytical solution. RESULTS: The angular velocity of the wheel exhibits a clear inverse relationship with the development of corrugation even though the weight of wheel does not demonstrate clear trends for both long-wave and short-wave corrugation. The density of road-bed particles is observed to have clear proportional effect on corrugation development. The movement of corrugation to the running direction, which was observed in previous research, is also observed for various conditions. CONCLUSIONS : The parametric study using discrete element method with rigid body dynamics clearly exhibits good agreement with analytical solution for initiation of corrugation. The coupled method is confirmed to supply additional information that cannot be delivered by analytical solution only.

PURPOSES : In this research, the initiation and development of corrugation on a gravel road with certain wheel and boundary conditions were evaluated using a coupled discrete-element method (DEM) with multibody dynamics (MBD). METHODS: In this study, 665,534 particles with a 4-mm diameter were generated and compacted to build a circular roadbed track, with a depth and width of 42 mm and 50 mm, respectively. A single wheel with a 100-mm diameter, 40-mm width, and 0.157-kg mass was considered for the track. The single wheel was set to run slowly on the track with a speed of 2.5 rad/s so that the corrugation was gradually initiated and developed without losing contact between the wheel and the roadbed. Then, the shape of the track surface was monitored, and the movement of the particles in the roadbed was tracked at certain wheel-pass numbers to evaluate the overall corrugation initiation and development mechanism. RESULTS : Two types of corrugation, long wave-length and short wave-length, were observed in the circular track. It seems that the long wave-length corrugation was developed by the longitudinal movement of surface particles in the entire track, while the short wave-length corrugation was developed by shear deformation in a local section. Properties such as particle coefficients, track bulk density, and wheel mass, have significant effects on the initiation and development of long-wave corrugation. CONCLUSIONS : It was concluded that the coupled numerical method applied in this research could be effectively used to simulate the corrugation of a gravel road and to understand the mechanism that initiates and develops corrugation. To derive a comprehensive conclusion for the corrugation development under various conditions, the driver’s acceleration and deceleration with various particle gradations and wheelconfiguration models should be considered in the simulation.

Multi-regional water supply system, which installed for supplying multiple water demands, is characterized by large-sized, long-distance, tree-type layout. This system is vulnerable to long-standing service interruption when a pipe breaks is occurred. In this study, a numerical method is proposed to calculate drainage time that directly affects time of service interruption. To begin with, governing equations are formulated to embed the delayed drainage effect by the friction loss, and to resolve complicated connection of pipelines, which are derived from the continuity and energy equations. The nonlinear hydraulic equations are solved by using explicit time integration method and the Newton-Raphson method. The developed model is verified by comparing the result with analytical solution. Furthermore, the model’s applicability is validated by the examples of pipelines in serial, in parallel, and complex layout. Finally, the model is utilized to suggest an appropriate actions to reduce the deviation of draining time in the C transmission line of the B multi-regional water supply system.

1차원 등엔트로피 모델과 통합된 경계층 적분법은 초음속 노즐의 설계과정에서 내열재 표면의 열전달을 예측하는데 효과 적으로 사용되고 있지만 노즐 목과 같이 2차원 효과와 경계층과 노즐 코어유동의 상호작용이 발생하는 지점에서는 경계층 외부유동 해석의 부정확성으로 해석의 정확도가 감소한다. 따라서 본 연구에서는 경계층 적분법을 이용한 열전달 예측의 정 확도를 향상시키기 위해 CFD를 이용하여 2차원 효과와 노즐 코어유동의 상호작용이 고려된 경계층 외부유동 조건을 도출 하고 이를 경계조건으로 하는 해석기법을 개발하였다. 오일러 모델과 SST k-ω 모델을 CFD로 해석하여 경계조건으로 적용 했으며 계산방법을 검증하기 위해 선행문헌의 실험노즐에 대해 해석을 수행하였다. 계산 결과 CFD를 통해 경계층 외부유동 조건을 도출한 해석에서 노즐 열전달의 정확도가 향상되는 것을 확인하였으며 특히 노즐 목 후방과 팽창부에서의 차이가 크 게 나타났다. SST k-ω모델로 도출된 계산결과는 1차원 등엔트로피 모델과 비교 시 팽창부에서 실험결과와의 오차가 16% 감소하였다. 본 연구에서 개발된 해석기법은 향후 로켓노즐의 내열설계에 유용하게 사용될 것으로 평가된다.

This paper is concerned with the numerical analysis of dynamic response of floating offshore wind turbine subject to underwater explosion using an effective non-reflecting technique. An infinite sea water domain was truncated into a finite domain, and the non-reflecting technique called the perfectly matched layer(PML) was applied to the boundary of truncated finite domain to absorb the inherent reflection of out-going impact wave at the boundary. The generalized transport equations that govern the inviscid compressible water flow was split into three PML equations by introducing the direction-wise absorption coefficients and state variables. The fluid-structure interaction problem that is composed of the wind turbine and the sea water flow was solved by the iterative coupled Eulerian FVM and Largangian FEM. And, the explosion-induced hydrodynamic pressure was calculated by JWL(Jones-Wilkins-Lee) equation of state. Through the numerical experiment, the hydrodynamic pressure and the structural dynamic response were investigated. It has been confirmed that the case using PML technique provides more reliable numerical results than the case without using PML technique.

본 연구에서는 고체추진기관의 2차원 축대칭 FSI 해석에서 CSS 및 ISS 기법의 수치 안정성을 고찰하였다. 이를 위하여 CSS 및 ISS 기법을 2차원 축대칭 FSI 수치해석 알고리즘에 구현한 프로그램을 작성하고, 이를 ACM 및 BCM 고체추진기관의 복합거동 해석에 사용하였다. 해석 결과들을 비교 분석하여 ISS 기법이 고체추진기관 FSI 해석의 수치 안정성 개선에 효과적인지 검토하였다. 연구결과, ISS 기법을 적용한 FSI 해석은 시스템 시간간격이 작아질수록 수치적 수렴성을 보이며, CSS 기법과 다르게 시간이 진행되어도 수치해의 진동이 발산하지 않는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통하여 ISS 기법을 사용하면 ACM 및 BCM의 FSI 해석에 CSS 기법을 이용할 시 나타나는 수치 불안정성을 개선할 수 있음을 확인하였다.

Permanent deformation plays a key role in performance based earthquake resistant design. In order to estimate permanent deformation after earthquake, it is essential to secure reliable response history analysis(RHA) as well as earthquake scenario. This study focuses on permanent deformation of an inverted T-type wall under earthquake. The study is composed of two separate parts. The first one is on the verification of RHA and the second one is on an effect of input earthquake motion. The former is discussed in this paper and the latter in the companion paper. The verification is conducted via geotechnical dynamic centrifuge test in prototype scale. Response of wall stem, ground motions behind the wall obtained from RHA matched pretty well with physical test performed under centrifugal acceleration of 50g. The rigorously verified RHA is used for parametric study to investigate an effect of input earthquake motion selection in the companion paper.

본 논문에서는 기존의 POM(Princeton Ocean Model) WAD(Wetting and Drying) 모형을 연안역에서 조석조류의 계산에 적합하도록 개경계에서 조석조화상수를 입력하여 사용할 수 있도록 하였고, CTS(Computing Time Saving) 기법을 도입하여 계산시간을 단축할 수 있도록 개선하였다. 이와 같이 수정된 모형은 장방형 내만에 하나의 절점을 갖는 정상파에 대한 해석해 실험과 유속 및 열확산에 대한 수리모형 실험결과와 비교하여 좋은 결과를 얻었다. 그리고 간석지가 발달한 광양만의 현지해역에 이 CTS 기법을 적용하여 계산시간이 39.4% 단축되는 결과를 얻었다.

대기오염의 심각성이 대두되면서 포장도로 혹은 비포장도로에서 발생되는 재비산 먼지의 농도 측정값 은 도로의 정비 및 청소의 근거 자료로 사용되며 대기의 공기질을 향상시키기 위한 개선책을 마련하는데 중요한 자료로 활용된다. 도로에서 재비산되는 먼지의 농도 측정은 도로 조건에 따라 변하는 측정차량의 속도, 측정 샘플링 입구의 위치, 샘플링 유량 등 다양한 변수의 영향을 받는다. 본 연구에서는, 도로 상황 에 따라 변하는 측정차량의 속도에 관계없이 효과적인 샘플링이 될 수 있도록 하는 등속흡인장치의 평가 를 수치해석 방법으로 진행하였다. 본 연구에서 사용된 등속흡인장치의 입구는 도로 재비산 먼지를 흡입하기 위한 샘플링 라인과 연결되 어 있고, 측정차량의 속도에 따라 등속흡인장치로 유입되는 공기의 유량이 변하게 된다. 등속흡인장치 내 로 유입된 공기는 2단으로 분리되어 등속흡인장치를 빠져나간다. 즉, 도로 재비산 먼지의 농도를 측정하 기 위해 3 L/min의 유량은 등속흡인장치의 가운데에 위치한 중심관을 통해 에어로졸 측정 장비로 유입되 고, 나머지 유량은 후단의 관을 통해 등속흡인장치를 빠져나게 된다. 이 때, 등속흡인 조건을 만족하기 위 해 중심관의 입구 위치가 측정차량의 속도, 즉 총 샘플링되는 유량의 변화에 맞추어 이동하게 된다. 유동의 높은 레이놀즈 수와 등속흡인장치의 형상을 고려하고 standard κ-ε turbulence model을 이 용하여 등속흡인장치 내에서의 유동의 특성을 해석하였다. 이후 유동해석 결과를 바탕으로 하여 입자의 거동을 해석하였다. 유동 해석과 입자 거동 해석을 통해 분석한 결과, 측정차량의 속도 변화에 따라 중심 관의 위치가 선형적으로 변하며 측정차량의 속도가 20km/h부터 35km/h까지 변할 때 등속흡인장치 내에 서 등속 흡인이 가능한 것으로 평가되었다.

Fuel consumption in fisheries is a primary concern due to environmental effects and costs to fishermen. Much research has been carried out to reduce the fuel consumption related to fishing operations. The fuel consumption of fishing gear during fishing operation is generally related to hydrodynamic resistance on the gear. This research demonstrates a new approach using numerical methods to reduce fuel consumption. The results from the simulation were verified with results that mirrored the model experiments. By designing the fishing gear using drawing software, the whole and partial resistance force on the gear can be calculated as a result of simulations. The simulation results will suggest suitable materials or gear structure for reducing the hydrodynamic forces on the gear while maintaining the performance of the gear. Furthermore, the efficiency of low energy used anchovy dragnet as economic point of view will be dealt. This research will helpful to reduce the GHG emissions from fishing operations and lead to reduce fishing costs due to fuel savings.

Fuel consumption in fisheries is a primary concern due to environmental effects and costs to fishermen. Much research has been carried out to reduce the fuel consumption related to fishing operations. The fuel consumption of fishing gear during fishing operation is generally related to hydrodynamic resistance on the gear. This research demonstrates a new approach using numerical methods to reduce fuel consumption. The results from the simulation were verified with results that mirrored the model experiments. By designing the fishing gear using drawing software, the whole and partial resistance force on the gear can be calculated as a result of simulations. The simulation results will suggest suitable materials or gear structure for reducing the hydrodynamic forces on the gear while maintaining the performance of the gear. Furthermore, the efficiency of low energy used trawl as economic point of view will be dealt. This research will helpful to reduce the GHG emissions from fishing operations and lead to reduce fishing costs due to fuel savings.

Fuel consumption in fisheries is a primary concern due to environmental effects and costs to fishermen. Much research has been carried out to reduce the fuel consumption related to fishing operations. The fuel consumption of fishing gear during fishing operation is generally related to hydrodynamic resistance on the gear. This research demonstrates a new approach using numerical methods to reduce fuel consumption. By designing the fishing gear using drawing software, the whole and partial resistance force on the gear can be calculated as a result of simulations. The simulation results will suggest suitable materials or gear structure for reducing the hydrodynamic forces on the gear while maintaining the performance of the gear. This research will helpful to reduce the CO2 emissions from fishing operations and lead to reduce fishing costs due to fuel savings.

본 연구는 선형 단순화(line simplification) 방법을 이용하여 수행된 지도 일반화(map generalization) 결과를 실증적으로 비교×검토하는 목적으로 수행되었다. 즉, 더글라스-패커(Douglas-Peucker) 알고리즘을 실제 사례연구에 적용하여, 상이한 허용오차(tolerance) 적용에 따른 결과를 라인의 총 길이와 선분의 수를 중심으로 비교하였다. 미국 뉴욕주 서부 지역을 사례지역으로 선정하여, USGS에서 제공되는 1:24,000 축척의 DLG 포맷의 수문 선형 지도 데이터가 사용되었다. 분석 결과, 허용오차가 커짐에 따라총 길이가 완만하게 줄어드는 반면, 구성 선분의 수는 급격하게 줄어들었다. 또한 이들 간의 강한 양(+)의 상관관계가 탐색되었다.

기능경사 소재(FGM)에는 서로 다른 두 가지 구성입자들이 혼합되어 있는 경사층(graded layer)이 삽입되어, 소재 전 영역에 걸쳐 구성입자의 체적분율이 연속적이고 기능적으로 변화하도록 되어있다. 이러한 이상(dual-phase) 입자복합재의 열 기계적 거동을 해석함에 있어 필수적인 경사층의 물성치는 전통적으로 균질화 기법을 이용하여 예측되었다. 하지만, 이러한 균질화 기법은 구성입자의 형태, 분산구조 등과 같은 상세 형상을 반영하지 못하지 때문에 복합재의 총체적인 등가 물성치 예측에만 국한 되어왔다. 이러한 맥락에서 본 연구에서는 경사층을 미시역학적으로 이산화 모델링하고, 다양한 체적분율과 외부 하중조건에 대해 유한요소해석을 실시하여 이러한 균질화 기법들의 특성을 분석하였다.

기존의 유한요소모델개선기법들은 측정에 의한 모달 데이터와 해석적으로 계산된 시스템 행렬로 구성된 수학적인 목적함수를 사용하거나 업데이팅 변수에 관한 모달 특성의 미분함수를 사용하여야만 한다. 따라서 교량구조물과 같은 복잡한 구조물에의 적용이 어렵고 역해석에 있어 해의 안정성 문제가 발생할 수 있다. 또한 개선된 모델이 물리적인 의미를 지니지 못할 수도 있다. 본 논문에서는 유전자알고리즘과 Welder-Mead의 심플렉스기법을 사용한 하이브리드 최적화 유한요소모델개선기법을 제안하였다. 하이브리드 최적화 기법의 성능을 검증하기 위해 3개의 국부최소값과 1개의 전체최소값을 갖는 Goldstein-Price 함수를 사용하여 비선형문제에 대한 적용성을 검토하였다. 또한 최적화목적함수의 영향을 검토하기 위해 10개의 자유도를 갖는 스프링-질량 모델을 사용하여 변수연구를 수행하였다. 최종적으로 수치해석을 통해서 질량과 강성을 동시에 개선하기 위한 최적화 목적함수를 제시하고, 제안된 하이브리드 최적화 기법이 유한요소모델개선을 위해 매우 효과적인 방법임을 입증하였다.