본 논문에서는 과도한 계산용량이 필요한 초음속 비행체의 비정상 열응답 해석을 수행하기 위한 준-비정상해석 기법을 소개한다. 준-비정상해석 기법은 연성 연계 기법과 복합 열전달 해석기법을 통합한 방법으로 계산시간 단축시키면서 동시에 정확도를 향상시키기 위해 고안되었다. 또한 준-비정상해석 시, 해석 구간을 분할하기 위한 기준시간을 결정하는 알고리즘을 고안하여 준-비정상해석 기법의 정확도를 향상시키고자 하였다. 본 논문에서는 준-비정상해석 기법을 평가하기 위하여 가상의 비행 시나리오에서 열응답 해석을 수행하였으며, 비정상 해석 결과와 비교 검증을 수행하였다. 무딘 물체의 표면 온도 및 정체점의 온도를 통해 각각의 기법의 차이를 도출하였다. 비정상 해석을 통해 도출한 정체점의 온도와 준-비정상 해석을 통해 도출한 정체점의 온도 차이는 11.4% 이내로 높은 정확도를 확보함과 동시에 28배에 가까운 계산시간을 단축시켜 해석 기법의 효율성과 정확성을 확보하였다.

The refrigerant temperature of a compressor increases due to heat generated in the discharge chamber and the motor. The increase of the suction temperature raises the superheat resulting in EER reduction. Thus, accurate superheat prediction is needed for the design of an efficient compressor. In this paper, the unsteady flow analysis is performed using CFD to predict the superheat. The results show that the suction temperature increases by about 26 °C which agrees well with the experiments.

최근 치의학 분야에서도 인체에 대한 구조적이고 역학적인 이해를 위하여 유한요소해석 기법이 널리 사용되고 있다. 따라서 본 연구에서는 CT 이미지를 기반으로 하는 유한요소모델링 기법을 제안하고, 실험결과와 비교하여 검증하였다. 또한 제안된 해석기법을 통해 교합 시뮬레이션을 구현하여 정상 Ⅰ급 교합과 Full-CUSP Ⅱ급 교합상태의 두개골 모델에 대하여 기하비선형구조해석을 수행하였다. 그 결과, 하악골이 같은 거리만큼 이동할 때 사람의 실제 교합력 범위에서는 두 모델의 교합력에 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 그러나 응력분포를 비교했을 때 정상 Ⅰ급 교합모델은 치아 및 치조골 전반에 응력이 균등하게 발생하는 반면, Full-CUSP Ⅱ급 교합모델의 경우 일부 구역에 응력집중 현상이 나타났다. 이는 치아의 부재 및 재배열로 인하여 교합면이 달라지면서 생긴 결과라고 분석된다.

최근 치의학 분야에서도 인체에 대한 구조적이고 역학적인 이해를 위하여 유한요소해석 기법이 널리 사용되고 있다. 따라 서 본 연구에서는 CT 이미지를 기반으로 하는 유한요소모델링 기법을 제안하고, 실험결과와 비교하여 검증하였다. 또한 제 안된 해석기법을 통해 교합 시뮬레이션을 구현하여 정상 Ⅰ급 교합과 Full-CUSP Ⅱ급 교합상태의 두개골 모델에 대하여 기 하비선형구조해석을 수행하였다. 그 결과, 하악골이 같은 거리만큼 이동할 때 사람의 실제 교합력 범위에서는 두 모델의 교 합력에 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 그러나 응력분포를 비교했을 때 정상 Ⅰ급 교합모델은 치아 및 치조골 전반에 응력 이 균등하게 발생하는 반면, Full-CUSP Ⅱ급 교합모델의 경우 일부 구역에 응력집중 현상이 나타났다. 이는 치아의 부재 및 재배열로 인하여 교합면이 달라지면서 생긴 결과라고 분석된다.

교량단면 등에 이용되는 날카로운 모서리를 갖는 형상 주위의 유동은 기존의 전산 유체 해석에 있어서 격자 생성이나 수치적 안정성 측면에서 매우 어려운 문제를 제기한다. 최근 많이 적용되고 있는 직교격자 기반의 가상경계법도 물체면에서 점착조건을 위해 운동량 보정을 물체 내부에 적용하는 외삽법을 이용하는데, 삼각형 단면과 같은 날카로운 모서리를 갖는 형상 주위 유동 해석에 있어 수치적 불안정성을 나타낸다. 이에 본 논문에서는 보정량이 유체 내에 작용하는 내삽법을 날카로운 모서리 형상 주위의 유동해석에 적용하였다. 개발된 방법을 이용하여 정삼각형 단면 주위의 비정상, 비압축성의 2차원 층류 유동을 해석하였으며, Re=100~250의 유동에 대해 기존의 연구 결과와 비교를 통해 검증하였다. Re가 250의 유동장에 대해 다양한 변장비의 이등변삼각형 형상 주위의 해석 결과 변장비 증가에 따른 항력감소와 양력 변동량의 증가를 나타내었으며, 특히 풍상측이 수직인 경우 변장비 증가는 박리 유동의 재부착과 장주기의 와흘림으로 인한 저주파 대진폭의 양력 변동이 나타남을 알 수 있다.

변동풍속 하에서 사장교의 공탄성 응답을 평가하기 위한 시간영역 해석기법을 제시하였다. 시간영역 해석법에서 중요하게 다루고 있는 두 가지 사항을 동시에 고려하였다. 첫째는 인공적으로 생성된 변동풍속의 공간분포 특성이며 둘째는 비정상 공기력의 주파수 의존성이다. 이 두 특성은 기존 논문에서도 개별적으로 검토된 바 있지만, 본 연구에서는 이를 동시에 고려함으로써 기존 개별 논문에 비하여 시간영역 공탄성 해석 결과가 실교량의 거동을 보다 정확히 구현할 수 있도록 하였다. 실교량을 대상으로 이와 같이 두 특성을 고려한 시간영역 해석결과를 도출한 뒤, 이 두 특성을 비교적 쉽게 반영할 수 있는 주파수영역 해석법의 결과와 비교함으로써 제안된 공탄성 해석법이 타당한 결과를 줌을 입증하였다. 이를 통하여 향후 장대교량의 제진 설계나 비선형 공탄성해석에 활용될 수 있는 시간영역 해석법을 제시하였다.

전단류 조건에서 비정상공기력 및 플러터계수를 분석한 결과 첫째, 연직으로 진동하는 구조물의 경우, 전단계수가 증가함에 따라 항력의 진폭은 증가하고, 양력은 아랫방향으로 피칭모멘트는 반시계 방향으로 증가하는 경향을 보인다. 둘째, 회전 진동하는 구조물의 경우, 전단계수가 증가함에 따라 항력은 일정한 진폭의 조화진동이 점차 진폭이 큰 주진동과 진폭이 작은 부진동으로 분리되는 현상을 보인다. 셋째, 전단류가 양력 및 피칭모멘트와 같은 동적공기력의 진폭 및 위상에는 큰 영향을 미치지 않기 때문 에 전단류가 플러터계수에 미치는 영향은 미미한 것으로 분석되었다.

This study presents the thermal analyses of a spent fuel dry storage cask under normal and off-normal conditions. The environmental temperature is assumed to be 15 under the normal condition. The off-normal condition has an environmental temperature of 38 . An additional off-normal condition is considered as a partial blockage of the air inlet ducts. Two of the four air inlet ducts are assumed to be completely blocked. The significant thermal design feature of the storage cask is the air flow path used to remove the decay heat from the spent fuel. Natural circulation of the air inside the cask allows the concrete and fuel cladding temperatures to be maintained below the allowable values. The finite volume computational fluid dynamics code FLUENT was used for the thermal analysis. The maximum temperatures of the fuel rod and concrete overpack were lower than the allowable values under the normal and off-normal conditions.

본 논문에서 취급한 계산모델 및 계산조건하에서 얻어진 주요한 결론은 다음과 같다. (1) 다방향 불규칙파중에서 TLP에 작용하는 파강제력 및 정상표류력의 유의치를 구할 수 있는 프로그램을 개발하였다. (2) 한방향파중에서 파강제력 및 정상표류력이 큰 모-드에 대해서는 다방향파의 영향으로 감소하는 경향을 보이고, 한방향파중에서 작은 모-드에 대해서는 다방향파의 영향이 무시할 수 없을 정도로 나타났다. (3) 다방향파의 상호작용에 의해 실해역을 재현할 수 있으며, 다방향파의 영향으로 최대 파강제력 및 정상표류력의 크기가 감소한다는 결과에 따라 다방향파의 영향을 고려하면 보다 현실적인 결과를 얻을 수 있을 것으로 사료된다.

해양 가이드 타워를 대상으로 하여 지진하중에 대한 심해용 구조물의 비정상 거동해법에 대하여 연구하였다. 지반운동의 비정상 특성을 정상과정 성분에 시간포락함수가 곱해진 형태로 모형화하였으며, 구조물의 비정상 거동은 시간종속 분산함수로 구하였다. 지진의 시간포락함수와 정상과정 성분의 자기상관함수를 지수함수로 수식화하여 나타냄으로써, 구조물 거동의 시간종속 분산값을 해석적인 방법으로 구할 수 있는 기법을 개발하였다. 시간에 따른 거동의 분산값을 기본자료로 하여 지진의 발생기간 동안 예상되는 최대거동을 구하였으며, 이 값을 구조물 거동을 정상과정으로 가정하여 산정한 결과와 비교 분석하였다.

The numerical model was developed to estimate the transient behavior of pressure waves in pipe systems. The computational algorithm was proposed to model the water hammer phenomenon in a pipe system with pump shutdown at midstream and sudden valve closure at downstream. To predict the pressure head and the flow velocity as a function of time as a result of rapidly closing a valve and pump shutdown, two boundary conditions at the ends considering pump operation and valve control can be implemented as specified equations of the pressure head and flow velocity based on the characteristics method. It was shown that the effects of transient flow make it determine the needs for protection devices, such as surge tanks, surge relief valves, or air valves, at various points in the system against overpressure and low pressure. It produced reasonably good performance with the results of the proposed transient model for pipeline systems. The proposed numerical model can be used as an efficient tool for the safety assessment of hydropower plants due to water hammer.

Based on the study of chloride migration coefficient and hydration heat evolution, it was found that the use of ternary blended cement was effective to achieve desired service life and minimum crack index. On the other hand, a high level of compressive strength is required for marine concrete mix design.

난지도 매립지는 주변에 오염차감시설을 설치하지 않은 불량매립지로서, 매립지내의 수위가 높고 지층의 심도가 높다. 따라서, 본 연구에서는 층상대수층을 이루고 있는 난지도 매립지에서 정상상태의 지하수 흐름에 대한 용질의 이용을 HST-3D모형을 사용하여 해석하고, 용존오염물의 농도변화를 예측하였다. 모형의 적용 결과, 지하수의 흐름은 제1매립지와 제2매립지를 중심으로 방사상으로 진행되고 있으며, 한강으로 다량이 유출되고 있는 것으로 나타났다. 난지도 매립지