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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

조현주 (동국대학교, 동국대학교 대학원)

지도교수
이지호
발행연도
2017
저작권
동국대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

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This paper presents the algorithms for solving the moving boundary problem with the finite element method. A moving boundary problem is that solid surfaces move to the inside of a structural domain by regression caused by erosion, burning, sublimation and crack. In order to solve the moving boundary problem, automatic mesh generation and ALE algorithms are required. In general, hexahedral elements are preferred to tetrahedral elements in the finite element method due to accuracy of numerical results. However, automatic hexahedral mesh generation in arbitrary and complex 3D model remains a challenge. Layering and subdomain division algorithm is proposed to remove these geometric constraints and generate reasonable-quality meshes. Layering algorithm transforms 3D shape into a representative 2D shape layer. This layer is decomposed into subdomains of rectangular shape using subdomain division algorithm. After extending the decomposed 2D layers to 3D space, a hexahedral mesh is generated in the extended 3D subdomain.
ALE algorithm updates the history data to moved mesh. Finite Volume Method(FVM) is widely used in updating of integration point history data, but elements used for update are limited to the control volume. In order to consider elements other than the control volume, an interpolation method using the overlap volume between elements is applied for the history data update of integration points.
The proposed algorithms for the moving boundary problem are implemented to analyze a test model regressing solid domain by burning. When the solid boundary moves to the inside, reconstruction of the inner mesh and history data update using ALE algorithm is performed. If the quality of mesh is worse or topology change occurs as the cumulative movement of boundary increases, remeshing is performed using the automatic hexahedral mesh generation algorithm. The test model simulation results show that proposed algorithms gives continuous boundary motions and stable numerical solutions. It is verified that the proposed algorithm can be effectively used in the analysis of moving boundary problems. Finally, hexahedral mesh generation is performed using suggested parallel algorithm. In order to test the usability of the parallel algorithm, runtime to generate mesh for two dam models are evaluated. The test results show that the suggested parallel algorithm achieves reasonable speedup on a cluster system and can be effectively used to reduced time for generating hexahedral mesh.

목차

제 1 장 서 론
1.1 연구 배경
1.2 연구 목표 및 내용
제 2 장 3차원 비정형 형상의 영역분할
2.1 육면체 요소망 생성 기법의 종류
2.2 영역분할 및 서브도메인 생성
2.2.1 레이어링 알고리즘
2.2.2 영역분할 알고리즘
제 3 장 육면체 요소망 생성
3.1 육면체 요소망 자동생성 알고리즘
3.1.1 3차원 모델링을 위한 표면 데이터
3.1.2 레이어링 알고리즘을 활용한 2차원 레이어 생성
3.1.3 영역분할 알고리즘을 활용한 서브도메인 생성
3.1.4 서브도메인을 구성하는 모서리들의 그룹화
3.1.5 서브도메인에서 육면체 요소망 생성
3.1.6 요소망의 유연화 및 투영
3.2 육면체 요소망 생성 예제
3.2.1 알고리즘 구현
3.2.2 성능평가
제 4 장 3차원 이동 경계면 문제의 ALE 알고리즘
4.1 ALE를 이용한 구조의 유한요소해석
4.2 절점과 적분점의 정보 업데이트
4.2.1 이동 경계면에 따른 절점 정보 업데이트
4.2.2 이동 경계면에 따른 적분점 정보 업데이트
4.3 알고리즘의 성능평가
4.3.1 요소망 이동에 따른 성능평가
4.3.2 요소망 재생성에 따른 성능평가
4.3.3 일축부재의 연소현상 해석
제 5 장 3차원 이동 경계면 문제의 구조-유동 상호작용 해석
5.1 이동 경계면 문제에서 육면체 요소망 생성 기법과 ALE 기법의 활용
5.2 이동 경계면 문제를 위한 구조-유동 상호작용 알고리즘
5.3 수치해석을 통한 성능평가
5.3.1 해석 모델
5.3.2 해석 결과
제 6 장 육면체 요소망 생성을 위한 병렬 알고리즘 68
6.1 병렬 알고리즘
6.2 성능평가
6.2.1 시스템 구성
6.2.2 해석 모델
6.2.3 비월류부 댐 모델 결과 분석
6.2.4 월류부 댐 모델 결과 분석
제 7 장 결 론
참고문헌
부록 A. 사면체와 육면체 요소망의 비교
부록 B. 요소망 생성 프로그램의 사용을 위한 입력 파일
ABSTRACT

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