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컴퓨터에 의해 실행되는 완화 유체 역학(SPH) 유체를 위한 서브 입자 스케일(SPS) 난류 시뮬레이션 방법에 있어서, 상기 컴퓨터가, 상기 SPH 유체의 난류에 대해 대규모 소용돌이 시뮬레이션(LES) 기법을 적용하여 상기 SPH 유체에서 오일러리안 그리드(Eulerian-grid) 및 라그랑지안 파티클(Lagrangian-particle)이 공간적으로 해석이 가능한 속도장의 최대 주파수보다 낮은 주파수의 속도들을 갖는 대규모 속도를 분석하기 위한 SPH 유체의 운동량 방정식을 획득하는 단계;상기 SPH 유체의 운동량 방정식을 로우 패스 필터링하여 고주파 성분을 제거하여 변환 운동량 방정식을 생성하는 단계;상기 변환 운동량 방정식이 생성되는 과정에서 발생된 압력 텐서를 계산하기 위해 변형 속도 텐서를 입사 속도와 와류 텐서로 근사하여 상기 변환 운동량 방정식을 계산하는 단계;노이즈 함수를 이용하여 상기 SPH 유체에서 상기 대규모 속도보다 높은 속도장의 주파수를 갖는 소규모 속도를 계산하는 단계; 및상기 계산된 소규모 속도를 상기 분석된 상기 대규모 속도와 결합하여 SPS 난류를 시뮬레이션하는 단계를 구비하며, 상기 SPH 유체의 운동량 방정식은상기 SPH 유체의 난류에서 복수개의 입자들 각각이 질량, 밀도 및 압력을 포함하는 물리적인 양을 개별적으로 운반하는 것으로 가정하여 수학식(여기서, i(i는 자연수)는 입자, vi 는 속도, p 는 압력, μ는 점성 계수이고, fiext 는 인력(gravity), 사용자 정의에 따른 힘, 또는 와류 제한력(vortices confinement forces)과 같은 외력을 나타낸다
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제1 항에 있어서, 상기 압력 필드는예측 - 보정 비압축 SPH (predictive-corrective incompressible SPH : PCISPH) 기법을 적용함에 의해 수학식(여기서, Wij = W(xi(t) - xj(t))이고, pi는 입자의 압력, m은 입자의 질량)로 근사되는 것을 특징으로 하는 SPH 유체를 위한 SPS 난류 시뮬레이션 방법
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제3 항에 있어서, 상기 입자의 압력은수학식(여기서 ρ*i 는 예측된 밀도이며, σ는 스케일링 변수이며, ρ0 는 잔류 밀도(rest density))에 따른 예측 보정 기법을 기설정된 횟수로 반복 수행하여 상기 예측된 밀도에 대한 오류를 최소화하도록 업데이트하는 것을 특징으로 하는 SPH 유체를 위한 SPS 난류 시뮬레이션 방법
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제4 항에 있어서, 상기 변환 운동량 방정식을 생성하는 단계는수학식(여기서, k(d) = (1 - d2)3 이고, d는 이고, α는 완화를 위한 가중치이며, re 는 통상적으로 완화 반경의 2배인 효과 반경)에 따른 로우 패스 필터를 이용하여 로우 패스 필터링을 수행하고,상기 변환 운동량 방정식은수학식(여기서, τsi는 서브- 격자 규모(sub-grid scale)의 상기 압력 텐서)로 계산되는 것을 특징으로 하는 SPH 유체를 위한 SPS 난류 시뮬레이션 방법
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제5 항에 있어서, 상기 변환 운동량 방정식을 계산하는 단계는상기 압력 텐서(τsi)를 수학식(여기서, mj는 입자j의 질량)으로 획득하는 단계;상기 SPS 난류 시뮬레이션이 폐쇄 공간에서 수행되는 것으로 가정하여 서브- 격자 규모의 압력과 제1 규모의 변형 속도 사이의 선형 관계를 수학식(여기서, μT 는 맴돌이 점성이고, 는 변형 속도 텐서, δij 는 Kronecker 델타, 는 tensor notation으로서 변형속도 텐서 의 행렬에서 대각 요소의 합()을 의미한다
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제6 항에 있어서, 상기 변환 운동량 방정식을 계산하는 단계는상기 변형 속도 텐서()에 행렬 방식으로 표현되는 와 을 적용하여,상기 변형 속도 텐서()의 수학식을 (여기서, , )로 변환하고, 상기 변환된 수학식을 기반으로 상기 변형 속도 텐서( )를 계산하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 SPH 유체를 위한 SPS 난류 시뮬레이션 방법
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제7 항에 있어서, 상기 소규모 속도를 계산하는 단계는3 차원 Perlin 노이즈에 미세 변동을 추가하여 수학식(여기서, ni 는 3 차원 perlin 노이즈 벡터이고, k는 규모 변수(scaling parameter))에 의해 상기 소규모 속도를 계산하는 것을 특징으로 하는 SPH 유체를 위한 SPS 난류 시뮬레이션 방법
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제8 항에 있어서, 상기 SPS 난류를 시뮬레이션하는 단계는SPH 입자로부터 상기 SPH 유체의 표면을 구성하기 위해, 이동 평균을 기준 위치로서 사용하는 수학식(여기서 λ는 평균에 대한 가중치)로 계산되는 표면 재구성 방법을 적용하고,상기 가중치(λ)는 수학식로서 정의되는 것을 특징으로 하는 SPH 유체를 위한 SPS 난류 시뮬레이션 방법
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제1항, 제3항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 SPH 유체를 위한 SPS 난류 시뮬레이션 방법을 이용하여 상기 SPS 난류를 시뮬레이션하기 위한 프로그램 명령어가 기록된, 컴퓨터가 판독 가능한 기록매체
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제1항, 제3항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 디스플레이부를 구비하여 상기 SPH 유체를 위한 SPS 난류 시뮬레이션 방법이 기록된 프로그램이 구동되어 시뮬레이션 결과를 디스플레이 및 저장하는 컴퓨터 시스템
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